| 북극의 백야 |
1. 개요
白夜 / Midnight Sun, White Night위도 60°이상의 고위도 지방에서 한여름에 태양이 지평선 아래로 내려가지 않는 현상이다.[1] 즉 밤이어야 할 시간까지 낮이 계속되는 현상을 말한다.
2. 상세
白夜는 러시아어 'Белые ночь(볠리예 노치)'[2]를 일본에서 번역차용한 일본식 한자어로, 중국어에서는 '极昼[3](극주, 지조우)'라고 한다. 러시아에서도 이제는 'Белые ночи' 대신 'Полярный день(빨랴르니 진)'[4]이라고 한다. 영어의 'White Night'이라는 표현도 위의 'Белые ночь'를 직역한 것이다. 그래서 백야와 의미가 동일하다.교과서나 사전에는 하지 무렵 태양이 지평선 0°로 떨어지지 않는 지역(위도 66.5° 이상)으로 정의하고 있지만, 태양이 지평선 −6°까지 내려간다고 해도 밤에도 하늘이 푸르스름하게 보이는 상용박명이 발생하므로 이들 지역을 포함한다. 즉 위도 60.5°인 지역부터 백야를 경험할 수 있다.
반대의 개념으로 아래에 서술할 극야가 있다.
3. 발생 지역
북극권에서는 하지 무렵, 남극권에서는 동지 무렵에 일어나며, 양 극점에서는 6개월 동안 지속된다. 따라서 북극점에서는 춘분부터 추분까지는 계속 낮, 추분부터 다음 해 춘분까지는 계속 밤이다. 지구의 자전축이 공전 궤도로부터 23.4° 가량 기울었으므로 북반구/남반구의 위도가 66.6° 이상인 극권(極圈)에서는, 역시 위도에 따라 기간이 다르기는 하지만 백야를 볼 수 있다. 예를 들어 노르웨이의 스발바르 제도는 노르카프보다 더 북쪽에 위치한 이유로 여름철 동안 지평선 아래로 태양이 전혀 지지 않고 높이도 변화되는 일이 별로 없다.[5]노르카프 지역에서는 지평선 아래로 태양이 내려가지 않아도 남쪽으로 갈수록 높이가 점점 올라가고, 북쪽으로 갈수록 높이가 점점 낮아지는 절정을 볼 수가 있다. 한편 핀란드 헬싱키에서도 여름철마다 하루 종일 어두워지지 않으며, 태양이 22시 30분쯤에 졌다가 새벽 4시 30분쯤에 다시 뜬다.[6]
솜마뢰위섬은 북위 69.6°로, 11월부터 이듬해 1월까지는 어둠 속에서 보내는 대신 5월 18일부터 7월 26일까지 24시간 내내 밝은 하늘 아래에서 생활한다.
북반구 중에서도 북쪽에 위치하고 있는 지역에서는 여름의 경우 한동안 태양이 지평선으로 지지 않거나 아직도 밝은 현상이 많다. 노르웨이와 스웨덴을 비롯해 핀란드, 아이슬란드, 미국 알래스카, 캐나다 북부, 러시아 북부, 그린란드 등이 대표적이다.
이 밖에 남반구에서는 남극 지역이 여름일 경우도 마찬가지이다. 남반구 지역은 태양이 동쪽에서 떠서 북쪽을 지나 서쪽으로 가는데 남반구의 백야의 경우 자정 무렵 태양이 남쪽에 있다가 다시 동쪽으로 돌아온다.
백야가 나타나는 곳은 그린란드, 아이슬란드, 스웨덴 북부 지역, 노르웨이[7], 핀란드, 러시아 북부 지역[8], 알래스카 북부 지역, 캐나다 북부 지역 등이 있다. 반면 남반구에서는 사람이 일반적으로 거주하는 지역에선 백야를 볼 수 없는데, 이는 북반구와 달리 남반구는 남위 66.6° 이상에 위치한 도시가 없기 때문이다. 남미 최남단의 우수아이아 조차 여기에 못미친다. 남반구에서 백야를 보려면 남극 대륙까지 들어가야 한다. 즉, 일반인들은 볼 기회가 없고 남극 내 기지에 거주하는 학자들이나 볼 수 있다.[9]
위의 지역들보다 약간 저위도 지역[10]에서는 완전한 의미의 백야는 아니지만, 새벽에 잠깐 어두워지는 정도로 낮이 굉장히 길어지는 모습을 보인다. 가령 러시아의 상트페테르부르크[11]는 여름에 오후 11시까지도 하늘이 밝다.
다만 백야 현상이 나타나는 곳은 대부분 서머타임을 실시하거나 평균 시간대보다 한 시간 빠른 지역이라 해가 늦게 지는 것이 더욱 부각되는 것도 있다. 즉 22시에 해가 져도 대한민국과 동시간대이면 21시에 해가 진다는 의미. 북위 60° 이상의 도시 중에 서머타임도 하지 않고 대한민국과 시간대도 같은 도시는 러시아의 야쿠츠크가 있다. 하짓날 서울이 약 5시 15분에 해가 뜨고 약 19시 55분에 해가 진다면, 야쿠츠크는 약 2시 30분에 해가 뜨고 약 22시 15분에 해가 진다. 반면 동짓날 서울이 약 7시 40분에 해가 뜨고 약 17시 15분에 해가 진다면, 야쿠츠크는 약 9시 45분에 해가 뜨고 약 14시 55분에 해가 지는 식이다.
3.1. 박명 분류에 따른 발생 지역
인터넷에서 백야에 대해 검색하면 백야가 일어나는 위도가 자료에 따라 제각각일 것이다. 네이버 지식백과는 66.6° 이상으로 설명하고 두산백과는 48.5° 이상이라고 서술한다. 왜 이러한 차이가 일어나는지를 이해하려면 먼저 박명을 이해해야 한다. 박명의 기준에 따라서 백야가 일어나는 범위를 엄밀히 구분지을 수 있다.다음 90°－|φ|－|δ| ≤ n°식을 만족할 때 백야 현상이 일어난다. 여기서 φ는 관측자의 위도이고 δ는 태양의 적위이다. 태양의 적위란, 특정 날 특정 시간에서[12] 태양이 90°로 뜨는 지점의 위도를 말한다. 즉 하지일 때는 북위 23.45°(북회귀선)를, 춘분, 추분일 때는 적도를, 동지일 때는 남위 23.45°(−23.45°, 남회귀선)를 말한다. 또한 위의 식에서 백야의 기준을 무엇으로 하느냐에 따라 n값이 달라진다.
| 백야의 기준 | n값 |
| 일출, 일몰 | 0 |
| 상용박명 | 6 |
| 항해박명 | 12 |
| 천문박명 | 18 |
위의 표를 그림으로 나타내면 다음과 같다.
| |
| 박명 분류에 따른 n값 그림 |
서울의 경우(위도 37.5°) 하짓날, 일출 일몰을 기준으로 위 식에 대입하면 90°－|37.5°|－|23.5°[13]| = 29° ＞ 0°이 되어 백야 현상은 일어나지 않는다. 물론 기준을 천문박명(n=18)으로 바꾸어도 마찬가지이다(90°－|37.5°|－|23.5°| = 29° ＞ 18°). 하지만 위도 51.5°인 런던의 경우, n 0 일 때에는 90°－|51.5°|－|23.5°| = 15° ＞ 0°이지만, n 18 일 때에는 90°－|51.5°|－|23.4°| = 15.1° ＜ 18°이 되어 기준을 만족하므로 백야 현상이 일어난다. 다시 말해, 하짓날 런던은 일출, 일몰 기준의 백야는 일어나지 않지만, 천문박명을 기준으로 하는 백야 현상은 일어난다는 이야기이다.
뒤집어서 말하면 하짓날(δ=23.45°인 날) 90°－|φ|－|δ| ≤ 0°을 만족시키는 φ값은 66.55°이고 90°－|φ|－|δ| ≤ 6°을 만족시키는 φ값은 60.55°이며 같은 식으로 n 12일 때 φ값은 54.55°, n=18일 때 48.55°가 된다. 이는 하짓날에
- 북위 48.55°[14] 이북에서는 하루 종일 천문박명에서 밤으로 바뀌지 않고[15]
- 북위 54.55°[16] 이북에서는 하루 종일 항해박명에서 천문박명으로 바뀌지 않으며[17]
- 북위 60.55°[18] 이북에서는 하루 종일 상용박명에서 항해박명으로 바뀌지 않고[19]
- 북위 66.55°[20] 이북에서는 하루 종일 해가 지평선 아래로 내려가지 않는다(완전 백야 현상).
그렇기 때문에 북극권이나 남극권에 속하지 않는다 해도 일정 위도 이상(대략 55° 이북 이상 스웨덴이나 노르웨이, 핀란드 등 북유럽이나 시베리아, 캐나다 북부 지방, 알래스카 등)이라면 백야 현상을 체험할 수 있다. 이 지역들에서는 자정 무렵에만 태양이 지평선 아래로 잠깐 내려갔다가 다시 올라온다.
반대로 90°－|φ|－|δ| ≤ n°식을 바꾸어 90°－φ + δ n° 으로 바꾸면 특정 날짜에서 태양의 최대 각도(남중고도, n값)이 나온다. 이는 2015 개정 교육과정 지구과학Ⅱ 천체 파트에도 나오는 내용이다. 서울의 경우 하짓날에는 90°－37.5° + 23.5° 76°가 되고 동짓날에는 90°－37.5° + (-23.5°) = 29°가 되는데 하짓날 서울에서 태양은 최대 76°까지 뜨고 동짓날에는 29°까지 밖에 뜨지 않는다. 그러면 이 변형식을 북극권 이북인 북위 71.5°[21]에 대입해보자.
- 하지 : 90°－71.5° + 23.5° 42°
- 동지 : 90°－71.5° - 23.5° -5°
동짓날 북위 71.5° 지점에서는 기껏해야 태양이 지평선 아래 -5°까지만 올라온다. 이는 이 지점에서 동짓날 해가 완전히 떠오르지 않지만 상용박명은 된다는 의미이다(반대로 남반구에서는 동짓날 백야 현상이 일어난다). 즉 백야 현상이 특정 반구에서 일어나는 동안 그 위도에 대응하는 반대편 반구에서는 태양이 지평선 위로 떠오르지 않아 완전히 해가 떠오르지 않고 어슴푸레한 초저녁 같은 상황이 지속되는 현상이 일어나는데, 이를 극야(極夜)라 부른다.[22]
백야와는 반대로 동짓날 정오 무렵에 북극권에서는 다음과 같은 현상이 일어난다.
- 북위 66.5°[23] 이북에서는 하루 종일 상용박명에서 낮으로 바뀌지 않고[24]
- 북위 72.5°[25] 이북에서는 하루 종일 항해박명에서 상용박명으로 바뀌지 않으며[26]
- 북위 78.5°[27] 이북에서는 하루 종일 천문박명에서 항해박명으로 바뀌지 않고[28]
- 북위 84.5°[29] 이북에서는 하루 종일 천문박명이 아예 일어나지 않는다(완전 극야 현상).
일부에서는 백야 현상이 북위 48.5° 이북에서 일어나고 약 10° 정도 낮은 서울에서는 일어나지 않으며 같은 시기 서울의 해가 떠 있는 시간은 약 15시간이라고 설명하는데 기준이 잘못되었다. 위도가 고작 10° 차이난다고 해 떠있는 시간이 9시간 이상 달라질 수 없다. 이러한 괴리는 백야는 천문박명을 기준으로 설명해놓고 서울을 비교할 때에는 일출일몰 시간으로 설명했기 때문이다. 제대로 비교하려면 북위 48.5° 지점과 서울의 낮 시간을 비교하거나, 북위 48.5° 지점과 서울의 천문박명 시간을 비교해야 한다. 참고로 하지 무렵에 서울은 아침 천문박명이 03시 16분쯤에 시작하고, 저녁 천문박명이 21시 51분쯤에 끝나므로, 무려 18시간 35분이나 된다. 천문박명 기준으로는 서유럽 대부분의 도시[30]에서 백야현상이 일어난다.
남반구에서는 남극과 바다를 제외하면 극히 일부 지역에서만 볼 수 있다. 남위 48.5º만 해도 파타고니아 내에서 상당히 남쪽에 속하고, 뉴질랜드 남섬의 최남단보다도 남쪽이다. 남위 54.5º는 우수아이아의 위도보다 살짝 북쪽이다. 유럽의 위도가 얼마나 높은지 알 수 있는 부분.
북극점에서는 태양의 고도가 하루 종일 거의 변하지 않고, 계절의 흐름에 따라 - 23.5°(동지) → 0°(춘분) → 23.5°(하지) → 0°(추분)→ - 23.5°(동지)로 변한다. 그래서 낮은 춘분에서 추분까지 6개월간 이어지고 상용박명은 태양 고도가 - 6°일 때부터 시작되므로 3월 초부터 10월 초까지 7개월간 이어진다. 그리고 천문박명 기준으로는 1월 말부터 11월 초까지 9개월 반이나 이어진다.
4. 백야 시간/지역 확인하기
캐나다 얼러트(Alert)의 날짜에 따른 백야 및 극야의 주기. 진한 주황색이 낮, 짙은 남색이 밤이며 사이에 보이는 옅은 주황색들은 옅은 순서대로 각각 시민, 항해, 천문박명이다.[31]
백야가 언제 생기는지 궁금하다면 여기로. 러시아의 무르만스크 같은 북극권 안의 도시를 입력하고, 날짜를 6월이나 12월로 맞춰보자.[32] 해지는 시각/해 뜨는 시각이 'Up all day'로 표기되면 백야, 'Down all day'로 표기되면 극야이다.
한국천문연구원 홈페이지에서 날짜 및 위도 경도별 낮 시간과 박명시간을 계산할 수 있다.
5. 생활
백야에는 하루 종일 해가 떠 있으니 일평균 기온이 높으리라 착각할 수 있다. 그러나 백야가 발생하는 지역은 고위도라서 한여름에도 태양의 고도가 높지 않으므로, 즉 해가 높게 뜨지 않으므로 태양에서 받는 에너지 총량이 많지 않고, 따라서 일평균 기온도 높지 않다. 하루 종일 아침 햇살이나 저녁노을 정도로만 햇볕이 비친다고 생각하면 된다.이러한 지역은 계속되는 햇빛으로 한여름에 잠을 제대로 잘 수 없기 때문에 암막 커튼을 달아놓는다거나 아예 햇빛차단용 덧문을 창에 달기도 한다.
극권에 거주하는 이슬람교 신자가 백야나 극야 기간에 금식 기간(라마단)을 맞을 때가 있는데 이 때 해가 떠 있는 시간을 곧이 곧대로 적용하면 문제가 생긴다. 백야 기간에는 하루종일 쫄쫄 굶어야 하는 문제가 있고, 반대로 극야면 아무 때나 먹어도 되어서 라마단의 의미가 없어지기 때문이다. 이러한 경우를 막기 위해 북위 64° 이상 지역에서는 라마단의 일출, 일몰 기준을 성지인 사우디아라비아의 메카의 일출, 일몰 시각으로 통일한다고 한다. 관련영상
미국 만화 중에는 이 현상을 이용한 콩트가 있다. 극지방에 있는 기지에서 하루에 한번 물자를 보내기로 했는데, 그 하루가 해가 뜨고 지는 기준이라 1년에 한번 물자가 오는 것이다.
하루 종일 해가 떠 있으므로 태양광 발전과 같은 에너지 이용에 좋을 수 있다고 생각할 수 있지만, 위에 언급했듯이 태양 에너지 총량이 많지 않다. 게다가 백야가 발생하는 지역은 계절이 바뀌면 극야가 발생해서 해 자체가 뜨지 않는다. 따라서 고위도 지역은 이런 태양 에너지 효율 자체가 떨어진다[33].
6. 관련 문서
7. 관련 영상
북반구 노르웨이의 스발바르 지역에는 태양이 동-남-서-북으로 돈다. 하지만 태양이 북쪽으로 가도 지평선 아래로 내려가지 않고 다시 떠오른다. 스발바르는 북극 지역에서 사람이 사는 지역중 가장 위도가 높은 곳으로 4월 중순부터 8월까지 태양이 지지 않는다. 이보다 더 북쪽에서 사람이 사는 동네는 캐나다 누나부트의 Alert가 있는데, 여긴 아예 3월부터 9월까지 백야 현상이 지속된다.남반구에 위치한 남극 지역의 백야. 여기서는 태양이 남반구 지역처럼 동쪽-북쪽-서쪽-남쪽 순으로 움직인다. 남극의 백야현상은 지구 평면설 맹신론자에 대한 가장 큰 카운터 중 하나이다.
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| 노르카프에서 촬영한 백야. 극북쪽에 위치하여 여름철마다 태양이 지평선 아래로 내려가지 않고 북쪽 하늘 지평선 가까이에 위치한다. |
[1] 때문에 영미권에선 Up all day라고도 종종 표현한다.[2] 한국어로 번역하면 '흰 밤'이다. 여담으로, 후술할 반대 현상인 극야는 Черная ночь(체르나야 노치/검은 밤)라고 하지 않고 Полярная ночь(빨랴르나야 노치)라고 한다.[3] 정체자로는 '極晝'이다.[4] 한국어로 번역하면 '극의 낮'이다.[5] 반대로 겨울철에는 어두컴컴한 밤이 지속되며 밝아지는 시간도 짧은 편이다.[6] 다만 후술하겠지만 이는 서머타임을 적용한 것이다.[7] 트롬쇠, 스발바르 제도 등[8] 무르만스크, 틱시 등[9] 물론 일반인들도 남극 대륙으로 여행을 간다면 볼 수 있다.[10] 위도 약 50~60도 초반대의 지역들[11] 북위 약 59.57도에 위치[12] 남중 상태일 때. 엄밀히 말해 정오는 아니다. 왜 그런지는 시차 문서 참조.[13] 정확히는 23.45°(23°27')이지만 편의상 23.5°로 계산한다.[14] 대략 오스트리아 빈, 프랑스 파리의 위도와 비슷하다.[15] 다만 일상적으로는 천문박명하고 완전한 밤과의 구분은 사실상 불가능하기 때문에 큰 의미는 없다.[16] 대략 독일 킬, 영국 뉴캐슬어폰타인, 리투아니아 빌뉴스의 위도와 비슷하다.[17] 즉 실질적으로 백야 현상이 일어난다고 하면 이 기준으로 본다.[18] 대략 핀란드 헬싱키, 노르웨이 베르겐의 위도와 비슷하다.[19] 여기서부터는 하루 종일 야외에서 활동하는데 지장이 없는 수준이다.[20] 대략 핀란드 로바니에미의 위도와 비슷하다.[21] 대략 알래스카 최북단의 배로우와 비슷한 위도이다.[22] 북반구 고위에서 백야가 일어나는 시기에 남반구 고위도에서 극야가 일어난다. 반대로 북반구에서 극야가 일어나면 남반구에서는 백야가 일어난다.[23] 아이슬란드 레이캬비크, 그린란드 누크의 위도와 러시아 무르만스크, 노릴스크, 노르웨이 트롬쇠의 위도 사이이다.[24] 완전 백야 현상이 일어나기 위한 최소 위도와 거의 같다.[25] 캐나다 노스웨스트의 뱅크스 섬의 위도와 비슷하다.[26] 즉 실질적으로 극야 현상이 일어난다고 하면 이 기준으로 본다.[27] 노르웨이 스발바르 제도의 중심지인 롱위에아르비엔의 위도와 비슷하다.[28] 일상적인 수준에서 완전 극야 현상과 구분은 사실상 불가능하다.[29] 육지에서는 존재하지 않으며, 모든 육지 중 최북단인 그린란드 카페클루벤 섬(북위 83.67°), 인류의 정착지 중 최북단인 캐나다 엘즈미어 섬의 얼러트(북위 82.5°)보다 조금 더 북쪽이다.[30] 파리만 해도 아슬아슬하게 북위 48.5° 이북이고, 런던은 북위 51.5°다.[31] 동지 무렵에는 천문박명과 완전한 밤 외에는 나타나지 않는다. 다르게 표현하자면 하루종일 어둡다는 의미. 보통 사람의 눈으론 천문박명과 완전한 밤 하늘을 구분할 수 없기 때문이다.[32] 언급한 무르만스크 외에도 트롬쇠(Tromso), 롱위에아르비엔(Longyearbuen), 레이캬비크, 얼러트(Alert) 등을 검색해도 괜찮다. 남극권 지역이 궁금하다면.. 우수아이아나 세종기지, 보스토크 기지, 남극점(South Pole) 등을 검색해보자.[33] 태양광 발전의 효율이 높기 위해선 일조량이 고른 상태여야 하고 일사각도 높아야 한다. 따라서 일부 환경단체는 일년 내내 비가 거의 오지 않는 사하라 사막 정도를 제외하면 대한민국을 태양광 발전의 최적지라고 주장하기도 한다. 대한민국의 경우 해가 긴 여름에는 장마나 우기 등으로 일조시간이 짧아지고, 반대로 해가 짧은 겨울에는 고기압의 영향으로 내내 맑아 일조시간이 길어지기 때문이다. 자세한 것은 일조량 참조.