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천문학

지구의 위성 달에 대해

by 신아슈라 2022. 11. 22.
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달 뒷면

 

지구의 위성이자 태양계의 가장 안쪽에 있는 위성이며, 자전주기는 약 27.321582일, 공전주기도 약 27.321582일(이는 항성월 기준으로 삭망월 기준으로 본다면 공전주기는 대략 29.5일). 달 표면에서의 하루의 길이는 29.530589일. 표면 온도는 최저 -233도/최대 123도 지구에서 가장 관측이 쉬운 천체다. 겉보기 등급은 -2.5 에서 보름달일 때는 -12.9 가량으로 달이 차고 기우는 것에 따라 변한다.

위성의 순우리말이기도 하다. ‘타이탄은 토성의 위성이다.’처럼 보통은 위성(Satellite)라는 표기를 사용하지만, ‘화성의 달은 2개[5]이다.’와 같이 달(Moon)이란 표현을 사용할 수도 있다.

1979년 제정된 달 협약(Moon Treaty)에 의하면, 달 기타의 천체 및 그 천연 자원은 인류의 공동 유산이다.

지구에서 밤에 본 달의 모습은 태양빛이 반사되어 노란빛이 나며 때에 따라서 보름달, 반달, 초승달 등 다양한 형태로 보이기에 매우 황홀해 보이지만 실제로 달의 모습을 가까운 거리에서 보면 그냥 울퉁불퉁한 표면을 가진 회색의 천체라서 별로 예쁘지는 않다.

많은 위성이 행성의 인력에 붙잡혀서 위성이 된 만큼 과거엔 부부설이 유력하였다. 그러나 부부설은 큰 문제점이 있는데, 외부로부터 온 달 크기의 천체가 지구 주변에서 운동 에너지를 잃고 공전하게 되기 위해서는 이 달의 운동 에너지를 가져갈 '제3의 천체'가 있어야 하며, 달의 크기가 행성급인 만큼 이 세 번째 천체도 웬만한 크기를 가지고 있어야 하기 때문에 결국 지구, 달, 제3의 천체가 같은 시간에 같은 위치에서 만나야 한다는 결론이 나오며 이런 일이 일어날 확률은 극히 적다. 현재 대세로 인정받고 있는 충돌설은 1960년대쯤 제기되기 시작하였는데, 많은 학설이 그러하듯 처음엔 비주류학설로 여겨졌다. 그러나 1960년대 말 아폴로 계획을 통해 우주비행사들이 가져온 월석이 결정적인 증거가 되어 현재는 주류학설로 여겨지고 있다. 이유는 월석이 지구의 암석권과 같은 물질로 구성되어 있고, 충돌 당시 발생했을 고열로 인해 변성된 흔적이 전체적으로 발견되었기 때문이다. 하지만 일본항공우주국의 달 탐사선 셀레네가 달 표면에서 탄소이온이 방출되는 것을 관측하면서 충돌설 역시 수정이 필요하게 되었다.

현재 달과 지구 간의 평균거리는 약 38만 5천 km이다. 그러나 과거엔 지구의 자전속도가 지금의 3~4배에 달할 정도로 빨랐고 달은 지금보다 10만 km 이상 가까웠다. 조석력에 의해 지구의 자전에너지를 달이 가져가서 현재처럼 된 것. 과거엔 슈퍼문 따위는 비교도 안 될 정도로 달이 하늘에 꽉차게 보였다는 얘기다.(가로 세로 곱하기 1.35배율, 면적 대비 1.82배로!) 그리고 달이 지구와 계속 멀어지고 있다는 것도 잘 알려진 사실. 달에 설치된 레이저 반사경으로 측정한 결과, 1년에 약 3.8cm씩 멀어지고 있다. 약 15억 년이 지나면 달의 궤도가 안정화되어 더이상 멀어지지 않는다고 한다. 앞으로 5억 년만 지나도 태양의 열에너지 때문에 지구에서 생명체가 살 수 없게 될 것이라는 과학자들의 추측을 생각해보면 아무 의미 없는 사항이지만.

 

달


저 머나먼 달이 도대체 어떻게 지구의 인력에 잡혀 공전하는지 궁금해질 정도로 지구와 달 사이의 거리는 지구 크기에 비해서 무지막지하게 길다. 38만 4천 km는 지구를 제외한 태양계의 모든 행성이 다 들어가는 거리로 수성, 금성, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 지름을 다 합쳐도 37만 km 정도라서 여기에 지구와 옛 행성이었던 명왕성까지 끼워넣어야 겨우 비슷하다. 태양의 경우는 지름이 140만 km이기 때문에 지구와 달 사이에 넣으면 둘 다 사이좋게 타버린다.

대충돌설의 시뮬레이션에 의하면 달이 막 형성됐을 무렵 지구-달 거리는 지구 반지름의 약 3~5배였다고 한다. 이는 19,113 ~ 31,855 km 사이 거리로 현재의 약 15배 정도로 가깝다. 이때는 달이 이렇게 보였을 것이다. 현재

또한 가까웠던 만큼 조수간만의 차도 지금보다 훨씬 심했을 것으로 예상된다.

캐나다 몬트리올 퀘벡대학(UQAM) 지구·대기과학 교수 데이비스 조슈아 박사 등이 참여한 연구팀이 약 25억 년 전 지구와 달이 현재보다 약 6만㎞ 더 가까웠으며, 하루는 17시간밖에 안 됐다는 결과를 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 발표했다.

달은 29.5일, 즉 대략 30일마다 한 번씩 지구를 공전, 자전하고 있다. 달의 위상변화는 관측되지 않는 삭(합삭), 오른쪽에 살짝 호를 그리는 초승달, 오른쪽 반을 차지하는 상현달, 완전한 형태의 보름달, 왼쪽 반을 차지하는 하현달, 왼쪽에 살짝 호를 그리는 그믐달, 그리고 다시 삭이 되는 순서로 순환한다.


1. 삭(합삭) (New moon): 신월이라고도 한다.
2. 초승달 (Waxing crescent moon)
3. 상현달 (First quarter moon)
4. 보름달(망) (Full moon)
5. 하현달 (Last quarter moon)
6. 그믐달 (Waning crescent moon)


이 중에서 상현달과 하현달은 보통 반달이라고도 하며, 상현달은 오른쪽 반이 밝게 나타나는 위상이며 하현달은 왼쪽 반이 밝게 나타나는 위상이다.

이 외에 반달, 즉 상현달 및 하현달과 보름달(망) 사이의 달을 현망간의 달(Gibbous moon)이라고 한다. 상현달과 보름달 사이의 달을 상현망간의 달(Waxing gibbous moon)이라 하고, 하현달과 보름달 사이의 달을 하현망간의 달(Waning gibbous moon)이라고 한다. 각각 준상현달 / 준하현달로 부르기도 한다.

의외로 많은 이들이 “달이 차고 지는 것은 지구의 그림자에 가려지기 때문이다”라고 잘못 알고 있다. 지구의 그림자에 달이 가려지는 것은 월식이다. 달이 차고 지는 것은 달이 지구를 공전하며 태양을 향하는 방향이 달라지기 때문이다. 즉 태양을 바라보는 쪽이 밝게 빛나고, 태양을 등진 쪽이 검게 보이는 것.

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