대부분의 해안에는 왜 하루 두 번 밀물이 올까?

대부분의 해안에서 하루에 밀물이 두 번 오는 까닭은 달의 중력이 지구 전체에 똑같이 작용하지 않아 달 쪽과 그 반대쪽에 서로 마주 보는 조석 변형이 생기고, 지구가 자전하며 두 영역을 차례로 지나기 때문이다. 달도 지구 둘레를 같은 방향으로 움직이므로 이 주기는 태양일 24시간이 아니라 약 24시간 50분인 ‘태음일’을 따른다. 이상적인 반일주조에서는 비슷한 위상의 두 밀물 간격이 약 12시간 25분이다.

핵심은 중력 자체보다 중력의 차이다. 달과 가까운 지구 표면은 지구 중심보다 달에 조금 더 강하게 끌리고, 먼 표면은 중심보다 덜 끌린다. 지구 중심의 운동을 기준으로 보면 가까운 쪽 물은 달 방향으로, 먼 쪽 물은 달 반대 방향으로 상대적으로 변형되는 성분이 남는다. 그래서 ‘달이 바로 아래 바닷물만 들어 올린다’는 한 개 봉우리 그림으로는 두 번째 밀물을 설명할 수 없다.

지구와 달이 공통 질량중심 둘레를 함께 돈다는 관점도 같은 현상을 설명한다. 함께 도는 좌표계에서는 달의 차등 중력과 회전에 따른 관성 효과를 합쳐 가까운 쪽과 먼 쪽의 조석 성분을 나타낼 수 있다. ‘먼 쪽 물이 달에게서 도망간다’거나 ‘원심력이 바다만 밖으로 민다’고 말하면 오해가 생긴다. 땅과 바다를 포함한 지구 전체가 운동하고, 그 위에 위치에 따라 조금 다른 힘이 남는다고 이해하는 편이 정확하다.

지구 한 지점이 두 영역을 통과하면 보통 두 번의 만조와 두 번의 간조를 겪는다. 그런데 첫 만조 뒤 정확히 12시간 만에 다음 만조가 오는 것은 아니다. 지구가 한 바퀴 도는 동안 달은 공전 궤도에서 동쪽으로 더 이동한다. 같은 해안이 달에 대한 비슷한 방향을 되찾으려면 약 50분 더 자전해야 하므로, 달이 지배하는 조석 시각은 날마다 대략 50분씩 늦어진다.

태양도 조석을 만든다. 태양의 질량은 훨씬 크지만 매우 멀리 있어 지구의 양끝에 생기는 중력 차이는 달보다 작다. 달·지구·태양이 거의 한 줄에 놓이는 보름과 그믐 무렵에는 두 조석 효과가 강화되어 만조와 간조의 차가 커지는 사리, 즉 대조가 생긴다. 반달 무렵 두 방향이 거의 직각이면 차가 줄어드는 조금, 즉 소조가 생긴다. 영어의 spring tide에서 spring은 계절 봄이 아니라 물이 솟는다는 뜻이다.

하지만 실제 바다는 지구를 둘러싼 매끈한 물 껍질이 아니다. 대륙이 흐름을 막고, 해저 깊이가 파동의 속도를 바꾸며, 만과 해협이 에너지를 모으거나 흩뜨린다. 자전하는 지구의 코리올리 효과도 큰 규모의 흐름 방향을 꺾는다. 조석은 달 아래에 붙어 있는 고정된 물혹이라기보다, 천체의 주기적 힘에 반응하며 해양 분지 안을 이동하고 간섭하는 매우 긴 파동으로 보는 것이 낫다.

각 분지의 고유한 흔들림 주기와 조석 주기가 가까우면 공명이 일어나 조차가 크게 증폭될 수 있다. 깔때기처럼 좁아지는 만과 얕아지는 바닥도 물높이 변화를 키운다. 반대로 위치에 따라 변화가 작을 수 있고, 한 조석파가 회전하는 중심 부근에서는 조차가 매우 작다. 같은 달을 공유하면서도 어떤 항구는 수 미터가 오르내리고 다른 항구는 변화가 작다는 사실은 해안 모양과 해저가 시간을 바꾸는 적극적인 요소임을 보여 준다.

그래서 ‘대부분 두 번’에는 중요한 예외가 있다. 반일주조 해안은 높이가 비슷한 만조 두 번과 간조 두 번을 보인다. 혼합조 해안도 두 번씩이지만 연속한 만조의 높이와 간조의 높이가 크게 다르다. 일주조가 우세한 일부 지역은 태음일에 만조와 간조가 각각 한 번뿐이다. 여러 천문 성분과 분지의 반응이 겹치므로 한 장소의 패턴을 다른 바다에 그대로 옮길 수 없다.

두 개의 ‘불룩한 물’을 지구가 통과한다는 설명은 출발점으로 유용하지만, 특정 항구의 정확한 만조 시각을 계산하는 모형은 아니다. 현실의 만조는 달이 머리 위에 있을 때와 꼭 일치하지 않으며, 조석파가 대륙을 돌아 전달되는 데 걸리는 시간 때문에 크게 늦을 수 있다. 관측 기관은 오랜 수위 기록을 여러 주기의 조화 성분으로 분해해 예보한다. 지역별 조석표가 필요한 이유가 여기에 있다.

기압과 바람, 강물도 실제 관측 수위를 예보된 천문조에서 벗어나게 한다. 해안을 향해 오래 부는 바람과 낮은 기압은 물을 더 높일 수 있고, 반대 조건은 낮출 수 있다. 폭풍해일은 천문조 자체가 아니라 날씨가 더한 수위이지만, 만조와 겹치면 침수 위험이 커진다. 따라서 ‘오늘 만조 높이’는 규칙적인 천체 성분과 그날의 기상·해양 상태를 구분해 읽어야 한다.

하루 두 번의 밀물은 달이 바다를 한쪽에서 잡아당기는 단순한 장면이 아니라, 지구 크기에 걸친 중력 차이와 지구·달의 운동, 해양 분지의 파동 반응이 합쳐진 결과다. 약 12시간 25분이라는 기본 리듬은 두 조석 성분과 태음일에서 나오지만, 어느 해안에서 언제 얼마나 높아질지는 대륙과 해저가 다시 편곡한다. 그러므로 전 지구적 원리를 이해한 다음에도 안전한 항해와 해안 활동에는 반드시 그 항구의 조석 예보가 필요하다.