1. 개요
회귀선(回歸線, tropics)은 위도 23° 26′ 11.1″(23.43642°)를 지나는 위선(緯線)을 말한다. 일반적으로는 보통 23.5°라고 얘기한다. 보통 세계지도는 적도를 중심으로 상하에 선을 하나씩 그었는데, 적도 이북에 위치한 선이 북회귀선, 이남에 위치한 선이 남회귀선이다. 태양의 남중고도가 90°가 될 수 있는 한계선이다. 따라서 두 회귀선 사이 지역에는 매년 태양의 남중고도가 90°가 되는 시기가 있다.2. 상세
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지구는 공전면 기준으로 90도로 꼿꼿이 선 채로 회전하지 않는다. 위 그림처럼 23° 26′ 11.1″도 기울어진 상태로 공전하기 때문에, 태양빛이 수직으로 입사하는 곳은 한정적이다.
지구가 D에 위치할 때에는 사진의 'tropical of capricorn'선(남회귀선) 위에 태양빛이 입사한다. 태양이 남중한다는 것은 단위면적당 열수용이 크다는 것이기 때문에, 그만큼 기온이 올라간다. 이러한 형태로 지구가 B, D 지점에 위치할 때에는 적도보다 북회귀선, 남회귀선이 열을 더 받게 되는 것이다. 다르게 말하면 북회귀선(B)에 태양이 수직으로 남중할 때는 북반구의 온도가 높고, 남회귀선(D)에 남중할 때는 남반구의 온도가 높다는 것이다. 그리고 이러한 온도차이로 나타나는 시기차를 "여름"과 "겨울"이라고 한다.
태양의 남중고도가 직각이 되는 지점은 계속 변화한다. 하지만 그 변화는 지구가 기울어진 정도 내에서 일어나, 위치적으로 한정된다. 이것은 북위 23° 26′ 11.1″선과 남위 23° 26′ 11.1″선 사이에서 변화하므로, 이 지점 내에 있는 지역은 연중 고온을 유지하게 된다. 밀림, 사바나가 떠오르는 열대기후가 이 위도대 내에 위치하며, 열대 사바나에서 주로 재배되는 작물인 커피 농사가 가능한 지역 또한 이 위도대에 위치한다. 에티오피아, 베트남, 브라질 등이 대표적이다. 그래서 회귀선 사이 영역을 커피 벨트(coffee belt)라고도 부른다.
지표가 가열되면 공기가 위로 상승하며 상승기류가 형성된다. 이는 지구 대기의 규모로 보더라도 크기가 막대해서, 적도 수렴대[1]라고 불리는 것을 형성한다. 이 적도 수렴대의 영향에 들어가는 지역은 대체로 고온, 다우의 기후 특징을 가진다. 여기서 상승한 공기가 하강하는 지점을 아열대 고압대[2]라 하는데, 이 아열대 고압대는 하강기류 때문에 강수량이 적다. 위의 적도 수렴대와 아열대 고압대 사이로 무역풍이라는 항상풍이 분다.
앞서 언급한 남중고도 직각 지점이 변화하며 지표 가열지점도 같이 변화할 때, 그 영향으로 적도 수렴대가 이동하며 아열대 고압대도 함께 이동한다. 북반구가 여름일 때에(6~8월), 적도 수렴대 아래에 위치했던 아열대 고압대가 계속 북상하여 북회귀선 부근으로 이동하면, 안 그래도 강수량이 적은 아열대 고압대에 태양이 수직으로 입사하면서 열을 가해 증발량이 많아진다. 그렇게 그 지역은 매우 건조해지는데, 이런 이유로 생성된 사막을 '아열대 고압대 사막'으로 구분한다. 대표적으로 북아프리카의 사하라 사막, 아라비아 반도의 사우디아라비아 국토의 대부분을 차지하는 룹알할리 사막 등이 여기에 속한다. 미국 캘리포니아의 유명한 데스밸리, 남아프리카의 나미비아 사막, 남아메리카 페루-칠레 해안가의 나스카 등도 같은 이유로 건조 기후가 되었다. 바다에서 이 고압대에는 편서풍도, 무역풍도 불지 않기 때문에 대항해시대에 범선들이 자칫 잘못 빠져들면 바람을 못 타고 표류하는 경우도 있었다.
태양이 수직으로 입사하다 보니 가끔 지구과학에서 보는 열적도의 상한선이 북위 20도, 북회귀선 부근이다.
3. 라하이나의 정오
남과 북의 회귀선 사이의 지역은 태양의 남중고도가 지상과 정확히 90도가 되는 시간이 발생한다.[3] 영어로는 Lahaina noon(라하이나의 정오)이라 하는데 하와이의 지역에서 따온 이름이다. 이 시간에는 태양이 정확하게 90도에서 직사하므로 그림자가 사라지게 된다. 현재의 라하이나의 정오(antisolar point)을 추적하는 사이트도 존재한다. 링크 참조.
에라토스테네스는 아스완에서 이 현상이 발생한다는 것을 안 뒤 같은 날 같은 시각의 알렉산드리아의 그림자 각도와 알렉산드리아와 아스완 사이의 거리를 통해 지구 둘레를 계산했다.