(5) Relationship of Time and Longitude

(5) Relationship of Time and Longitude

 

평균태양(mean sun)은 24시간 동안 일정한 속도로 360°의 각도를 움직인다. 평균태양은 24시간 동안 동일한 자오선을 두 번 통과한다. 시간과 각도 사이에는 다음과 같은 관계가 존재한다:

시간	각도
24시간	360°
1시간	15°
4분	1°
1분	15'

 

지방시(local time)란 특정 자오선에서의 시간이다. 태양이 두 개의 자오선을 통시에 통과할 수는 없으므로 두 자오선은 정확히 동일한 지방시를 가질 수 없다. 두 자오선 사이의 시간 차이는 태양이 하나의 자오선에서 다른 자오선으로 이동하는데 걸리는 시간과 같다. 이 시간 차이는 두 자오선 사이의 각도 거리에 비례한다. 1시간은 15°에 해당한다.

 

만약 두 자오선이 30° 떨어져 있으면 시간 차이는 2시간이다. 가장 동쪽에 있는 자오선은 더 늦은 지방시를 가지는데 왜냐하면 태양이 해당 자오선의 극하반원(lower branch)을 먼저 통과하였기 때문에 하루가 더 많이 흘러간 상태이기 때문이다. 그림 1-14는 태양이 동경 60° 자오선에 있는 관측자 1의 극하반원을 통과하고 4시간(60÷15) 후에 그리니치 자오선의 극하반원을 통과하고 30° 자오선에 있는 관측자 2의 극하반원을 6시간(90÷15) 후에 통과하였음을 보여준다. 따라서 동경 60°에서의 지방시는 각각의 해당 시간만큼 늦어진다.

Standard Time Zone

 

세계는 24개의 시간대로 나뉘며 각 시간대는 15°의 경도 폭을 가진다. 각각의 시간대들은 중앙 자오선(central meridian)의 LMT를 사용한다. (일부 지역은 더욱 세분화되어서 GMT로부터 30분 단위의 시간을 사용한다. 대표적인 예로는 인도, 방글라데시, 뉴펀들랜드, 그리고 호주 및 태국의 일부 지역들이 있다.) 그리니치 자오선은 한 시간대의 중앙 자오선이며 각 시간대는 15°(1시간)의 폭을 가지고 있기 때문에 각 시간대에서의 시간은 GMT와 정수 값만큼 차이가 난다. 시간대에는 0 ~ 12, 그리고 0 ~ -12의 숫자가 지정되는데 이 숫자들은 GMT를 얻기 위해 LZT(local zone time)에서 더하거나 빼야 하는 시간을 나타낸다. 그리니치의 서쪽 지역은 시간이 더 빠르기 때문에 해당 지역의 숫자는 양수(+)이고 동쪽 지역의 숫자는 음수(-)이다. [그림 1-15] 육군은 시간대를 알파벳으로 표기하는 경우가 많으며 공군은 이 알파벳들 중 하나인 Z를 GMT로 사용한다. 편의를 위해 시간대의 경계가 지리적 경계에 맞춰서 수정되었다. 예를 들어 시간대의 경계가 도시를 통과할 때 도시의 한 부분에서 하나의 시간대를 사용하고 다른 한 부분에서는 인접한 시간대를 사용하면 실용적이지 못하다. 두세 개의 시간대가 겹치는 일부 국가에서는 전국적으로 동일한 시간을 사용한다.

(한국 표준시[Korea Standard Time]는 대한민국과 북한의 표준시로, 동경 135도를 기준으로 하여 UTC보다 9시간 빠른 표준시[UTC+09:00]이다. 일광 절약 시간제는 사용하지 않고 있다. 출처: 위키백과)

(출처: 위키백과)

Date Changes at Midnight

 

그리니치로부터 서쪽으로 세계 일주를 하면서 각 시간대마다 시계를 한 시간씩 당기게 되면 그리니치에 돌아왔을 때 시계가 총 24시간 당겨져서 하루 전으로 되돌아가게 된다. 반대로 동쪽으로 여행할 때에는 시계가 총 24시간 미뤄져서 하루 뒤가 된다.

 

정확히 말하자면 서쪽으로 세계 일주를 할 때는 어딘가에서 하루를 더해야 하고 동쪽으로 세계 일주를 할 때에는 어딘가에서 하루를 빼야 한다. 180° 자오선은 하루를 더하거나 빼야하는 국제 날짜 변경선이다. 날짜 변경선은 시베리아 동부, 알류샨 열도 서부, 그리고 남태평양의 여러 군도들을 우회하는 구간을 제외하고는 180° 자오선을 따라간다.

 

현지 날짜는 2400(혹은 자정)에 변경된다. 따라서 평균태양이 자오선의 극하반원을 통과할 때 날짜가 변경된다. 다른 방식으로 상황을 고려해보자. 평균태양의 시간권(hour circle)은 양 극에서 절반으로 나뉜다. 태양으로부터 절반 떨어진 지점(극하반원)의 현지 시간은 항상 자정이다. 극하반원이 서쪽으로 이동함에 따라 극하반원이 이전 날짜(old date)를 밀어내고 새로운 날짜(net date)를 끌고 온다. [그림 1-16] 극하반원이 180° 자오선에 접근함에 따라 이전 날짜의 영역은 줄어들고 새로운 날짜의 영역이 증가한다. 극하반원이 날짜 변경선에 도달할 때(즉, 평균태양이 그리니치 자오선을 통과할 때) 이전 날짜가 밀려나고 그 순간부터 새로운 날짜가 전 세계에 적용된다. 그런 다음 극하반원이 날짜 변경선을 통과하면 극하반원의 동쪽에서 더 새로운 날짜가 시작되며 이 과정이 반복된다. 특정 시간대의 날짜는 midnight zone time(ZT)에 변경되거나 평균태양의 극하반원이 해당 시간대의 중앙 자오선을 통과할 때 변경된다.

Time Conversion

 

때로는 LMT를 GMT로, 혹은 GMT를 LMT로 변환해야 한다. Air Almanac에는 시간당 15°의 각도를 통해 각도를 시간으로 변환하는 표가 수록되어 있다. [그림 1-17] 이 변환 표는 LMT를 GMT로, 혹은 GMT를 LMT로 변환하는데 유효하다. zone time(ZT)은 일광절약시간제와 지리적 경계의 영향을 받는다. 예를 들어 서경 126° 36'에서 GMT를 LMT로 변환하려면:

 

126° 00 = 8시간 24분 00초

36' = 02분 24초

126° 36' = 8시간 26분 24초

 

GMT로부터 LMT를 구하기 위해 서반구에서는 시간을 빼고 동반구에서는 시간을 더한다. LMT로부터 GMT를 구하기 위해서는 그 반대를 수행한다.

Sidereal Time

 

태양시(solar time)는 진태양(true sun)이나 평균태양을 기준으로 측정된다. 시간은 공간상의 고정된 지점을 기준으로 측정될 수도 있다. 춘분점(first point of Aries. 이는 비록 약간 움직이기는 하지만 고정된 지점으로 간주됨)을 기준으로 측정된 시간을 항성시(sidereal time, 혹은 star time)라 부른다. 춘분점이란 봄의 첫날에 태양이 북쪽을 향해 이동하면서 적도와 교차하는 지점으로 정의된다.

 

항성일(sidereal day)은 춘분점이 관측자 자오선의 극상반원(upper branch)을 통과할 때 시작된다. 지방항성시(LST – Local sidereal time)란 춘분점이 관측자의 자오선으로부터 서쪽을 향해 얼마나 이동했는가를 시간으로 나타낸 값이다. 이를 시간 대신 각도로 표현하면 춘분점의 지방시간각(LHA – local hour angle)과 동일하다. [그림 1-18] 그리니치에서의 지방항성시를 그리니치항성시(GST – Greenwich sidereal time)라 하며 이는 춘분점의 GHA와 동일하다. 춘분점의 그리니치항성시나 그리니치시간각은 지구와 관련하여 별들의 위치를 나타낸다. 따라서 특정 별은 매일 동일한 항성시마다 지구와 관련하여 동일한 위치에 있다.

Number of Days in a Year

 

지구는 1년 동안 태양 주위를 공전한다. 1년의 날짜 수는 지구가 한 바퀴 공전하는 동안 수행한 자전의 횟수와 동일하다. 지구는 1년 동안 동쪽으로 한 바퀴 공전하는 동안 동쪽으로 약 366.24회 자전한다. 지구는 1년 동안 한 바퀴 공전하고 366.24회 자전하기 때문에 태양은 1년 동안 지구를 중심으로 365.24회 도는 것처럼 보인다. 따라서 1년에는 365.24개의 태양일(solar day)이 있다. 항성일은 고정된 지점을 기준으로 측정되므로 항성일의 길이는 지구의 자전 주기와 같다. 따라서 1년에 포함된 항성일의 수는 지구의 연간 자전 횟수인 366.24회와 같다.

 

Navigator’s Use of Time

 

항법사는 세 가지 종류의 시간을 사용한다: GMT, LMT, 그리고 ZT. 이 세 가지 시간은 모두 가상의 평균태양을 기반으로 한다. 평균태양은 진태양의 평균 속도로 지구를 회전하며 24시간에 한 바퀴를 돈다. 시간은 특정 자오선에 대한 태양의 움직임을 기준으로 한다. 하방 자오선 통과(lower transit)는 2400/0000에 발생하고 상방 자오선 통과(upper transit)는 1200에 발생한다. GMT에서는 그리니치 자오선이 기준 자오선(reference meridian)이고 LMT에서는 특정 지역의 자오선이 기준 자오선이 된다. ZT에서는 특정 시간대의 표준 자오선(standard meridian)이 기준 자오선이 된다.

 

두 시간의 차이는 기준 자오선들의 경도 차이를 시간 단위로 표현한 것과 같다. GMT와 ZT는 해당 시간대의 표준 자오선들 사이의 경도만큼 차이가 발생하고 LMT와 ZT는 해당 지역의 자오선과 해당 시간대의 표준 자오선 사이의 경도만큼 차이가 발생한다. 항법사는 ZT와 GMT를 상호 전환할 때 시간대를 사용한다. 시간대의 차이란 해당 시간대의 표준 자오선과 GMT 사이의 시간 차이를 의미하며 여기에는 GMT를 얻기 위해 ZT에 적용해야 할 보정 값 부호가 있다. 서경에는 플러스(+) 부호가 사용되고 동경에는 마이너스(-) 부호가 사용된다.