해시넷
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| + | 달과 지구는 태양빛을 받고 있기 때문에 달의 모양은 지구와 태양과의 상대 위치에 따라 달리 보인다. 이렇게 달이 달라 보이는 것을 위상 변화라고 한다. 이러한 변화는 달, 지구, 태양의 상대 위치가 바뀌면서 달이 지구 쪽으로 반사하는 태양빛의 양이 변하기 때문에 생긴다. 달, 지구, 태양의 상대 위치가 규칙적으로 바뀌기 때문에 달의 위상변화도 규칙적으로 일어난다. 초저녁 서쪽하늘에 오른쪽만 밝은 얇은 초승달로 시작해서 점점 커져서 반달이 되고 보름달이 된다. 그 후에 새벽에 동쪽하늘에 왼쪽만 밝은 가느다란 그믐달이 된다. 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, 보름달, 왼쪽 반을 차지하는 하현달, 왼쪽에 살짝 호를 그리는 그믐달 그리고 다시 삭이 되는 순서로 순환한다. | ||
| + | * '''삭(합삭)'''(New moon): 신월이라고도 한다. | ||
| + | * '''초승달'''(Waxing crescent moon) | ||
| + | * '''상현달'''(First quarter moon) | ||
| + | * '''보름달(망)'''(Full moon) | ||
| + | * '''하현달'''(Last quarter moon) | ||
| + | * '''그믐달'''(Waning crescent moon) | ||
| + | 이 중에서 상현달과 하현달은 보통 반달이라고도 하며 상현달은 오른쪽 반이 밝게 나타나는 위상이며 하현달은 왼쪽 반이 밝게 나타나는 위상이다. | ||
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===개기월식과 부분월식=== | ===개기월식과 부분월식=== | ||
2021년 9월 24일 (금) 10:50 판
달(Moon, 月)은 지구의 유일한 영구적 자연위성이고 태양계의 위성 중 5번째로 크다. 지구 중심으로부터 달 중심까지의 거리는 평균 38만 4,400km로 지구가 30개가 들어가는 거리이며 지구에서 태양까지 거리(1AU)의 1/389보다 작다. 달의 지름은 지구의 약 4분의 1, 태양의 약 400분의 1인 3,476km이다.[1][2][3][4]
목차
개요
달은 태양계의 가장 안쪽에 있는 위성이며 공전궤도의 이심률은 0.0549, 자전주기는 약 27.3일, 공전주기도 약 27.3일이고 공전궤도면은 황도면과 5.145° 기울어져 있다. 항성월 기준으로 삭망월 기준으로 본다면 공전주기는 대략 29.5로 지구-달-태양의 위치 변화는 29.5일을 주기로 달라지는 달의 상을 만든다. 달의 표면 온도는 최저 –233도, 최대 123도, 평균 밀도는 3.344 gcm⁻³, 표면중력은 1.62 ms⁻²이다. 달의 자기장은 지구 자기장 세기의 1% 미만이라고 알려져 있으며 지구에서 태양 다음으로 가장 관측이 쉬운 천체다. 달의 부피는 지구의 약 1/50 정도이며 표면에서의 중력은 지구의 약 17%이다. 지구의 자전주기와 달의 공전주기도 같아져 지구 한쪽에서는 언제나 달을 볼 수 있고 그 반대쪽에서는 볼 수 없게 된다. 달은 지구에서 가장 가까운 천체인 만큼 달은 현재까지 인류가 직접 탐험한 유일한 외계이다. 1969년 인류가 만든 최초의 무인 우주선이 달로 보내어진 것을 시작으로, 1972년까지 6차례 직접 달을 탐사하게 되었다. 이후 달 탐사는 중단되었으나 2000년대에 들어서는 달 탐사가 재개되었고 인도에서 발사한 달 탐사선 찬드라얀 1호가 2009년 9월 26일 달에서 물이 있는 것을 발견하였고 2020년 중국 무인 탐사선 창어5호는 달에 착륙하여 달 표면 2㎏에 달하는 토양, 암석 샘플을 싣고 무사히 귀환하였다.
달은 태양만큼이나 인류에게 큰 영향을 미쳐왔다. 밤에 볼 수 있는 가장 밝은 천체인 데다가 주기를 가지고 차고 기울어 시간 측정에 근거가 되기도 한다. 음력은 달을 기준으로 하는 역법이다. 우리나라를 비롯한 동양과 서양에서는 삭이나 망일 때를 명절로 지키고 있다. 중세부터는 서양과 동양에서 달에 대한 인식이 달라진다. 보름달이 뜨면 소원을 비는 동양과 달리 서양에서는 보름달이 뜨면 늑대인간이 돌아다닌다든지 광기가 발동한다는지 하는 공포, 불안 등을 상징하는 것으로 달을 생각했다. 달이라는 단어의 원래 의미는 '높다' 혹은 '높은 곳'이었다. 매달다, 키다리(키달이), 다락(달악), 비탈(빗달)이 모두 높다는 의미를 갖고 있다. 달동네라는 말도 달이 보이는 동네라는 뜻이 아니고 '높은 곳에 있는 동네'라는 의미라고 한다.
지형
바다
이 지역은 현무암과 용암대지이기 때문에 상대적으로 검은색과 회색을 띤다. 이 바다는 달의 앞면에서는 31.2%의 면적을 차지하고 있지만 뒷면은 겨우 2.6%를 차지한다. 이 지역은 35억 년 전쯤에 생성된 것으로 추정하고 있다. 과거에 갈릴레오 갈릴레이가 달에 바다가 있다고 착각하여 '달의 바다'라고 말한 것에서 유래되었다. 대표적인 바다는 고요의 바다, 위난의 바다 등이 있다.
고지
달 표면에서 바다를 제외한 밝은 색조를 띠는 곳을 고지라고 부른다. 대륙에는 분화구들이 빽빽하게 모여 있다. 대륙을 이루는 광물은 주로 칼슘과 알루미늄이 많이 함유된 사장석과 비슷하기 때문에 상대적으로 밝게 보인다. 약 45억 년 전쯤에 생성된 것으로 추정하고 있다.
크레이터
달에서 흔한 지역이 크레이터이다. 대부분의 크레이터들은 충돌로 생겨났으며 지름 1 km 정도의 작은 분화구는 화산 폭발로 생성되었을 가능성이 있다고 추측된다. 상대적으로 달의 앞면(지구에서 보이는 달의 면)보다 뒷면에 더 많다. 크레이터들 중에서는 광조가 나타나는 것이 있는데 그중 대표적인 광조가 있는 크레이터는 티코, 케플러, 코페르니쿠스이다.
산과 산맥
지구의 산 처럼 달의 표면이 솟아오른 것을 산이라고 하고 그 산들이 모여있는 것이 산맥이다.
계곡
달의 표면이 움푹 파인 곳을 계곡이라고 하며 대표적인 계곡으로 슈뢰터 계곡이 있다.
내부 구조
지구의 내부 구조는 지진파의 연구를 통해 알아 내며 달은 달 궤도를 돌고 있는 인공위성과 지진파로 파악한다. 달의 내부 구조는 아폴로11호가 월진계를 설치한 뒤부터 내부 성질을 알아냈다.
달의 내부는 크게 표면, 맨틀, 핵, 이렇게 세 부분으로 나뉘어 있다. 달의 평균 반지름 1740 km, 표면의 두께는 평균 70km이고 고지대 약 100 km, 저지대나 바다 약 60 km, 철로 된 고체 핵의 반지름은 250km정도이며 그 위에는 액체 핵이 약 50 - 100 km 사이에 분포하는 것으로 추정된다. 달의 핵은 달 전체 질량의 2% 미만을 차지하고 있다고 추측하고 있으며 지구의 핵과 마찬가지로 내핵은 고체이고 외핵은 액체로 추정된다. 작은 핵에 비해 맨틀은 두꺼운데 부분적으로 녹아 있는 하부 맨틀과 중부 맨틀, 상부 맨틀로 구분한다.
밝기
알베도의 가장 간단한 형태의 정의는 람버트 알베도이다. 람버트 알베도란 람버트 표면을 가진 행성에서의 알베도이고 람버트 표면이란 입사된 방향과는 무관하게 등방으로 반사되는 이상적인 표면을 의미한다. 행성이나 위성이 만약 람버트 표면으로 되어 있다면, 어느 방향에서나 같은 반사광이 측정된다. 그러나 달의 표면은 람버트 표면으로 이루어져 있지는 않다. 이 말은 달을 바라보는 방향에 따라 그 밝기가 바뀐다는 뜻이기도 하다. 물론 위상에 따라 그 밝기도 변하는 것도 사실이지만 상현이나 하현일 때(-9.9등급) 보이지 않는 부분은 보름달(-12.6등급)의 1/2인 데 반해 실제 밝기는 보름달의 1/12으로 줄어드는 것을 봐도 그렇다. 이렇게 보름달일 때가 다른 위상의 달의 밝기보다 급격히 밝아지는 현상을 가리켜 충효과라고 부른다.
위치
현재 달과 지구 간의 평균거리는 약 38만 4천 km이다. 지구에서 달까지의 거리는 지구를 제외한 태양계의 모든 행성이 다 들어가는 거리이다. 수성, 금성, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성까지 지름을 다 합쳐도 37만 km 정도이고 태양의 경우는 지름이 140만 km이기 때문에 지구와 달 사이에 들어가면 둘 다 사이좋게 타버린다. 그러나 과거엔 지구의 자전 속도가 지금의 3~4배에 달할 정도로 빨랐고 달은 지금보다 10만 km 이상 가까웠다. 조석력에 의해 지구의 자전 에너지를 달이 가져가서 현재처럼 된 것이다. 과거엔 슈퍼문 따위는 비교도 안 될 정도로 가로 세로 곱하기 1.35배율, 면적 대비 1.82배로 달이 하늘에 꽉 차게 보였다는 얘기다. 그리고 달이 지구와 계속 멀어지고 있다는 것도 잘 알려진 사실로 대략 1년에 3~4cm 정도 멀어지고 있다. 다만 이는 지구의 조석으로 측정한 것이기 때문에 정확하지 않다. 약 15억 년이 지나면 달의 궤도가 안정화되어 더 이상 멀어지지 않는다고 한다. 앞으로 5억 년 만 지나도 태양의 열에너지 때문에 지구에서 생명체가 살 수 없게 될 것이라는 과학자들의 추측을 생각해보면 아무 의미 없는 사항이다.
달의 기원
달의 기원에는 여러 가지 설이 있으나 그중 대표적인 가설은 4가지가 있다. 분리설, 동시생성설, 포획설, 충돌설이며 주장된 시기 순으로 나열되어 있다.
- 분리설
지구가 아직 굳지 않았을 때 지금의 대양 부분이 떨어져 나갔다는 설이다.
- 동시생성설(쌍둥이설)
원시 지구를 돌고 있던 많은 미행성들이 뭉쳐 그 미행성들이 지구와 달을 생성하였다는 설이다. 그러나 실제로는 지구에 비해 달의 철분이 부족하다는 점이 문제로 제기되고 있어 설득력이 떨어진다.
- 포획설
과거의 달이 지구의 중력에 의해 포획되어 달이 지구 주위를 공전하게 되었다는 설. 하지만 달과 지구의 구성 성분이 매우 유사하고 너무 크기가 크기 때문에 설득력이 떨어진다.
- 충돌설
지구 형성 초기에 화성만한 크기의 천체 테이아가 충돌해 두 천체가 합체하고 그 충격으로 합체한 천체의 일부가 우주 공간으로 날아가 지구 주위를 회전하면서 기체와 먼지 구름을 형성하게 되었는데 이것이 모여 달을 형성하게 되었다는 설이다. 컴퓨터 시뮬레이션으로 그 가능성이 입증되어 현재 가장 유력한 설인 이유이다. 또한 이 설은 달 암석의 화학 조성의 특징(지구와 매우 비슷 하다)에 대해서도 잘 설명해 주기 때문에 가장 유력한 학설이다. 특별히 지구와 충돌 각도가 이상적인 45도가 되어 지구와 달이 공존하는 결과를 만들어서 지구에 절대적인 영향을 주게 되었다고 한다. 그러나 테이아도 외부 천체이기 때문에 테이아와 지구의 구성 성분도 다를 수 있다는 문제점도 있다.
지구와의 관계
달은 지구와 45도 각도로 충돌함으로써 지구의 중력에 끌려 지구를 도는 위성이 되었다. 이런 인연으로 인해 달은 엄청난 영향을 지구에게 주고 있으며 실제로 태양 다음으로 지구에 없어서는 안되는 소중한 위성이다. 달이 없다면 지금 지구의 생명체가 존재할 수 없으며 달로 인해 생명의 움직임이 활발하게 되었다.
달의 궤도
달은 지구에서 가까운 곳에 있기 때문에 직접 삼각 측량에 의해 거리를 측정할 수가 있다. 지구상의 떨어진 두 지점에서 동시에 달의 위치를 관측하면 시차를 측정할 수 있기 때문에 거리도 구할 수 있다. 달은 지구에서 약 38만 4,400km 떨어진 곳에 있으며 지구의 주위를 돌고 있다. 달이 지구 주위를 돌고 있는 것은 달과 지구 사이의 만유인력 때문이다. 태양이나 다른 행성에서 오는 인력도 작용하지만 그다지 크지 않기 때문에 무시해도 된다. 따라서 근사적으로는 달의 운동은 2체 문제이며 달의 궤도는 타원이 된다.
달의 반지름은 지구 반지름의 약 4분의 1이며 질량은 지구 질량의 1/81.3이고 달과 지구의 공통 중심은 지구 내부에 있다. 달 궤도의 반지름은 38만 4,400km이며 이것이 달과의 평균 거리가 된다. 달 궤도의 이심률(離心率, e)은 0.05488이며, 지구와 달의 거리는 36만 3,300km에서 40만 5,500 km 범위에서 변화한다. 이는 상당히 큰 변화이며 달 사진을 여러 장 찍어 비교해 보면 상(像)의 크기가 다르다는 것을 확인할 수가 있다. 달의 궤도면은 황도에 대해 5°9′ 기울어져 있다. 이로 인해 태양에서의 우력(偶力)이 작용하여 궤도면이 18.61년 주기로 방향을 바꾼다. 또 천구상의 달의 궤도를 백도라고 한다. 달은 매년 지구로부터 3.8cm씩 멀어져 가고 있다.
상대적인 크기
달은 지구와 비교해 볼 때 상대적으로 작다. 지구 지름의 1/4이고 지구 질량의 1/81이다. 비록 왜행성인 명왕성의 위성 카론에 비해서는 작지만, 태양계에서 행성(지구)과 위성(달)의 크기 비가 가장 큰 위성이다. 그러나 지구와 달은 여전히 이중행성계보다는 지구-위성 관계로 여겨진다. 왜냐하면 지구와 달의 무게중심이 지구 표면 아래 1,700 km(지구반지름의 1/4)에 위치하기 때문이다.
지구에서 본 모습
달은 석탄과 비슷한 반사율을 보이며 상대적으로 작은 알베도를 갖고 있다. 그럼에도 불구하고 달은 태양 다음으로 하늘에서 두 번째로 밝은 물체이다. 이것은 부분적으로 반대효과(opposition effect)의 밝기 향상 때문이다. 달이 1/4일때, 보름달 일때의 1/10 정도의 밝기이며 반달의 1/2정도의 밝기이다. 부가적으로 시각계에서 색의 항상성은 물체와 그 물체 주위의 색깔 관계를 재조정한다. 따라서 둘러싸고 있는 하늘이 비교적으로 어둡기 때문에 햇빛 비치는 달을 밝은 물체로 인식한다. 주연 감광 없이 보름달의 끝부분은 달의 중심만큼 밝아 보인다. 이는 어느 방향보다도 태양 쪽으로 더 많은 빛을 반사하는 달의 토양의 반사적인 특징 때문이다. 달은 지평선에 가까워질 때 더 커 보인다. 그러나 그것은 BC 7세기에 처음으로 묘사된 달의 착시라고 알려진 단순한 정신적 작용이다.
달의 위상변화
달과 지구는 태양빛을 받고 있기 때문에 달의 모양은 지구와 태양과의 상대 위치에 따라 달리 보인다. 이렇게 달이 달라 보이는 것을 위상 변화라고 한다. 이러한 변화는 달, 지구, 태양의 상대 위치가 바뀌면서 달이 지구 쪽으로 반사하는 태양빛의 양이 변하기 때문에 생긴다. 달, 지구, 태양의 상대 위치가 규칙적으로 바뀌기 때문에 달의 위상변화도 규칙적으로 일어난다. 초저녁 서쪽하늘에 오른쪽만 밝은 얇은 초승달로 시작해서 점점 커져서 반달이 되고 보름달이 된다. 그 후에 새벽에 동쪽하늘에 왼쪽만 밝은 가느다란 그믐달이 된다. 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, 보름달, 왼쪽 반을 차지하는 하현달, 왼쪽에 살짝 호를 그리는 그믐달 그리고 다시 삭이 되는 순서로 순환한다.
- 삭(합삭)(New moon): 신월이라고도 한다.
- 초승달(Waxing crescent moon)
- 상현달(First quarter moon)
- 보름달(망)(Full moon)
- 하현달(Last quarter moon)
- 그믐달(Waning crescent moon)
이 중에서 상현달과 하현달은 보통 반달이라고도 하며 상현달은 오른쪽 반이 밝게 나타나는 위상이며 하현달은 왼쪽 반이 밝게 나타나는 위상이다.
개기월식과 부분월식
달 탐사
각주
참고자료
같이 보기
