달은 왜 크기가 변할까

 

 

 

 

 

 

 

 달은 왜 크기가 변할까

 

 

 

 

둥근 보름달이 떠오른 날 등산을 하거나 시골길을 걸어본 사람이라면

밤길이 그다지 어둡지 않다는 사실을 알고 있을 것이다.

때로는 밝은 달빛이 만든 그림자에 깜짝 놀라기도 한다.

이런 날에는 표면의 밝고 어두운 부분이 선명해 예로부터 토끼나 사람의 얼굴을 연상하기도 했다.

밤하늘에서 가장 가까운 지구의 친구 달은 우주의 신비에 다가서는 첫번째 관문이다.


음력을 알면 달이 보인다

그림1>달의 겉표면

 

매일 다른 모습으로 떠오르는 달은 누구에게나 흥미로운 천체다.

음력 한달을 기준으로 달은 초승달에서 시작해, 상현, 보름, 하현, 그믐까지 모양을 바꾼다.

이러한 변화를 반복하는 이유는

태양과 지구, 달의 상대적인 위치에 따라 태양빛을 반사하는 달 표면이 다른 각도에서 보이기 때문이다.

음력으로 초하루가 지날 쯤이면 해진 후 서쪽 하늘에 가느다란 눈썹 모양의 초승달을 볼 수 있다.

그런데 이 때 “야! 초승달이 떴다!”고 말한다면 이는 잘못된 표현이다.

초승달은 이른 아침에 이미 떠올라 저녁때는 지고 있는 상황이기 때문이다.

온종일 하늘에 떠 있던 초승달이 밝은 태양에 가려 보이지 않았을 뿐이다.

음력 7, 8일이 되면 달은 ‘반달(상현달)’이 되고 밝기도 밝아진다.

물론 달을 볼 수 있는 시간도 자정까지로 길어지게 된다.

 

음력 15일 경에 볼 수 있는 보름달은 해질 무렵에 동쪽 지평선 위로 떠오를 채비를 서두른다.

반달에 비해 10배 가량 밝은 보름달은 밤새 밤하늘을 밝히고

새벽에 이르러서야 서쪽 지평선 너머로 지게 된다.

보름달 이후 크기가 줄어들기 시작한 달은 음력 21일 경에는 다시 ‘반달(하현달)’이 된다.

하현달은 자정 무렵부터 떠오르기 시작한다. 이때부터 달이 뜨는 시간은 점점 새벽으로 가까워지며

음력 29일경에는 이른 새벽 동쪽에서 그믐달을 볼 수 있다.

음력의 날짜보다 더 정확히 달의 모양을 표현하는 것은 ‘월령’이다.

월령은 말 그대로 달의 나이를 나타내는 것으로

삭(달이 안 보이는 때)을 월령 0일로 해서 달의 모양 변화를 날짜 단위로 나눈 것이다.

 

삭에서 다음 삭까지는 29.5일이며 월령 14.8일은 보름달을 나타낸다.

음력날짜를 보면 월령을 짐작할 수 있지만 날짜는 실제로 월령보다 1-2일 정도 앞서 간다.

그 이유는 달이 ‘삭’인 날에 월령은 0일이지만 음력에서는 그날을 1일로 삼기 때문이다.

음력과 월령을 알면 달의 뜨고 지는 시각과 밝기, 겉모양 등을 대략 짐작할 수 있다.


달에 관한 7가지 상식

1. 지구가 농구공이라면 달은 야구공이다.

달의 지름은 3천4백76km로 지구 지름의 약 1/4에 해당하며,

미국 대륙을 동서로 횡단하는 것보다 약간 작다.

2. 달의 물질은 지구의 물질보다 가볍다. 질량으로 치면 달 81개를 합쳐야 지구와 맞먹는다.

야구공 81개의 부피가 농구공보다 훨씬 크다는 점을 생각하면,

달을 이루고 있는 물질의 밀도가 지구의 것보다 훨씬 작음을 알 수 있다.

3. 달에서는 지구에서보다 힘이 세진다.

달의 중력은 지구 중력의 1/6이다.

따라서 몸무게가 60kg인 사람은 달 표면에서는 10kg 밖에 나가지 않는다.

지구에서는 못 드는 역기도 달에서는 쉽게 들 수 있다.

4. 한번 찍은 발자국은 지워지지 않는다.

달에는 공기가 거의 없어 침식작용이 매우 느리게 일어난다.

암스트롱이 찍어놓은 발자국은 수십만년이 지나도 보존될 수 있을 정도다.

5. 낮에는 여름옷, 밤에는 겨울옷을 입어야 한다.

달에서는 일교차가 심해 햇빛이 비치는 곳은 약 1백20℃로 치솟으며,

해가 비치지 않는 곳은 -1백80℃ 정도까지 춥다.

지구에서처럼 대기가 열을 골고루 섞어주지 못하기 때문이다.

6. 달의 크기는 날마다 변한다.

달은 타원궤도를 돌고 있기 때문에 지구와 가까워지는 근지점에서는 시직경이 33.5′로 커 보이고

원지점에서는 29.4′로 작아 보인다.

그러나 두 위치의 달을 동시에 놓고 비교해보지 않으면 눈에 띄지 않는다.

7. 달의 자전축은 공전면에 대해 6.6°만큼 기울어져 있다.

또한 달의 공전궤도면은 지구의 공전면에 대하여 약 5°가량 기울어져 있다.

만일 달의 공전궤도면이 이처럼 경사져 있지 않다면 한달에 한 번씩 일식과 월식이 일어나게 된다.

달은 왜 곰보인가

그림2>달에 찍힌 우주 비행사의 발자국

 

 

달을 보았을 때 검고 평평하게 보이는 지역을 ‘바다’라고 부른다.

이 지역이 어두운 색조를 띠는 이유는 현무암질의 용암대지로 돼있기 때문이다.

17세기 초의 관측자들은 이들 어두운 지역이 물로 가득 차 있을 것으로 믿고 바다라고 불렀던 것이다.

바다 지역은 대체로 매끈한 평원처럼 보이며, 그 가장자리에는 산맥들이 둥그렇게 감싸듯이 발달해 있다.

달 내부의 용암이 흘러나와 바닥을 매끈하게 채운 것이라 생각되고 있다.

달 표면에서 바다를 제외한 지역으로, 바다보다 밝은 색조를 띠고 있는 고지대를 ‘대륙’이라고 부른다.

이 곳에는 각양각색의 크레이터들이 빽빽하게 밀집돼 있는데,

대륙에 분포된 암석에는 칼슘(Ca)과 알루미늄(Al)이 많이 들어있기 때문에 상대적으로 밝게 보인다.
달 표면의 크레이터들은 대부분 운석의 충돌로 만들어졌는데

이외에도 화산이 폭발하거나 표면이 꺼져내려서 생성되기도 한다.

달이 아주 어렸을 때 운석들의 집중포화를 맞았는데,

운석이 달 속으로 파고들면서 표면을 파헤치고 구덩이를 만들었다.

또 이때 퉁겨져 나온 물질들이 사방으로 퍼져 빛줄기(광조)를 만들기도 했다.

실제로 반반한 모래에 돌멩이를 세게 던지면 이와 비슷한 구덩이가 만들어지는 것을 실험해 볼 수 있다.

이렇게 생성된 분화구들은 평평한 바닥과 뾰족하고 둥근 테두리를 갖고 있으며

중앙에 봉우리를 가지고 있는 것도 있다.

달 표면에는 서울시가 수십개나 들어갈 수 있는 크기(60-3백km)의 크레이터들도 2백여 개나 있다.

달 표면에는 폭이 좁은 줄무늬들을 많이 볼 수 있는 데 이들을 ‘열구’라고 부른다.

열구는 직선으로 곧게 뻗어 있기도 하고 뱀처럼 꾸불꾸불 굽이친 듯이 보이기도 한다.

열구는 아직 확실한 생성원리가 알려져 있지 않다.

물이나 용암에 의해 형성됐다고 도 하고,

용암이 흐르던 튜브같은 터널이 붕괴된 것이라는 등 의견이 분분하다.

 

달 모양이 변하는 이유

● 준비물
큰 손전등, 배구공 또는 농구공

● 실험방법
방안을 어둡게 한 다음 한손에 공을 들고 있자. 그리고 한쪽 구석에 손전등을 놓고 배구공을 비추게 한다.

그림과 같이 손전등과 배구공 그리고 자신의 얼굴이 이루는 각도를 0도에서부터 약 30도 간격으로

1백80도까지 바꾸어 가며 손전등의 빛으로 밝게 보이는 배구공의 모습이 어떻게 변하는지 살펴보자.

 

배구공과 손전등을 일직선상의 같은 곳에 위치시킨 다음 배구공은 정지시킨 채

배구공 주위를 시계 반대방향으로 돌며 배구공의 모습을 살펴본다.

각 위치에 따라 초승달, 반달, 보름달과 같은 모습을 가지는 배구공을 볼 수 있다.

● 확인하기
달의 모습이 바뀌어 나타나는 것을 위상변화라 한다.

실험에서 보듯이 달의 위상변화는 달과 지구, 태양이 이루는 각도가 달라지기 때문에 일어나는 것이다.

이렇게 다른 각도에서 볼 수 있는 이유는 달이 지구 주위를 공전하기 때문이다.

태양계에는 달 이외에도 위상변화를 보이는 2개의 행성이 또 있다.

수성과 금성이 그것으로 이들도 망원경으로 수개월 관측해보면 모양이 달과 같이 변한다.

내행성은 태양과 지구 사이의 각도가 변함에 따라 위상이 변하는 것이다.

달 표면의 크레이터 만들기

● 준비물
나무상자, 흙, 밀가루, 돌멩이 또는 구슬, 의자.

● 실험방법
나무상자에 흙을 채운 다음 맨 위에 밀가루를 뿌려 얇은 층을 만들고 다시 얇게 흙을 덮는다.

나무상자에 돌멩이나 구슬을 던져 크레이터를 만들어 보자.

돌멩이가 부딪히는 순간 흙 아래에 있던 밀가루가 밖으로 노출되며 사방으로 흩뿌려지는 것을 볼 수 있다.

이는 달 크레이터 옆으로 퍼져나간 빛줄기(광조)와 같은 원리를 보여준다.

이번에는 상자에 물을 뿌려 진흙과 같은 상태로 만든다.

그런 다음 진흙 위에 작은 돌멩이나 구슬을 던진다. 그냥 떨어트려 보기도 하고 세게 또는 약하게도 던진다.

돌멩이의 무게나 던지는 속도에 따라 다양한 크기와 모양의 크레이터가 만들어진다.

● 확인하기
달의 크레이터는 주로 운석이 충돌해 생긴 것이다.

지구로 떨어지는 운석들은 대기권에 진입하면서 크기가 작은 것들은 타서 없어지지만,

대기가 없는 달에는 작은 운석들도 달 표면에 크레이터를 만들게 된다.

이 실험에서는 돌멩이의 무게나 던지는 속도, 각도에 따라 다르게 나타나는 크레이터를 확인할 수 있다.
크레이터를 만든 흙 표면에 천천히 물을 부어 보면 크레이터들이 평평하게 매워지는 것을

관찰할 수 있는데, 이를 통해 용암 분출에 의해 달의 바다 지형이 만들어지는 것을 확인할 수 있다.

[출처 : 과학동아]
- 김지현, 김동훈 안성천문대