시간의 기록, 윤년과 윤초

시간, 끊임없이 흐르며 우리 삶을 지배하는 불가피한 요소입니다.

그러나 그 시간을 정확하게 측정하고 기록하는 것은

인류에게 오랫동안 어려운 과제였습니다.

 

오늘날, 우리는 정밀한 시간 측정을 위해 초까지 활용하는데,

이러한 정확성은 항공 여행, 통신, 그리고 글로벌 경제에 영향을 미치고 있습니다.

달력과 시계의 역사는 우리 문명의 핵심을 이루며,

이 두 가지 기술은 어떻게 형성되고 발전해 왔는지를 알아보려 합니다.

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윤년(閏年)의 탄생

 

태양과 달을 기준으로 만들어진 달력에서, 달이 지구를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간을 30일로 정한 것이 음력입니다. 정확하게는 29.53일입니다. 그래서 음력 날짜와 달의 모양이 항상 정확하게 맞지 않아, 때로는 이틀 정도 차이가 나기도 합니다. 이 차이를 맞추기 위한 방법이 윤달이고 윤달이 있는 해를 윤년, 특히 윤달이 두 번 있는 해를 쌍춘년이라고 부릅니다.

 

현재 사용 중인 달력은 로마 황제 카이사르가 고안했습니다. 1년은 12달로 나누어지고, 각 달은 31일과 30일이 번갈아가며 사용됩니다. 그 이유는 1년에는 달의 삭망이 12번 있기 때문입니다. 예전에도 1년은 365일로 계산했지만, 지금과는 다르게 3월이 1년을 시작하는 첫 달이었습니다. 이 흔적은 현재도 남아있어서, 현재의 10월은 당시 8월이었기 때문에 October라 불립니다.

 

카이사르의 달력에 따르면 1년은 365와 1/4일이었고, 이를 보완하기 위해 4년에 한 번씩 2월에 29일인 윤년을 두었습니다. 그런데 이것만으로는 지구의 공전 주기를 정확히 맞추기에는 부족했습니다. 교황 그레고리우스 13세가 약 2000년이 지난 후에 이 문제를 해결하기 위해 '그레고리력'을 제정했습니다. 이 달력은 현재 사용 중인 달력과 매우 유사합니다.

 

하지만 1년이 365일보다 약간 짧아서, 매년 약 11분 정도의 차이가 발생했습니다. 이 작은 차이가 계속해서 쌓여서 2000년이 지난 후에는 약 15일의 차이가 발생했습니다. 이 차이를 해결하기 위해 그레고리우스 13세가 달력을 조정하였습니다.

 

그래서 4년마다 윤년을 두되, 100으로 나누어지는 해에는 평년으로 하고 400의 배수인 1600년 2000년 등은 윤년으로 정하게 됐습니다. 그래서 2000년, 2004년, 2008년, 2012년, 2016년에도 2월은 29일까지 있었습니다. 

 

 

국제 원자시간에 1초를 더한 윤초(閏秒)

 

시간을 잴 때, 달력은 상대적으로 긴 기간에 필요하지만, 짧은 시간을 잴 때에는 시계가 필요합니다. 예전에는 해시계나 물시계, 모래시계를 사용하여 아침, 점심, 저녁 같은 대략적인 시간을 알았습니다. 그러나 현재에는 시계의 정확성이 굉장히 중요해졌습니다.

 

비행기 항해, 통신, 그리고 GPS를 통해 지구 주위를 도는 위성과의 위치 정보 교환이 필요한데, 이 모든 것에서 정확한 시간이 중요하게 작용합니다. 심지어 우주 비행사가 우주 여행을 할 때도 정확한 시간이 필요하며, 항공 교통 제어 시스템 및 국제 경제와 같은 글로벌 컴퓨터 활동에서도 매우 중요합니다. 빠른 통신 시스템에서 여러 시계가 동시에 가리키는 정확한 시간이 필요합니다. 따라서 매우 정확한 시간을 측정할 수 있는 시계가 필수적으로 요구되고 있습니다.

 

현재 시간은 두 가지 주요 방법으로 측정되고 있습니다. 물리적 특성을 이용한 원자 시간과 천문학적 특성을 이용한 천문 시간입니다. 휴대전화나 TV 화면에 표시되는 시각은 원자 시간을 기반으로 하는 국제 원자 시간입니다. 원자 시간을 측정하는 원자 시계는 세슘 133 원자가 9192631770번 진동하는 시간으로 정의된 원자 초에 의해 정확하게 계산됩니다.

 

이미지 출처 : 과학동아 2017년 1월호

 

과학자들은 달 때문에 지구의 자전 속도가 조금씩 변한다는 것을 알아냈습니다. 이 차이는 100년에 약 0.0015에서 0.002 시간 정도이며, 시간으로 따지면 약 0.9초입니다. 시간이 흐를수록 이 차이는 커져가기 때문에, 원자시간과 천문시간이 조금씩 차이 나게 됩니다. 이런 차이를 조정하려면, 원자시간을 조절해야 하는데, 지구의 자전 속도를 바꿀 순 없기 때문에 윤초를 더하거나 빼는 방식을 사용합니다. 윤초는 원자시계에 1초를 더하는 것입니다.

 

국제지구자전국(IERS)은 원자시간과 천문시간을 일치시키기 위해 윤초를 공지하는 역할을 합니다. 윤초는 주로 12월이나 6월의 마지막 날에 더해지며, 필요하면 3월과 9월의 마지막 날에도 더해집니다. 이 시간 조정은 1972년 이후 계속되어 왔고, 1999년까지 약 27년 동안 22번의 윤초가 있었습니다.

 

하지만 1999년부터 2004년까지는 5년 동안 윤초가 없었습니다. 이 기간 동안 달이 지구의 회전 속도를 느리게 만들었고, 지구 내부에서 일어나는 지진, 지구온난화로 남극과 북극의 빙하가 녹아 지구 기후가 바뀌었기 때문입니다.

 

2005년 12월 31일에는 전 세계의 시계에 1초를 더하는 특별한 윤초가 있었습니다. 그 해 마지막 순간 23시 59분 60초를 삽입하여 총 1초를 추가했습니다. 그리고 2009년 1월 1일에도 1초가 추가되었습니다. 앞으로도 약 5년마다 윤초를 조정할 예정이지만, 정확한 일자는 아직 확정되지 않았습니다.

 

고대 인류는 낮에는 해, 밤에는 달을 보며 시간을 알아냈습니다. 이 시간을 측정하고 활용하기 위해 계속 노력했고, 결국 달력과 시계를 만들어 인류 문명의 기반이 되었습니다.