지구의 자전축은 왜 기울어졌을까

우리나라에 봄, 여름, 가을, 겨울 사계절이 있을 수 있는 이유는 지구의 자전축이 23.5도 기울어진 채로 태양을 공전하기 때문이다. 지구는 왜 이렇게 자전축이 기울어져 있는 것일까?

태양계 내의 다른 행성들은 어떨까. 그들의 자전축은 지구와 비슷할까. 그렇지는 않다. 태양계 행성들의 자전축의 각도는 제각각 다르다. 수성은 0.04도, 금성은 177도, 지구는 알다시피 23.5도, 화성은 25도, 목성은 3도, 토성은 26.7도, 천왕성은 98도, 해왕성은 28도이다. 특이한 것은 금성의 자전축 기울기는 무려 177인데 이는 완전히 거꾸로 서서 도는 것과 마찬가지이다. 여기서 질문이 나올 법하다. 177도라면 수성과 마찬가지로 그냥 거의 기울어지지 않은 채로 공전하는 것이 아닌가 싶지만 그렇지는 않다. 자전축의 정의는 그 행성의 자전축과 공전축 사이의 각도를 말하므로 금성은 거꾸로 서서 도는 것과 마찬가지이다. 사람으로 말하면 물구나무선 채로 돌고 있다는 뜻이다. 또한 천왕성은 98도이므로 이것은 옆으로 누워서 회전하는 것과 마찬가지이다.

그렇듯 태양계 내의 행성들은 각도는 다르지만 모두 자전축이 기울어진 상태로 태양 주위를 공전하고 있다. 왜 자전축이 기울어져 있는 것인지 알아보기 위해서는 태양계가 처음 태어나는 그 순간으로 시간을 돌려 보면 이해를 할 수 있다. 하지만 아직까지 학설로만 주장되는 것이고 증명된 것은 없다. 그래도 그러한 이유를 살펴보는 것은 의미가 있을 것이다.

태양계가 생긴 것은 지금으로부터 약 45~47억 년 전이다. 당시 태양계는 지름이 어마어마하게 큰 거대한 성운이 회전하면서 만들어지기 시작했다. 성운의 성분 중에 원자들이 주축인 구름이 만유인력에 의하여 태양이라는 별로 탄생하게 된다. 그리고 그 주변의 찌꺼기들이 지구를 비롯한 태양계의 행성과 그 행성을 도는 위성들을 형성하게 된다. 학자들은 행성들의 자전축이 기울어진 이유는 태양계의 행성들이 형성되기 시작할 때쯤 태양계 내의 무수한 소행성들이 있었는데 태양의 만유인력으로 인해 이러한 소행성이 태양계 내에서 운동하다가 각 행성과 부딪히면서 그 충돌로 인해 자전축이 기울어졌다고 보고 있다. 당시의 소행성들은 무지막지하게 커서 각 행성과 부딪힐 때 그 행성의 운동 자체에 엄청난 영향을 줄 수가 있었고 그러한 충격들이 누적되어 자전축이 기울어진 상태가 되었다는 것이다. 그리고 어느 순간부터 그러한 충돌이 줄어들어 더 이상의 충격은 없게 되어 그 상태에서 더 이상의 변화는 없이 관성에 따라 자전축이 기울어진 상태로 태양을 공전하며 지금까지 왔다고 주장한다.

지구의 자전축이 23.5도 기울어진 것은 어찌 보면 태양계 형성과정에서 생긴 우연에 의한 것이라 할 수 있다. 과학에는 이렇듯 우연에 의한 현상이 셀 수 없이 많다. 이유나 목적은 모르지만 그러한 일들이 생기는 것이다. 그리고 그 우연은 시간이 지나 필연으로 남게 된다. 우리가 사계절을 가질 수 있는 것은 이러한 우연에 의한 필연이라고 밖에 할 수 없다.