1. 공전 궤도의 비밀: 행성은 왜 타원 궤도를 그릴까?
(1) 행성의 공전과 타원 궤도
태양을 도는 지구와 다른 행성들은 단순한 원이 아니라 **타원 궤도(Elliptical Orbit)**를 따른다.
이는 **케플러의 행성 운동 법칙(Kepler’s Laws of Planetary Motion)**에 의해 설명된다.
케플러의 제1법칙(타원 궤도의 법칙)
“모든 행성은 태양을 초점의 하나로 하는 타원 궤도를 따라 움직인다.”
즉, 태양은 궤도의 중심이 아니라 한쪽 초점에 위치하며,
지구는 일정한 거리를 유지하는 것이 아니라 가깝고 먼 시점을 반복하면서 돈다.
(2) 왜 행성의 궤도는 타원형일까?
- **뉴턴의 만유인력 법칙(Universal Gravitation)**에 따르면,
- 태양과 행성 사이의 **중력(Gravity)**과
- 행성이 움직이는 **관성(Inertia, 관성력)**이 균형을 이루면서 궤도가 형성된다.
- 이 두 힘이 완벽하게 균형을 이루면 원형 궤도가 되지만,
- 대부분의 행성들은 형성 과정에서 미세한 불균형이 발생하여 타원 궤도를 따른다.
즉, 타원 궤도는 자연스러운 결과이며, 중력과 운동의 균형이 만들어낸 법칙이다.
(3) 근일점과 원일점 – 지구의 거리 변화
공전 궤도가 타원이기 때문에, 지구는 태양과의 거리가 일정하지 않다.
지구의 공전 궤도 주요 지점
- 근일점(Perihelion, 태양과 가장 가까운 지점)
- 약 1월 3일경, 태양과의 거리 약 1억 4700만 km
- 태양이 더 커 보이고, 지구의 공전 속도가 가장 빠르다.
- 원일점(Aphelion, 태양과 가장 먼 지점)
- 약 7월 4일경, 태양과의 거리 약 1억 5200만 km
- 태양이 조금 작아 보이고, 공전 속도가 가장 느려진다.
지구가 태양과 더 가까워지는 겨울이 더 춥고, 여름이 더 더운 이유는?
- 사실, 계절 변화는 태양과의 거리 때문이 아니라, 지구의 자전축 기울기(23.5°) 때문!
- 태양과 가깝더라도 남반구가 태양을 더 많이 받는다면 여름이 된다.
즉, 공전 궤도는 계절을 결정하는 주요 요인은 아니지만,
근일점과 원일점은 미세한 기후 변화에 영향을 미칠 수 있다.
2. 윤달의 비밀: 왜 가끔 한 달이 추가될까?
(1) 윤달이란?
윤달(閏月, Leap Month)은 태양력(양력)과 음력(태음력) 사이의 차이를 보정하기 위해 추가되는 달이다.
왜 윤달이 필요한가?
- 태양력(양력)과 음력(태음력)은 기본적인 날짜 계산 방식이 다르다.
- 양력(태양력): 지구가 태양을 한 바퀴 도는 주기 = 약 365.2422일
- 음력(태음력): 달의 공전 주기 = 약 29.53일
- 따라서 음력 12개월(약 354일)은 태양력 1년(약 365일)보다 11일 정도 짧다!
즉, 음력만 사용할 경우, 매년 11일씩 계절이 밀려서 몇 년 후에는 여름이 겨울이 될 수도 있다. 이를 보정하기 위해 2~3년마다 한 달을 추가하는 것이 바로 “윤달”이다.
(2) 윤달의 주기와 계산 방법
윤달 추가 주기(메톤 주기, Metonic Cycle)
- 19년 동안 태양력과 음력의 차이를 보정하면,
- 19년 중 7번 윤달이 추가되어 총 235개월이 된다.
- 따라서 19년마다 윤달이 있는 해는 7번 반복된다.
즉, 2~3년에 한 번씩 윤달이 들어가야 태양력과 음력이 맞춰진다!
(3) 윤달이 들어가는 위치
윤달은 정해진 달(1월~12월)에 추가되지 않고, 특정한 해에 음력 달력에 삽입된다.
예를 들어, “윤4월”, “윤7월” 같은 형태로 특정한 달이 한 번 더 추가된다.
윤달의 특징
- 윤달이 있는 해에는 13개월이 된다.
- 윤달은 “없는 달”로 간주하는 문화도 존재한다. (예: 일부 동양 문화에서 윤달에는 결혼식이나 이사를 피하는 전통이 있음)
즉, 윤달은 음력을 태양력과 조정하기 위한 필수적인 장치이며,
이를 통해 달력과 계절을 맞출 수 있다.
3. 윤달과 공전 궤도의 관계
공전 궤도가 완벽한 365일이 아니라 365.2422일이기 때문에
우리는 4년마다 윤년을 추가하여 날짜를 보정한다.
이와 마찬가지로, 음력(태음력)에서도 윤달을 추가하여 태양과의 시간 차이를 조정해야 한다.
즉, 윤년은 “하루를 추가하는 방식”이고, 윤달은 “한 달을 추가하는 방식”이다.
왜 둘 다 필요한가?
- 윤년(양력 보정): 지구 공전 속도의 미세한 차이를 조정하기 위해 필요
- 윤달(음력 보정): 음력과 태양력의 차이를 보정하기 위해 필요
공전 궤도와 윤달이 주는 교훈
지구의 공전 궤도는 단순한 원이 아니라, 중력과 운동이 만들어낸 타원 궤도다. 태양과의 거리는 계절 변화에 큰 영향을 주지 않지만, 근일점과 원일점은 지구 기후에 미세한 영향을 미친다. 윤달은 음력과 태양력의 차이를 조정하기 위한 장치로, 2~3년마다 추가된다. 우리는 윤년과 윤달을 통해 우주의 자연 법칙과 인간의 시간 계산을 조화시키고 있다.
“우주는 완벽한 질서를 갖고 있지만, 그 속에서 우리는 미세한 차이를 조정하며 시간을 맞춰가고 있다.
윤달과 공전 궤도의 조정은, 우리가 우주의 리듬을 이해하고 적응하는 방식이다!” 
