츄 사이언스 - 일식과 월식의 차이

달의 운동

지구와 달은 특이한 지구 - 달 계를 이루고, 지구중심으로부터 4,671km 거리에 위치한 질량 중심 둘레를 공전을 하고 있습니다. 이러한 달은 태양계에 존재하는 다른 행성 - 위성 계에 비하여 모 행성인 지구에 대한 크기 비, 질량비가 큰 것이 특징입니다. 지구 - 달 계의 질량중심은 365.2564 평균 태양일인 1항성년(365.2422 평균 태양일인 1 회귀년과 구별)을 주기로 약 1AU거리를 두고 태양 둘레를 공전하고 있습니다. 달은 질량 중심 둘레를 공전하고 있는데 그 주기는 1 항성월(멀리 있는 별을 기준으로 두었을 때 27.322일), 또는 1 삭망월(태양 - 지구 - 달의 상대적인 위치에 기준을 두었을 때 29.531일) 등 기준을 어디에 두었는가에 따라 달라지고 있습니다. 한편 달의 자전 주기는 27.322일인 1 항성 월과 같게 되므로 달은 지구에서 볼 때 항상 같은 면만을 보이게 됩니다. 이것이 바로 우리가 달을 볼 때 항상 모양이 똑같다고 여기는 이유입니다. 하지만 우리가 생각하는 것과는 달리 달의 표면은 항상 똑같지만은 않습니다. 우리가 절대 볼 수 없다고 하는 달의 뒷면은 인공위성의 관측 이전까지는 거의 알려지지 않았지만 실제로는 갈릴레이가 발견한 칭동현상에 의해 달의 전 표면 중 59% 정도는 지구에서도 관측 가능하였습니다. 여기서 칭동(libration)이란 지구에서 바라보는 달 표면의 일부가 때에 따라 조금씩 달라지는 현상인데, 이는 달의 궤도면이 적도면에 대하여 기울어져 있기 때문에 일어나는 일종의 기하학적인 현상입니다. 이와 같이 달의 적도면은 황도면과 거의 평행하지만 달의 공전 궤도면은 황도와 약 5° 기울어져 있는 것이 특징입니다. 이 면을 바로 백도라고 부릅니다. 이러한 궤도 경사 때문에 약 6° 41'의 남북 방향의 위도 칭동 현상이 일어나게 됩니다. 그 외에도 달의 자전 속도는 일정하지만 공전 궤도는 타원이라 속도가 일정하지 않아 약 6° 17'의 동서 방향의 경도 칭동 현상이 일어나게 되며, 지상의 동일 위치에서라도 지구의 자전 때문에 시간이 변함에 따라 약간씩 달의 다른 면을 보게 되는 것이 특징입니다. 하나의 천체가 지구와 다른 천체 사이를 지나갈 때 앞쪽의 천체가 뒤쪽의 천체를 가리게 되는 현상을 식 현상이라고 합니다. 이러한 식에는 일식과 월식이 있는데 이러한 일식과 월식에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

일식과 월식

일식과 월식

1. 일식

태양의 시직경은 32'로 달의 시직경과 거의 같은 것이 특징입니다. 달의 궤도가 황도와 만나는 교점 부근에서는 삭의 위치에 있을 때 (달이 태양과 지구 사이를 지날 때) 태양을 가리는 경우가 생길 수 있는데 이를 일식이라고 합니다. 달이 태양의 중심에서 비껴 지나갈 때에는 부분 일식이 일어나게 되고, 달의 궤도의 근지점 가까이 있지 않을 때에는 시직경이 태양의 시직 경보다 약간 작으므로 금환 일식이 일어나게 됩니다. 그리고 근지점 가까이에서 달의 중심이 태양의 중심을 지날 때는 개기 일식(완전 일식)이 일어나게 됩니다. 이러한 개기 일식은 지상의 한 장소에서 지속되는 시간이 약 8분을 넘기지 못할 정도로 짧은 시간에 일어나게 됩니다.

2. 월식

월식은 달이 지구의 그림자 속을 지날 때 생기는 현상입니다. 달 궤도의 거리에서 지구가 태양을 가리는 영역(지구의 그림자)은 시직경이 1° 22'이므로 달의 시직경보다 큽니다. 그러므로 달의 교점 부근에서 망의 위치에 있을 때 월식이 일어나게 됩니다. 월식의 경우에도 일식과 마찬가지로 부분 일식과 개기 월식이 모두 일어날 수 있습니다. 

3. 일식과 월식의 주기

달의 공전 궤도면이 황도면과 일치한다면 매 삭망월보다 한 번의 일식과 월식이 일어날 것입니다. 하지만 달의 공전 궤도면은 황도면과 평행한것이 아니라 약 5°기울어져 있습니다. 그러므로 식 현상은 항상 일어나는 것이 아니라 달의 교점 부근에 위치할 때만 일어나게 됩니다. 이러한 식 현상은 173일 간격으로 1~3쌍으로 일어나게 됩니다. 궤도 교점은 346.62일마다 한 번씩 같은 방향에 위치하게 됩니다. 이와 같은 일이 19번 일어나면 223 삭망 주기에 접근하는데 이것은 식 현상이 223 삭망 주기마다 되풀이될 수 있음을 의미합니다. 이를 사로스 주기(Saros cycle)이라고 하는데, 약 223 삭망월을 날짜로 계산해보면 정확하게는 6585.78일 = 18년 11일이 됩니다.