자오선

자오선(子午線)은 천구의 북극과 남극 및 관측자의 천정(zenith)을 잇는 대원이다. 자오선은 관측자의 위치에 따라 달라지며, 천구의 적도와 관측자의 지평면에 수직하다. 자오선의 자(子) 와 오(午)는 12간지에 따른 12시 중 자시(밤12시)와 오시(낮12시)를 의미한다. 자오선은 지구에 대해 사용할 때 뜻이 조금 다르다.

어원

풍수지리에서 사용하는 침판

자오선을 영어로는 meridian이라고 부른다. 영어 meridian의 근원은 라틴어 meridies이며, meridies는 정오를 의미한다. meri는 영어에서 mid, middle의 뜻이고, dies는 day(낮)의 뜻이다.

정오에 태양의 고도가 최고이며, 이때 태양이 천구의 자오선을 지난다는 의미에서 meridian이 자오선으로 쓰이기 시작했다.

여기서 알 수 있듯이 자오선은 지구 경도선을 의미하기 이전에 원래 천문학에서 사용되던 용어였다.

그런데 이걸 동양권에서는 자오선(子午線)이라고 옮긴 이유는 무엇일까?

자오선에서 '자오'는 십이지 '자, 축, 인, 묘, 진, 사, 오, 미, 신, 유, 술, 해'에서 '자(子)'와 '오(午)'를 따 온 것이다.

지금은 자시, 축시, 인시 같은 12지를 이용한 시간을 쓰지 않지만, 밤 12시 자정(子正)과 낮 12시 정오(正午)에는 자(子)시와 오(午)시의 흔적이 그대로 남아 있다. 그리고 매년 60갑자를 이용해 해마다 갑자년 을축년 이런 식으로 이름을 붙이면서 십이지를 계속 사용한다.

그런데 12지가 시간뿐만 아니라 방향을 가리키기도 한다. 풍수지리 하는 사람들이 들고 다니는 침판을 보면 한가운데 바늘 근처 초록색 글씨로 '북(北)'이 있고, 위로 쭉 올라오면 '자(子)'가 보인다. 마찬가지로 '남(南)'에서 쭉 내려가면 '오(午)'가 보인다. 즉, 정북에 해당하는 십이지가 '자(子)'이고, 정남에 해당하는 십이지가 '오(午)'이다.

(혹시 독자 중에 사주 공부하신 분이 있으면, 水(子)가 북쪽, 火(午)가 남쪽을 가리키는 것을 떠올리시면 된다.)

이처럼 동양권에서는 자(子)와 오(午)가 북쪽과 남쪽을 가리키는 말로도 쓰이기 때문에 meridian을 번역할 때 자오선이 된 것이다.

천구의 자오선은 천구의 북극, 관측자의 천정, 천구의 남극을 잇는 선이다. 즉, 북과 남을 잇는 선이다.

지구의 자오선은 지구의 북극과 남극을 잇는 선이다. 이것을 '남북선'보다는 '자오선'이라고 번역하는 것이 훨씬 고상해 보인다.

자오선의 어원에서 알 수 있듯이 지구의 자오선이든 천구의 자오선이든 모두 '북극과 남극'을 잇는 선이라고 이해할 수 있을 것이다.

참고로 우리가 쓰는 길이 1m는 프랑스 과학자들이 지구의 자오선 길이를 이용해 정의한 것이다.

천문학 자오선

천문학 자오선

천구상에서 관측자를 중심으로 지평면의 남북점, 천정, 천저를 지나는 선이다. 관측지점에 고정시켜서 생각할 수 있는 기준선으로 천체의 방위각, 시각을 측정하는 기준이 된다. 천체가 자오선을 통과할 때 남중이라 하며, 고도는 극댓값이 된다.

이것은 지평선과 마찬가지로 관측지점에 고정시켜서 생각할 수 있는 기준선이며, 천체(天體)의 방위각(方位角)・시각(時角)을 측정하는 기준이 된다. 자오는 12지(支)의 자(子)의 방향 즉 북과, 오(午)의 방향 즉 남을 연결하는 선이라는 뜻이다.

천체가 일주운동(日周運動)을 하며 자오선을 통과할 때 '자오선 통과'라 하고, 이때 천체의 방위각은 진남(眞南) 또는 진북이며, 고도는 극댓값에 이른다. 자오선 통과를 '남중(南中)'이라고도 한다. 보통의 출몰성(出沒星)의 경우에는 하루에 1회, 주극성(周極星)은 하늘의 양극의 위와 아래에서 합계 2회의 자오선 통과가 관측된다.

이때는 상방 자오선 통과, 하방 자오선 통과라고 하여 구별한다. 지구상의 자오선은 하늘의 자오선의 평면이 지구 표면을 자르는 선에 해당한다. 자오선 상의 세 점, 즉 어떤 지점과 남북의 두 극점(極點)을 포함하는 평면을 자오면이라 한다.

천구는 과학사에서 천동설에서 쓰던 개념이다. 17세기 과학혁명 이전에는 하늘에 투명한 구체가 싸고 있다고 생각했다. 그런데 지구가 움직이는 것을 아는 현대에도 천동설에서 쓰던 '천구'라는 개념을 도입하면 관측자 입장에서 천문현상을 서술하기가 쉽다.

서울 여의도 공원에서 그은 천구의 자오선과 부산 해운대에서 그은 천구의 자오선은 다르다. 위치가 달라지면 관측자가 보는 하늘이 다르고 천정이 달라지기 때문이다. 즉, 천구의 자오선은 어디까지나 관측자 관점에서 긋는 선이다.

그러나 북반구라면 지구 어디서 관측하더라도 천구의 자오선에는 공통점이 있다. 어떻게 긋더라도 천구의 자오선은 북극성부터 천구의 남극을 향하므로, 하늘에서 남쪽과 북쪽을 잇는 선이 자오선이 되는 셈이다.

이렇게 천구의 자오선은 북극성에서부터 정남쪽을 향하고 있기 때문에, '태양이 남중했다'를 '태양이 자오선을 지난다'라고 나타내기도 한다. 즉, '태양 고도가 최고 = 태양이 남중 = 태양이 자오선에 도달', 이렇게 다 같은 말이다.

지리학 자오선

지리학적으로 자오선은 경도선이다

지리학적으로 자오선이라는 용어는 천문학적 자오선과 다른 의미를 갖는다.

지리학적 자오선은 지구 표면에 그려진 대원의 절반으로서 지구의 북극과 남극에서 시작하고 끝난다. 따라서, 지리학적 자오선은 경도(longitude)와 일치한다. 경도선 상의 위치는 적도에서 얼마나 떨어졌는지 각도로 표시하는 데 이를 위도(latitude)라고 한다.

본초자오선은 경도의 기준이 된다. 본초자오선을 기준으로 그 동쪽을 동경, 서쪽을 서경으로 나타낸다. 동경과 서경은 각각 180°까지 있다.

현재 국제적으로 사용되는 본초자오선은 국제지구회전-기준계체제(International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS)가 정한 IERS 기준자오선인데, 이는 그리니치 자오선보다 동으로 5.3초(거리로는 102.5m) 떨어져 있다. 그리니치 천문대를 지나는 자오선이 IERS 기준자오선 전까지 본초자오선의 역할을 했다.

같은 경선상의 지점은 같은 시간대에 속하는데, 특별한 경우가 아니면 경도 15° 간격으로 1시간의 시차를 둔다.

본초자오선

그리니치 천문대의 본초자오선을 가르키는 빛

본초자오선(本初子午線, 영어: prime meridian)은 영국 그리니치의 그리니치 천문대를 지나는 자오선으로, 경도의 기준이 된다. 현재의 경도 0°로 1884년에 국제회의에서 그리니치 천문대를 지나는 본초자오선을 표준으로 삼기로 결정했다. 1972년에 협정 세계시로 바뀌기 전까지는 시간대의 기준이 되었다.

현재 국제적으로 사용되는 본초자오선은 IERS 기준자오선(reference meridian)으로, 이는 그리니치 자오선보다, 동(east)으로 5.3초(거리로는 102.5m) 떨어져 있다.

본초자오선(本初子午線, Prime meridian)에 대한 인식은 고대 그리스 시대에부터 있었다. 그리스의 철학자 에라토스테네스(Eratosthenes, BC 276~194)가 자오선을 제기했고, 프톨레미우스(Ptolemaeus)가 전설적인 대서양 상의 '행운의 섬'(Fortunate Isles)을 자오선으로 삼자고 했다. 그 섬은 현재 북아프리카 대서양상의 스페인령 카나리아 제도로 추측된다. 하지만 항해술과 지리학이 발달되지 못한 시절이어서 그의 주장은 뒷받침되지 못했다.

15세기말 대항해 시대가 열리면서 지리학과 항해술이 발전하고 자오선을 어디로 할 것인지에 대한 이슈가 떠올랐다. 1494년 스페인과 포르투갈이 토르데시야스 조약(Treaty of Tordesillas)을 체결할 때 기준선을 북대서양 카보베르데(Cape Verde) 섬을 기준으로 삼아 세계를 갈랐다.

1541년 지리학자 메르카토르(Mercator)는 카나리아 제도의 특정 지점을 자오선으로 삼아 지도를 그렸다.

그러다가 1714년 영국에서 천측(天測)을 통해 배의 위치를 산출하는 크로노미터(chronometer)가 개발되면서 지도가 필요 없게 되었다. 이후 제국주의 시대가 되면서 유럽 각국은 자국 수도에 자오선이 지나가도록 지도를 그렸다. 프랑스는 파리 자오선, 독일은 베를린 자오선, 덴마크는 코펜하겐 자오선을 그렸고, 영국은 그리니치 자오선을 채택했다.

각국이 저마다 다른 자오선을 그으면서 지도의 통일이 필요해 졌다. 1875년 국제지리학회는 프랑스가 주장한 파리 자오선을 기준으로 한다고 결정했다. 이에 영국은 파리 지리학회의 결정을 무산시키고 런던 그리니치 천문대를 지나는 자오선을 기준으로 해야 한다고 주장했다.

두 나라의 팽팽한 대립은 1884년 미국 워싱턴 D.C.에서 열린 국제자오선 회의에서 절정에 달했다. 25개국이 참여한 가운데 영국이 제출한 그리니치 본초자오선 결의안이 찬성 22, 반대 1, 기권 2의 압도적 표결로 통과되었다. 반대한 나라는 프랑스령이었던 산 도밍고(현재 도미니카 공화국)였고, 프랑스와 브라질은 기권했다.

프랑스는 불복했다. 이후 프랑스는 자국 시간대와 항해, 지도에 파리 자오선을 썼다. 하지만 1914년 1차 세계대전이 터지면서 프랑스는 파리 자오선을 고집할 수 없게 되었다. 영국군과 미군이 프랑스 진입하면서 교신과 좌표 측정에 혼선이 빚어질 가능성이 있기 때문에 프랑스는 울며 겨자 먹기로 그리니치 자오선을 인정하게 되었다.

파리 자오선에 대한 프랑스의 애착은 남다르다. 자오선이 파리를 지난다는 것은 프랑스가 세계의 중심임을 의미하는 것이기 때문이다.

새 밀레니엄이 시작되는 2000년, 프랑스는 파리 자오선이 지나는 직선상에 1천 그루의 나무를 심어 '푸른 자오선'(Green Meridian) 행사를 가졌으며, 2000년 7월 14일 프랑스 혁명 기념일에 '푸른 자오선'에 심은 나무 그늘에서 즐기는 600km의 피크닉 행사를 개최하기도 했다.

본초자오선과 적도가 만나는 곳

널 아일랜드의 부표

본초자오선인 경도 0°와 적도를 표기하는 위도 0°가 겹치는 곳은 어디일까. 아무것도 없는 섬, 널 아일랜드(Null Island)다.

1957년 커널 블리프(Colonel Bleep)라는 만화에서 이 섬을 제로제로섬(Zero Zero Island)이라 호칭하기도 했다. 위도-경도 모두 0°인 섬이란 뜻이다.

하지만 널 아일랜드는 서아프리카 기니만(Gulf of Guinea) 대서양상에 있는 공해상의 한 지점이다. 널(null)은 '아무것도 없다', '제로'(zero)라는 뜻으로, 널 아일랜드는 섬은커녕 바다 위의 어느 지점일 뿐이다. 이곳에서 가장 가까운 육지는 북쪽으로 570km 올라가면 나타나는 가나 해안이다.

널 아일랜드에는 미국 국립해양대기국(NOAA)이 설치한 부표(buoy)가 떠 있다. 이 부표의 번호는 13010이며, 명칭은 소울(Soul), 즉 영혼이다. 사람의 마음속에 있는 지점이라는 뜻이다. 이 부표에는 피라타(PIRATA: Prediction and Research Moored Array in the Atlantic), 즉 기상관측과 연구용 센서가 붙어 있다. 프랑스, 브라질이 미국의 연구에 공동으로 참여하고 있다.

널 아일랜드는 인위적으로 탄생한 지점이다. 적도는 지구 자전 궤도를 기준으로 삼았기 때문에 애당초부터 이견이 없었다. 다만 위도 설정에 대해서는 각국의 이해관계가 달랐다. 지구가 돌고 있기 때문에 자오선의 기준이 없기 때문이다.

참고자료

• 〈자오선〉, 《네이버지식백과》
• 〈본초자오선〉, 《위키백과》
• SpringLeaves, 〈자오선의 뜻과 어원, 본초자오선의 뜻〉, 《봄잎 Spring Leaves》, 2021-08-14
• 박차영 기자, 〈본초자오선과 적도가 만나는 곳, 널 아일랜드〉, 《아틀라스뉴스》, 2020-06-14

같이 보기

• 지구
• 경도
• 동경
• 서경
• 본초자오선

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