조석 예측은 어떻게 계산되는가

조석이 어떻게 예측되는지: 달과 태양의 중력 작용, M2와 S2 같은 조화 분조, 그리고 관측된 수위가 천문 조석과 다른 이유.

조석은 여러 해 앞서 예측할 수 있습니다. 조석이 달과 태양의 운동에 의해 일어나고, 그 운동이 매우 정밀하게 알려져 있기 때문입니다. 어느 장소의 조석은 그 중력 작용에 대한 바다의 반응이며, 그 지역의 해안선과 수심에 의해 형태가 갖춰집니다. 천문학을 조석표로 바꾸는 방법을 조화 분석이라고 합니다.

분조의 합으로서의 조석

조화 분석은 조석을 여러 개의 단순한 파동의 합으로 다루며, 그 하나하나를 분조라고 부릅니다. 각 분조의 주파수는 천문학에 의해 고정됩니다. 즉 지구, 달, 태양이 서로에 대해 어떻게 움직이는지에 따라 정해집니다. 반면 그 진폭과 시점은 그 장소에서 실제로 관측한 일정 기간의 수위에 분조를 맞추어 구합니다. 주요 분조로는 다음이 있습니다:

• M2 — 주태음 반일주조. 주기 12.42시간으로, 보통 가장 크다.
• S2 — 주태양 반일주조. 주기 12.00시간.
• N2 — 달의 타원 궤도에서 비롯되는 태음 분조.
• K1 and O1 — 주요 일주조로, 많은 곳에서 하루 두 번의 만조 중 하나를 다른 하나보다 크게 만든다.

익숙한 사리-조금 주기는 여기서 자연스럽게 나타납니다. M2와 S2는 주기가 조금 달라서 서로 위상이 어긋났다 맞았다 하며, 14.8일마다 강해져 사리를 이루고 부분적으로 상쇄되어 조금을 이룹니다.

앞으로의 예측

어느 장소에 대해 각 분조의 진폭과 위상을 알고 나면, 조석 예측은 임의의 미래 시각에 그 합을 계산하는 것에 지나지 않습니다. 천문학적 주파수는 결코 변하지 않으므로 계산은 결정론적이며, 수십 년 앞까지 수행할 수 있습니다.

실제 조석이 다른 이유

예측은 천문 조석일 뿐입니다. 날씨는 포함하지 않습니다. 강한 바람, 낮거나 높은 기압, 폭우, 하천 유입은 실제 수위를 높이거나 낮출 수 있습니다. 폭풍 해일은 예측보다 1미터 이상 수위를 더할 수 있고, 반대로 고기압과 앞바다로 부는 바람은 수위를 예측보다 훨씬 낮게 붙잡아 둘 수 있습니다. 따라서 예측은 조석의 시점과 크기를 아는 데 매우 훌륭한 길잡이이지만, 그날 관측되는 수위는 다를 수 있습니다.