1년
SI 밖의 천문 단위 · 양: 시간
1582년에 이르러 춘분은 3월 21일에서 11일로 미끄러져 있었다. 부활절은 여전히 3월 21일에 묶인 규칙으로 계산되었고, 천천히 여름 쪽으로 흘러갔다. 그레고리우스 13세는 10월에서 열흘을 지우라 명했다. 4일 다음이 곧바로 15일이었다. 이유는 간단했다 — 율리우스년은 실제 해보다 11분 길고, 니케아 이후 1257년 동안 그 분들이 거의 열흘로 쌓였던 것이다.
게다가 「진짜 해」도 하나가 아니다. 지구가 분점으로 돌아오는 시간, 같은 별로 돌아오는 시간, 근일점으로 돌아오는 시간이 저마다 다르다. 차이는 분 단위지만 몇 세기가 쌓이면 날이 된다 — 달력을 고치려 한 사람들은 모두 바로 여기서 걸려 넘어졌다.
01 · 정의
해는 지구가 태양을 한 바퀴 도는 시간이다. 문제는 어디서부터 세느냐에 있다. 회귀년은 분점에서 분점까지로 365.242190일이고, 항성년은 같은 별로 돌아오기까지로 그보다 길며, 율리우스년은 그저 정확히 365.25일로 정해 둔 것이다. 그중 어느 것을 말하느냐가 나머지 전부를 결정한다.
회귀년은 항성년보다 20분 24초 짧다. 범인은 세차운동이다. 지축이 천천히 원뿔을 그리고, 춘분점은 행성을 마중하듯 뒤로 물러난다. 지구는 별에 이르기 조금 전에 그것을 만난다. 한 해에 이 이십 분이 한 바퀴에 펼쳐진 세차운동의 전부다.
근점년은 항성년보다 길다. 궤도 자체도 돌기 때문인데, 다만 앞으로 돌기에 지구는 다시 근일점에 이르려면 조금 더 나아가야 한다. 세 가지 해, 그리고 「지구는 언제 돌아온 것인가」라는 같은 물음에 대한 세 가지 답이다.
달력은 회귀년을 따른다. 사람에게 중요한 것은 계절이지 별이 아니다. 그 안에 정수의 날수는 없고, 이 한 가지 사실이 지금까지 쓰인 모든 윤년 규칙의 원천이다.
윤년 규칙을 정해 보시라 — 400년마다 며칠을 끼워 넣을지 — 그리고 분점의 날짜가 어디로 가는지 보시라. 점선은 아무것도 끼우지 않는 365일짜리 이집트 해이고, 실선이 당신의 규칙이다.
위의 점선 타원은 지축이 25 771년에 걸쳐 그리는 길이다. 그 때문에 춘분점이 궤도를 따라 뒤로 미끄러지고, 그래서 회귀년이 항성년보다 짧다. 만 삼천 년쯤 뒤에는 베가가 북극성이 된다.
02 · 환산
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년에 접두어를 붙이는 것은 허용되며 지질학자들은 날마다 쓴다. ka는 천 년, Ma는 백만 년, Ga는 십억 년이다. 지구의 나이는 4.54 Ga로 쓰며, 이는 올바른 표기다.
표의 세 번째 갈래는 문서 속의 해다. 거기서는 정확히 365일일 때도 있고 360일일 때도 있다. 열두 개의 같은 달로 이루어진 은행의 해는 이자가 나머지 없이 나뉘도록 고안된 것으로, 주판보다 몇 세기를 더 살아남았다.
율리우스년은 길이가 엄밀하게 정해진 유일한 해다. 365.25일, 꼭 31 557 600초. 자연의 무엇과도 맞지 않는다 — 그저 그렇게 합의했을 뿐이다. 천문학에는 밀리지 않는 해가 필요하기 때문이다. 광년은 이를 통해 정의된다.
| 비고 | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · 크기의 차수
한 바퀴에서 우주의 나이까지04 · 측정 기기
해의 길이를 무엇으로 잡는가
대성당 돔에 낸 구멍과 바닥을 가로지르는 놋쇠 띠. 정오마다 햇빛의 점이 띠 위에 떨어지고, 그 자리가 날짜를 말해 준다. 이런 자오선은 17세기에 이탈리아 전역의 교회에 세워졌고, 당대의 어떤 기구보다도 해의 길이를 정확히 재었다.
고리는 천구 적도면에 놓는다. 태양이 남쪽에 있는 동안 그림자는 안쪽에 떨어지지만, 분점의 순간에는 고리의 그림자가 정확히 고리 자체 위에 얹힌다. 청동으로 부어 만들 만큼 단순하면서 몇 시간의 정밀도를 가진다.
자오면에 엄격히 고정된 통. 위아래로만 기울일 수 있다. 천문학자는 별이 십자선을 지나는 순간을 적고, 그런 통과의 줄에서 해의 길이가 나온다. 18세기부터 20세기 중반까지 이렇게 재어 왔다.
오늘날 해는 태양에 견주어 재지 않는다. 서로 다른 대륙의 안테나가 같은 퀘이사를 듣고, 도달 시각의 차이에서 지구의 자세가 밀리초의 몇 분의 일까지 나온다. 해는 그 부산물로 떨어진다.
05 · 표기 규칙
a, ka, Ma — 그리고 흔히 쓰는 「년」
해의 기호는 소문자 라틴 a로, annus에서 왔다. SI 접두어는 허용된다: ka, Ma, Ga. 대문자 A는 암페어가 되므로 소문자인 점이 중요하다. 한국어에서는 그냥 「년」이라 쓰고, 영어에서는 yr라고 쓴다.
어느 해를 말하는지도 따로 함정이다. 천문학과 광년의 정의에서는 정확히 365.25일인 율리우스년, 달력에서는 365.2425인 그레고리력 평균, 자연에서는 365.242190인 회귀년이다. 세 개의 수에 기호는 하나뿐이고, 기호만으로는 구별되지 않는다. 해의 「번호」도 하나가 아니다. 우리도 1962년까지는 단기를 함께 썼는데, 서기에 2333을 더한 수였다.
06 · 이웃 단위
해는 날과 세기 사이에 서 있고, 두 이음매가 모두 비뚤다. 그 안의 날수는 정수가 아니고, 세기는 뒤에 천문학적인 근거라고는 없는 둥근 백일 뿐이다. 해가 가진 유일하게 엄밀한 관계는 그레고리력 주기와의 것이다. 400년이 146 097일이다.
한 해의 1/365.2422
31 556 925 s
10세기
그레고리우스의 규칙은 분수 하나에 담긴다. 400년에 백이 아니라 97개의 윤일. 여기서 주기의 146 097일과 평균 해 365.2425일이 나온다 — 회귀년보다 26초 길다. 하루의 오차가 쌓이는 데 3226년이 걸리는데, 그런 기한을 내다보고 달력을 설계한 사람은 없었다.
07 · 역사 부문
해를 네 번 고친 이야기
제관들은 마음 내키는 대로 달을 하나씩 끼워 넣었고, 달력은 계절에서 석 달이나 벌어졌다. 카이사르는 한 번에 되돌렸다. 기원전 46년에 445일을 주었고, 그해는 혼란의 해로 기억되었다. 이듬해부터는 4년에 한 번 하루를 더한다.
공의회는 부활절 계산을 춘분에 묶고, 춘분을 3월 21일에 묶었다. 그 순간부터 달력의 오차는 천문학자의 일이 아니라 교회의 일이 되었다. 밀림이 축일 자체를 옮기고 있었기 때문이다.
그레고리우스 13세의 교서는 쌓인 열흘을 덜어 내고 규칙을 바꾸었다. 100으로 나누어떨어지는 해는 윤년이 아니되, 400으로도 나누어떨어지면 예외로 한다. 우리나라의 전환은 1896년, 고종 때였다. 음력 을미년 11월 17일 다음 날을 1896년 1월 1일로 삼고, 연호를 건양이라 했다. 가톨릭 나라들은 1582년, 영국은 1752년, 일본은 1873년, 러시아는 1918년에 바꾸었다.
밀루틴 밀란코비치는 900으로 나눈 나머지가 200이나 600인 세기 해를 윤년으로 삼자고 제안했다. 900년에 218일, 평균 해는 365.242222일이다. 그레고리력 규칙보다 실제 해에 가깝고, 1923년 정교회 회의가 이를 받아들였다 — 다만 두 달력이 갈라지는 것은 2800년에 이르러서다.
가만히 있지 않는 단위
미터에는 빛의 속도를 통한 정의가 있고, 초에는 세슘 진동수를 통한 정의가 있다. 해에는 아무것도 없다. 실험으로 정하는 것이 아니라, 제 운동을 끊임없이 바꾸는 행성에서 읽어 낼 뿐이다. 붙들어 맬 곳이 없다.
그래서 해는 SI에 들어가지 않는다. 천문학자들은 계산을 위해 율리우스년을 가져다가 그냥 엄밀한 길이를 붙여 주었다 — 365.25일, 31 557 600초. 자연이 그렇게 말해서가 아니라, 고정된 수가 필요하고 이것이 가장 둥글기 때문이다.
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양마다 하나의 자료표
SI 기본단위 일곱, 고유한 이름을 가진 유도단위 스물둘, 그리고 그것 없이는 기술도 달력도 굴러가지 않는 계 밖의 양들.