해돋이
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1. 개요
해돋이는 지구가 자전하기 때문에 태양이 지평선 위로 "떠오르는" 것처럼 보이는 현상이다. 천문학적으로는 태양의 윗부분이 지평선에 접하는 순간을 의미하며, 황혼과 태양이 뜬 후의 인상적인 색상과 대기 현상까지 포함한다. 일출 시각은 관찰자의 위도, 경도, 고도, 시간대에 따라 달라지며, 지구 자전축 기울기, 지구의 공전, 달의 공전 등의 영향을 받는다. 해돋이 색상은 대기 중의 공기 분자와 입자에 의한 빛의 산란으로 인해 붉은색, 주황색을 띠며, 착시 현상과 녹색 섬광 등의 현상이 나타나기도 한다. 한국, 일본, 중국, 러시아, 미국 등 여러 국가에서 해돋이를 보기 위한 관광이 이루어진다.
지평선에서 해가 "떠오르는" 것처럼 보이지만, 실제로는 ''지구''의 움직임 때문에 해가 그렇게 보이는 것이다. 해가 움직이는 듯한 착시는 지구가 회전 좌표계에 있기 때문에 발생하며, 이러한 겉보기 운동은 많은 문화권에서 천동설을 중심으로 신화와 종교를 형성하는 기반이 되었다. 이는 천문학자 니콜라우스 코페르니쿠스가 16세기에 지동설을 정립하기 전까지 널리 받아들여졌다.[2]
지평선에서 해가 "떠오르는" 것처럼 보이지만, 실제로는 지구의 움직임 때문에 해가 그렇게 보이는 것이다. 해가 움직이는 듯한 착시는 지구가 회전 좌표계에 있기 때문에 발생한다. 이러한 겉보기 운동은 많은 문화권에서 천동설을 중심으로 신화와 종교를 세우게 했는데, 이는 천문학자 니콜라우스 코페르니쿠스가 16세기에 그의 지동설을 정립할 때까지 널리 퍼져 있었다.[2]
2. 용어
건축가 버크민스터 풀러는 지동설을 더 잘 나타내기 위해 "sunsight(해돋이)"와 "sunclipse(해몰이)"라는 용어를 제안했지만, 이 용어들은 널리 사용되지는 않았다.[3][4]
천문학적으로 일출은 태양의 윗부분이 지평선에 접하는 순간을 의미한다.[1] 그러나 일반적으로 "일출"이라는 용어는 이 시점 전후의 기간을 포괄적으로 지칭하기도 한다. 여기에는 다음이 포함된다.
일반적인 천체의 출몰과 달리, 일출과 일몰 시각은 천체의 중심이 아닌 윗부분이 지평선과 겹치는 순간으로 정의된다.[17] 또한 대기 굴절 현상 때문에 태양 광선은 지평선 부근에서 경로가 크게 꺾인다. 이로 인해 실제로는 태양의 윗부분이 지평선에 닿기 전에 해가 뜨는 것처럼 보인다.[17]
태양의 겉보기 반지름(각 크기)은 약 16분이다. 지평선 부근에서의 대기 굴절 정도는 대기 상태에 따라 변하지만 평균적으로 약 34분이다. 따라서 겉보기 일출은 태양이 실제로는 지평선 아래 약 50분(0.83도)에 위치할 때, 즉 천정으로부터의 각도가 90.83도일 때 관측된다.[17]
3. 측정
건축가 버크민스터 풀러는 지동설을 더 잘 나타내기 위해 "sunsight(해돋이)"와 "sunclipse(해몰이)"라는 용어를 제안했지만, 이 용어들은 널리 사용되지는 않았다.[3][4]
천문학적으로 일출은 태양의 윗부분이 지평선에 접하는 단 한 순간을 의미한다.[1] 그러나 일반적으로 "일출"이라는 용어는 이 시점 전후의 기간을 포괄하여 사용되기도 한다. 여기에는 태양이 아직 보이지 않지만 하늘이 밝아지는 아침 시간인 황혼이 포함된다. 아침 황혼의 시작은 천문 박명이라고 하며, 시민 박명이 가장 밝고 천문 박명이 가장 어둡다. 또한, 태양이 뜬 후에도 인상적인 색상과 대기 현상이 나타나는 기간 역시 일출의 일부로 간주될 수 있다.[5]
3. 1. 지평선과의 각도
가짜 해돋이는 실제 태양이 수평선에 도달하기 ''전''에 해가 뜨는 것처럼 보이는 현상이다. 이는 지구 대기가 태양의 이미지를 굴절시키기 때문이다.[1] 수평선에서의 평균적인 대기 굴절 양은 34각분이며, 이 값은 대기 조건에 따라 달라질 수 있다.[1][17]
일반적인 천체의 출몰과 달리, 해돋이는 태양의 중심이 아닌 상단 가장자리가 수평선을 넘는 순간으로 정의된다.[1][17] 수평선에서 태양의 겉보기 반경은 16각분이다.[1][17]
이 두 각도(대기 굴절 34분 + 태양 겉보기 반경 16분)를 합하여, 해돋이는 태양의 중심이 수평선 아래 50각분(0.83도)에 있을 때, 즉 천정으로부터 90.83° 떨어진 지점에 있을 때 발생하는 것으로 정의된다.[1][17] 따라서 대기 굴절 현상으로 인해 겉보기 해돋이는 실제 태양이 수평선 위로 올라오기 전에 관측된다.[17]
3. 2. 시각
일출 시각은 일 년 내내 변동하며 관찰자의 위도와 경도, 고도, 시간대의 영향을 받는다. 이러한 변화는 지구의 자전축 기울기, 지구의 일일 자전, 태양을 공전하는 지구의 연간 타원 궤도 내에서의 움직임, 그리고 지구와 달이 서로를 공전하는 짝을 이룬 혁명에 의해 발생한다.[1] 애널렘마를 사용하여 일출 시각을 대략적으로 예측할 수 있다.
늦겨울과 봄에는 온대 지방에서 관측되는 일출이 매일 더 일찍 일어나며, 하지 직전에 가장 이른 시각에 도달한다. 정확한 날짜는 위도에 따라 다르다. 이 시점 이후 일출 시각은 매일 늦어지며, 역시 위도에 따라 동지 직후에 가장 늦은 시각에 도달한다. 동지와 가장 이른 또는 가장 늦은 일출 시각 사이의 차이는 지구 궤도의 이심률과 축의 기울기에 의해 발생하며, 애널렘마에 의해 설명되고 예측하는 데 사용될 수 있다.
대기 굴절의 변화는 일출의 겉보기 위치를 변화시켜 일출 시각을 변경할 수 있다. 극지방에서는 태양이 지평선을 매우 얕은 각도로 통과하여 더 느리게 뜨기 때문에 일출 시각의 변화가 극심하다.[1]
대기 굴절로 인해 떠오르는 태양 광선의 경로는 지평선 부근에서 크게 꺾이므로, 실제 일출은 태양의 윗부분이 지평선과 겹치기 전에 발생한다.[17] 태양의 겉보기 반지름은 16분이고, 지평선 부근의 대기 굴절은 약 34분이므로, 겉보기 일출은 태양이 지평선 아래 약 50분(0.83도) 높이에 있을 때 발생한다.[17]
대기 굴절을 고려하고 태양의 윗부분을 기준으로 측정하면 낮의 평균 지속 시간이 밤에 비해 약간 증가한다. 그러나 일출 및 일몰 시각을 구하는 데 사용되는 일출 방정식은 태양 원반이 아우르는 대기 굴절 및 0이 아닌 각도를 무시하고 계산을 위해 태양의 물리적 중심을 사용한다.
3. 3. 지평선상의 위치
대기 굴절 효과와 태양의 겉보기 크기를 무시하면, 해돋이는 온대 지역에서 춘분부터 추분까지 항상 북동쪽 사분면에서 발생하며, 추분부터 춘분까지는 남동쪽 사분면에서 발생한다.[6] 해돋이는 춘분과 추분에 지구상의 모든 관찰자에게 거의 정확히 동쪽에서 발생한다.[7]
다른 날짜의 해돋이 방위각은 관측자의 위도와 날짜에 따라 달라지며, 정확한 계산은 복잡하다. 하지만 아날렘마를 사용하여 합리적인 정확도로 추정할 수 있다. 해돋이 방위각 계산에는 태양의 적위와 해돋이 시간각 등을 이용한 계산이 필요하다.[8]
일출과 일몰이 발생하는 위치에는 반구 대칭성이 나타나는 특징이 있으며, 이는 태양 벡터의 특정 성분과 관련이 있다.[8]
4. 겉보기
해돋이는 지평선 위로 태양이 나타나는 현상이지만, 관찰자가 보는 모습은 여러 요인에 의해 실제와 다를 수 있다. 대기 중 입자에 의한 빛의 산란은 해돋이의 색을 붉거나 주황색 등으로 다채롭게 만든다. 또한 지구의 자전이나 대기 굴절과 같은 현상, 그리고 착시 효과 때문에 태양의 실제 위치나 크기와 다르게 보이기도 하며, 가짜 해돋이나 녹색 섬광과 같은 특별한 광학 현상이 나타나기도 한다.
4. 1. 색상
공기 분자와 공기 중 입자는 흰색의 햇빛이 지구 대기를 통과하면서 산란시킨다. 이는 레일리 산란과 미 산란의 조합으로 이루어진다.[9]
흰색 햇빛이 대기를 통과하여 관찰자에게 도달하면, 일부 색상은 공기 분자와 공기 중 입자에 의해 광선에서 산란되어 관찰자가 보는 빛의 최종 색상을 변화시킨다. 파장이 짧은 파란색과 녹색은 더 강하게 산란되기 때문에 광선에서 우선적으로 제거된다.[9]
일출과 일몰 시에는 햇빛이 대기를 통과하는 경로가 더 길어진다. 이 때문에 파란색과 녹색 성분이 거의 완전히 제거되어 파장이 긴 주황색과 빨간색 색상만 남게 된다.[10] 남은 붉어진 햇빛은 구름 방울과 다른 비교적 큰 입자에 의해 산란되어 지평선을 붉은색과 주황색으로 밝힐 수 있다.[10] 파장이 짧은 빛의 제거는 가시광선의 파장보다 훨씬 작은(지름 50 nm 미만) 공기 분자와 입자에 의한 레일리 산란 때문이다.[11][12]
반면, 구름 방울이나 햇빛 파장과 비슷하거나 더 큰 직경(600 nm 이상)을 가진 입자에 의한 산란은 미 산란 때문이며, 이는 파장에 크게 의존하지 않는다. 미 산란은 구름에 의해 산란된 빛이나 태양 주위의 흰색 빛의 낮 광환(전방 산란의 흰색 빛)을 만드는 원인이 된다.[13][14][15]
일몰 색상은 일반적으로 일출 색상보다 더 선명한데, 이는 저녁 공기에 아침 공기보다 더 많은 입자가 포함되어 있기 때문이다.[9][10][12][15] 화산 폭발로 발생한 재가 대류권에 머무르면 일몰 및 일출 색상을 흐리게 만들 수 있다. 하지만 화산 분출물이 성층권까지 올라가면(작은 황산 방울의 얇은 구름 형태), 아름다운 일몰 후 색상인 잔광과 일출 전 광채를 만들어낼 수 있다. 1991년 피나투보산 폭발과 1883년 크라카토아산 폭발과 같은 여러 폭발은 전 세계적으로 놀라운 일몰 잔광(및 일출 전 광채)을 생성할 만큼 충분히 높은 성층권 황산 구름을 만들었다. 고고도 구름은 일몰 후에도 성층권을 통과하는 붉어진 햇빛을 지표면으로 반사하는 역할을 한다.
4. 2. 착시 및 기타 현상
지평선에서 해가 "떠오르는" 것처럼 보이지만, 실제로는 ''지구''의 움직임 때문에 해가 그렇게 보이는 것이다. 해가 움직이는 듯한 착시는 지구상의 관찰자가 회전 좌표계에 있기 때문에 발생한다.[2]대기 굴절은 태양이 아직 물리적으로 지평선 아래에 있더라도 보이게 하는 중요한 효과이다.[1] 태양 광선이 지평선 부근을 통과할 때 대기에 의해 경로가 크게 휘어지기 때문이다. 이 굴절 효과 때문에 실제 일출은 태양의 윗부분이 기하학적 지평선과 일치하기 전에 관측된다.[17] 대기 굴절량은 대기 상태에 따라 변하지만 평균적으로 약 34분이다. 태양의 겉보기 반지름 약 16분을 고려하면, 겉보기 일출은 태양 중심이 기하학적 지평선보다 약 50분(0.83도) 아래, 즉 천정으로부터 90.83도 각도에 있을 때 발생한다.[17]
또한, 대기 굴절은 태양의 겉보기 모양에도 영향을 미친다. 태양 원반 아랫부분에서 오는 빛이 윗부분에서 오는 빛보다 더 많이 굴절된다. 이 때문에 태양이 지평선 위로 나타날 때 수직으로 압축되어 보여 실제보다 납작한 타원형처럼 보인다. 수평 방향의 폭은 굴절 영향을 거의 받지 않는다.
해돋이 때 태양은 하늘 높이 떠 있을 때보다 더 크게 보이는 경향이 있는데, 이는 달 착시와 유사한 원리로 설명되는 착시 현상이다.
때때로 다음과 같은 특별한 광학 현상이 관측되기도 한다:
5. 문화
해돋이는 여러 문화권에서 특별한 의미를 지닌다. 특히 새해 첫날 떠오르는 해는 새로운 시작과 희망을 상징하기 때문에 많은 사람들이 해돋이를 보며 새해를 맞이하고자 한다. 이러한 문화적 배경으로 인해 세계 여러 나라의 특정 지역에서는 해돋이를 보기 위한 관광객들이 모여들며, 해돋이는 단순한 자연 현상을 넘어 각 지역의 문화와 관광 산업에 중요한 영향을 미치는 요소가 되었다.
5. 1. 한국
1월 1일 새해 첫날 아침에 해돋이를 보기 위해 대한민국의 동해안 부근에는 많은 관광객이 몰리기도 한다.5. 2. 북한
북한에서도 해돋이를 보기 위해 금강산이나 원산 일대에 관광객이 몰리기도 하지만, 해돋이 관광은 대한민국에 비해 매우 제한적이다.5. 3. 기타 국가
6. 사진
7. 활동의 기준으로
참조
[1]
웹사이트
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http://aa.usno.navy.[...]
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The Earth Is the Center of the Universe: Top 10 Science Mistakes
http://science.disco[...]
[3]
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Celebrating word making: Buckminster Fuller's take on sunrise and sunset
https://evangriffith[...]
2024-02-04
[4]
웹사이트
Buckminster Fuller Has A Few Words For You - 1972 - Ford Hall Forum Lecture
https://pastdaily.co[...]
2020-11-22
[5]
웹사이트
Sunrise
http://www.merriam-w[...]
2024-02-07
[6]
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How does the position of Moonrise and Moonset change? (Intermediate)
http://curious.astro[...]
Cornell University Astronomy Department
2004-10
[7]
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Where Do the Sun and Stars Rise?
http://solar-center.[...]
Stanford Solar Center
2012-03-20
[8]
논문
A solar azimuth formula that renders circumstantial treatment unnecessary without compromising mathematical rigor: Mathematical setup, application and extension of a formula based on the subsolar point and atan2 function
2021
[9]
서적
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https://archive.org/[...]
Springer
2008
[10]
서적
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2005
[11]
웹사이트
Blue Sky
http://hyperphysics.[...]
Hyperphysics, Georgia State University
2012-04-07
[12]
간행물
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SPIE Optical Engineering Press, Bellingham, WA
1989
[13]
웹사이트
The Colors of Twilight and Sunset
http://www.spc.noaa.[...]
NOAA/NWS Storm Prediction Center
2009-02
[14]
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http://www.nasa.gov/[...]
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1996-08-01
[15]
서적
Optics
https://archive.org/[...]
Addison Wesley
2002
[16]
웹사이트
Red Sunset, Green Flash
http://hyperphysics.[...]
[17]
웹사이트
U.S. Navy: Rise, Set, and Twilight Definitions
http://aa.usno.navy.[...]
[18]
웹사이트
狩猟者の方へお知らせ
https://web.pref.hyo[...]
兵庫県
2023-04-20
[19]
뉴스
日の出時刻の朝湯を廃止、東京下町七区
東京朝日新聞
1937-11-09
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