폭염으로 아스팔트 위 계란이 프라이가 되고, 열대야로 잠 못 이루는 밤을 보낸 것이 얼마 전인데 벌서 입추가 지났다. 신기하게도 계절의 변화는 느리지도 빠르지도 않고 계속된다. 그렇다면 이렇게 봄·여름·가을·겨울로 계절이 바뀌는 이유는 무엇일까? 계절이 생기는 원인은 지구가 태양으로부터 받는 열과 태양이 내리쬐는 시간의 변화 때문이다.

첫째 원인을 살펴보면, 지구는 자전을 하면서 공전을 한다. 계절의 변화는 이 지구의 공전으로 인해 생기는 것이다. 즉, 지구는 태양의 주위를 일년에 한 바퀴 도는데, 때에 따라 태양으로부터 받는 열의 양이 달라지고, 또 태양이 내리쬐는 시간도 달라지기 때문이다.

지구의 자전측은 공전 궤도면에 대하여 66.5°정도 축이 기울어져 있다. 우리가 보통 23.5°기울어졌다는 것은 천구의 적도면과 황도면이 각도를 말하는 것이다. 즉, 지구의 북극 지방을 정북이라 생각할 때 그 수직으로부터 기울어진 각도를 뜻한다. 이 경사로 인해, 지구는 공전 궤도상의 위치에 따라 태양과 이루는 각도가 달라진다. 이에 따라 춘분·하지·추분·동지가 생기는 것이다.

태양열은 지구에 수직으로 들어올 때 가장 많이 들어온다. 그런데 태양열이 춘분과 추분에는 적도 부분을 수직으로 비추고, 하지에는 북위 23.5°를, 동지에는 남위 23.5°를 수직으로 비춘다. 그래서 북반구의 경우 하지에 많은 태양열을 받아 무더운 여름이 되고, 동지에는 열을 적게 받아 추운 겨울이 되는 것이다.

두 번째 원인을 태양의 고도에 있다. 태양의 고도는 하지 때 가장 높고, 동지 때 가장 낮으며, 춘분과 추분 때는 하지와 동지 때의 중간 정도다. 태양의 고도가 높을수록 지표면의 단위 면적에 들어오는 햇빛의 양이 많아진다. 따라서 동지 때인 겨울에는 태양열이 공기 중에 많이 흡수되어 지면에 도달하는 양이 줄어들게 되어 추운 것이다.

세 번째 원인은 태양이 내리쬐는 시간이다. 이 시간에 따라서도 계절은 변화한다. 보통 여름에는 해가 떠서 늦게 지고, 겨울에는 짧은 것이다.

태양의 고도가 별로 변하지 않는 적도 지방은 일 년 내내 따뜻하고 항상 여름인가 하면, 북극이나 남극지방 같이 태양이 반 년 정도는 지평선 아래에 있고 나머지 반 년 정도는 지평선 위에 떠 있어서, 낮이 여름이고 밤이 겨울인 두 계절만 나타나는 곳도 있다.

강열한 햇빛은 식물의 성장에는 더 없이 좋다. 그러므로 다가오는 가을의 풍년을 생각하며 설레는 마음으로 맞이하자.