태양일

태양일은 태양의 시운동(apparent motion)을 기준으로 정한 하루이다. 구체적으로 정의하는 방법에 따라 진태양일(true solar day)과 평균태양일(mean solar day)이 있다. 진태양일은 태양이 남중한 후 다시 남중할 때까지 걸리는 시간이다. 진태양일은 시태양일(apparent solar day)이라고도 한다. 진태양일은 지구의 자전 뿐 아니라 공전을 고려한 하루이다. 천구에 고정된 별을 기준으로 지구가 자전하는 데 걸리는 시간인 항성일보다 약 4분 정도 길다(그림 1 참조).

진태양일의 길이가 매일 다르기 때문에 이를 평균하여 사용하는데 이를 평균태양일이라고 한다. 진태양일과 평균태양일을 표시하는 진태양시와 평균태양시의 차를 균시차(equation of time)이라고 한다.

그림 1. 항성일과 태양일. 지구가 자전하는 동안(1에서 2) 약 1 ° 정도 공전하기 때문에 태양이 남중한 후 다시 남중하려면(1에서 3) 약 1 ° 정도 더 회전하여야 한다.()

목차

해가 동쪽에서 떠서 서쪽으로 이동하는 동안, 해시계의 침 그림자 끝은 서쪽에서 동쪽으로 이동하게 된다. 해시계의 침 그림자 끝이 정남과 정북을 잇는 선에 닿을 때, 곧 남중할 때를 그 지방의 정오라고 정의하는데, 정오에서 정오까지의 시간을 진태양일이라고 한다. 해시계의 침 그림자 끝이 지구 자전축과 수직한 면에서 15°(한바퀴의 1/24)를 움직이는 시간이 진태양시(true solar time)의 1 시간이다.

진태양의 시간 간격이 매일 서로 다른 문제가 있으므로 이런 불편함을 개선하기 위해 1년 내내 천구의 적도상에서 일정한 속도로 천구에서 움직이는 가상적인 태양(평균태양)이 남중한 후 다시 위 남중할 때까지 걸리는 시간을 평균태양일(mean solar day)로 정의하여 사용한다. 진태양일과 평균태양일을 표시하는 진태양시와 평균태양시의 차를 균시차(equation of time)라고 한다.

천구에 고정된 별을 기준으로 지구가 한바퀴 회전하는 데 걸리는 시간을 항성일(sidereal day)이라고 하는데, 1 항성일은 0.99726956632908 평균태양일이다.

지구의 공전 궤도가 타원궤도(elliptical orbit)이고, 지구 자전축이 황도면과 기울어져 있어 궤도경사각(inclination)이 0°이 아니기 때문에 진태양일의 길이는 매일 다르다. 예를 들어, 지구가 근일점(perihelion) 주변에 의치하는 1월 경에 공전속도가 가장 빠르기 때문에 진태양일이 가장 길고 지구가 원일점(aphelion) 주변인 7월 경에는 진태양일이 가장 짧다. 하지날(summer solstice)이나 동지날(winter solstice)에는 춘분날(vernal equinox)이나 추분날(autumnal equinox)보다 진태양일이 길다.