지지와 시간

실제 태양의 위치는 협정표준시와 균시차가 발생한다.

우리나라는 동경표준시를 사용하고 있어 실제 태양시와 30분 차이를 명리에서는 보정하여 사용한다.

11시~1시 구간은 지지가 나타내는 자시는 명리에서는 11시31분~1시30분을 의미한다.

철공소닷컴 만세력 등 일부 만세력의 경우 서머타임과 국내 출생지별 시간 차이를 보정해준다.

▶ 균시차(equation of time)

균시차(equation of time)는 태양시(true solar time, apparent solar time)와 평균태양시(mean solar time)의 차이이다.

이런 차이가 생기는 것은 지구 자전축이 기울어져 있고 지구 공전궤도가 타원이어서, 천구에 투영된 태양의 일주운동(diurnal motion) 속도가 일정하기 않기 때문이다. 균시차는 아날렘마(analemma)의 수평성분에 해당한다. 아날렘마는 같은 시각에 같은 장소에서 1년동안 태양의 위치를 천구에 나타내면 8자 모양으로 궤적이 그려지는 현상이다.

▶ 협정세계시(Coordinated Universal time, UTC)

협정세계시(UTC)는 1972년 1월 1일부터 시행된 국제 표준시이다.

협정세계시는 시간을 일, 시, 분, 초 단위로 나눈다. 일은 기본적으로 그레고리력을 사용하지만, 줄리안일수를 사용하기도 한다.

1일은 24시간으로 나누고, 1시간은 60분으로 나누어 표시한다. 1분은 60초로 나누어 표시하지만 윤초 때문에 아주 가끔 1분을 61초나 59초로 하기도 한다. 지구 자전 속도가 상당히 불규칙하기 때문에 윤초의 도입이 필요한지는 미리 알기가 상당히 어렵다. 윤초의 도입이 필요한 경우 적어도 6개월 전에 국제지구회전-기준계체제(International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS)가 발표한다. 윤초는 1972년 6월 30일에 최초로 도입되었는데 평균적으로 약 19달마다 한번씩 발생한다. 윤초는 언제나 6월 30일이나 12월 31일에 도입한다.

지구의 자전 주기가 일정하지 않기 때문에 원자시계와의 차이가 발생하는데 원자시에 윤초(leap second)를 두어 협정세계시에 맞도록 수정한다. 협정세계시는 본초자오선에서의 평균태양시와 차가 0.9초 미만으로 유지되도록 하다가 윤초를 도입하여 차를 없애는 방식으로 정해진다. 협정 세계시와 세계시는 초의 소숫점 단위에서 차이가 나기 때문에 인터넷, 항공운행 등 기술적 고려가 필요할 때는 세계시(UT1)대신 협정 세계시(UTC)를 사용한다.

▶ 윤초(閏秒)

인간의 생활은 전통적으로 태양의 위치 변화를 기준으로 이루어진다.

태양의 천구상 위치에 따른 자연의 변화와 날짜를 맞추고자 역법을 다듬었으며, 하루를 쪼개서 생활에 적용코자 태양의 시간각에 맞춰 하루의 시간을 정의했다. 그러나 지구의 공전 주기가 미세하게 변하듯이 하루를 정의하기 위한 지구의 자전 주기도 미세하게 변한다. 그래서 지구의 자전 주기를 기준으로하는 세계시(UT1)는 계속 바뀐다.

하루의 시간이 조금씩 변하는 것을 윤년과 같은 방법으로 보정해주는 것은 어렵지 않으나, 우리가 시간의 단위를 정의하는데 문제를 일으킨다. 역사적으로 1초의 단위를 하루의 1/(24×60×60), 즉 하루의 $\frac{1}{86400}$ 로 정의했기에, 하루를 시간의 기준으로 삼으면 1초의 시간 단위를 계속 바꾸어야하기 때문이다. 이렇게 계속 변하는 시간 단위는 국제단위계(International System of Units, SI)로 사용할 수 없다.

그래서 1967년에 세슘-133 원자를 이용한 원자시계로 정의된 1초를 국제단위계(SI)의 1초로 정의하고, 1972년 1월 1일 0시 0분 0초에 협정세계시(UTC)와 세계원자시(TAI)를 동일하게 맞추었다. 그러나 여전히 지구의 자전 주기는 변하고 지구의 자전을 기준으로 정의된 세계시(UT1)와의 차이는 계속 누적된다.

1972년 최초로 협정세계시(UTC)를 세계원자시(TAI)에 맞춘 이래로, 총 27번의 윤초가 적용되었다. 그런데 1972년부터 1996년까지는 총 20번의 윤초가 적용된 것에 반해, 1997년부터 현재까지는 단 7번의 윤초가 있었다. 기존 연구에 따르면 달의 조석 현상 등에 의해 지구의 자전 속도가 점차 느려진다고 알려져 있으나, 현재는 하루의 길이가 점점 짧아지고 있어 윤초를 적용할 상황이 거의 발생하지 않고 있다. 특히 하루의 길이가 원자시계의 하루와 거의 같아졌던 1999년부터 2004년까지, 그리고 2017년부터는 윤초를 적용하지 않고 있다.

▶ 윤초(閏秒)와 윤년(閏年)

윤초와 윤년은 일상 생활의 기반이 되는 시간과 달력의 개념을 우주의 주기와 맞춘다는 점에서 같은 역할을 한다.

그러나 윤년은 일년의 주기, 즉 지구의 공전 주기를 역법과 맞추는 작업이며, 윤초는 하루의 주기, 즉 지구의 자전 주기를 지구의 원자시계와 맞추는 작업이다.

윤년이 필요한 이유는, 지구의 공전 주기가 지구의 하루 단위로 딱 맞아 떨어지지 않기 때문이다.

과학적으로 지구가 공전하는 주기와 지구가 자전하는 주기가 정확하게 맞아 떨어질 이유는 없다. 그렇지만 지구의 공전 주기와 자전 주기의 비율은 정확하게 측정 가능하기에, 그 규칙을 만들고 적용하는 것이 가능하다. 물론 음력의 경우에도, 지구의 공전 주기와 달의 삭망월을 맞추게 된다.

윤초가 필요한 이유는 이와 다르게 조금 복잡하다.

하루의 길이가 정확하게 정의되고 불변하면, 원자시계로 하루를 정의하고 이를 정확하게 86,400등분하여 여분의 시간이 남지 않게 1초를 정의하는 것 또한 가능하다. 그러나 지구의 하루 길이는 매일 변하며 그 변화량 또한 예측이 불가능하다. 따라서 먼저 원자시계로 1초와 하루의 길이(86,400초)를 정의한 후에, 지속적으로 하루의 길이를 측정하면서 원자시계와의 차이를 계속 들여다 봐야 하는 것이다. 그리고 실제 하루 길이와 원자시계의 86,400초 사이에 정해진 값 이상의 차이가 발생하면, 이를 윤초로 보정하는 방식을 쓰고 있다.

▶ 서머타임(Summer time)

하절기에 국가의 표준시를 원래 시간보다 한 시간 앞당겨 사용하는 것을 말한다.

해가 길어지기 시작하면 시곗바늘을 한 시간 뒤로 돌렸다가, 해가 짧아지기 시작하면 원래대로 돌려놓는 제도로, 여름철 전력 소요와 노동능률 향상을 위해 여름철에 한해 시계를 한시간 앞당겨 해가 일찍 뜨니 일찍부터 일을 시작해야 한다는 정책이다.

여름엔 낮이 기니 겨울보다 일찍 일과를 시작하면 밤에 양초를 더 적게 소모할 수 있을 것이라는 벤저민 프랭클린의 아이디어에서 시작한 제도라고 흔히 알려져 있다. 사실 서머타임은 1905년 영국의 윌리엄 윌렛(1856-1915)이란 사람이 골프를 더 많이 치기 위해 개발하여 저서를 발간함으로써 기틀을 만들었다. 이후 아서 밸푸어, 윈스턴 처칠, 데이비드 로이드 조지, 에드워드 7세 등이 지지했으며 제1차 세계 대전 당시 독일 제국과 오스트리아-헝가리에서 처음 사용되었고, 영국은 제2차 세계 대전 초기 됭케르크 철수작전 등으로 전세가 불리해질 때 군수물자를 빨리 생산하기 위해 도입했다.

연중 낮이 길어지는 4~8월 동안에는 인간이 기상하기도 전에 해가 이미 떠 있다. 북위 40도 기준 여름철 낮의 길이는 15시간으로 (태양의 남중시간이 12:00 지역인 경우) 해가 새벽 4시 30분에 뜬다. 인간이 눈을 뜨지도 않은 시간에 일광이 얼마나 낭비되는 것인가? 바로 이것이 서머타임 시행의 요점이다.

이에 따라 하계철에는 표준시를 UTC+1:00만큼 증가시켜서 일출 및 일몰시간을 인위적으로 뒤로 조정하여 오전의 일광을 오후에 활용할 수 있도록 한다. 그러면 일몰까지 남은 시간은 여가생활을 할 수도 있고, 시간적으로 해가 진 직후에 잠들게 되므로 말 그대로 일광절약의 효과를 누릴 수 있게되는 것이다. 해가 길어지기 시작하면 시곗바늘을 한 시간 뒤로 돌렸다가, 해가 짧아지기 시작하면 원래대로 돌려놓는 제도다.

서머타임제가 고위도에서 효과가 있다고 하는데, 사실 중위도(대략적인 위도 23.5°~ 50.0°)에서 유의미하다.

낮길이가 그렇게 길지 않은 저위도에서 서머타임을 시행하게 되면 태양이 너무 늦게 뜨는 결과를 가져오고(멕시코), 고위도에서는 이미 절대적 낮길이가 길기 때문에 굳이 서머타임을 시행하지 않아도 해는 일찍 뜨고 늦게 진다(러시아 상트페테르부르크). 중위도에서는 일출을 6시 이전 이후로 맞출 수 있으며, 일몰도 고위도 버금가게 맞출 수 있어, 유의미하게 일광을 활용할 수 있다(미국). 서머타임을 시행하는 국가가 대다수가 고위도의 유럽 국가들이다.

서머타임 실시 시기에 시계상 오전 9시에 태어난 아이가 있다면 실제로 8시에 태어난 아이다.

사주를 계산할 때, -1시간을 해주어야 하는데 대부분의 만세력 사이트(앱)에서는 한국의 써머타임 실시 시기를 고려해 자동으로 시간을 교정해 주고 있다. 서머타임을 실시간 다른 나라는 확인 후에 적용해야 한다.