위키독:일식 & 월식

일식

日蝕/日食

Solar eclipse

월식

月蝕/月食

Lunar eclipse

개요

식현상은 천문학 용어로써 한 천체가 다른 천체를 가리거나 그 그림자 속으로 들어가는 것을 말한다. 흔히 개기(皆旣)나 개기식(皆旣蝕)이라고도 한다. 식에 들어가는 한자 <蝕: 좀먹을 식>은 말그대로 마치 벌레가 파먹은 것 마냥 생겼다고 해서 만들어졌다고 한다.

지구에서는 해가 가려지는 일식과 달이 가려지는 월식, 두 종류의 식현상을 볼 수 있다. 위성을 두 개 이상 가진 천체나 쌍성을 공전하는 행성에서는 더욱 복잡한 식현상을 볼 수 있을 것이다. 그런데 지구에서의 일식과 월식은 매우 특별한 경우라고 볼 수 있다. 바로 달과 태양의 크기와 거리의 수학적 관계가 기가 막히게 맞아 떨어져서 발생하는 것이기 때문이다. 더군다나 달의 경우, 일반적인 위성에 비해 심각하게 크다고 알려져 있으므로 둘의 크기와 거리의 상관관계는 그야말로 신의 한 수라고 볼 수 있다.

태양 ↔ 지구 사이의 평균거리는 약 150,000,000 km

지구 ↔ 달 사이의 평균거리는 약 380,000 km

이를 비율로 따져보면 대략 395배 정도이며

태양의 크기는 약 1,392,000 km

달의 크기는 약 3,500 km

이 비율을 보면 398배 정도이다.

이 비율은 평균거리와 크기로 구한 것으로 태양이나 달이 지구로부터 얼마나 떨어져 있느냐에 따라 이 비율은 수시로 변하게 되는데, 대략 크기와 거리가 400배 정도 차이난다고 보면 된다. 어쨌든 이 비율이 서로 비슷하기 때문에 달이 태양에 비해 엄청나게 작고, 또 가까이 있더라도 지구에서 볼때 둘은 서로 비슷한 크기로 보이게 된다. 이렇기 때문에 태양이 달에 완전히 삼켜지는 개기일식을 볼 수 있는 것이다.

일식과 월식은 그림 하나로 간단하게 요약가능하다.

태양과 지구 사이에 달이 있으면 태양을 가리는 일식(Solar eclipse)이 되고 태양과 달 사이에 지구가 있으면 지구의 그림자 속에 달이 들어오는 월식(Lunar eclipse)이 된다.

일식

달이 태양을 가릴때 일식이라고 하며 완전히 가리느냐 부분적으로 가리느냐에 따라 일식을 구분한다. 개기 일식은 전지구적으로는 약 18개월에 한 번씩 일어나지만, 특정한 장소에서 개기 일식이 일어날 확률은 평균 370년에 한 번 꼴이다. 지상전체로 볼 때, 한 해를 기준으로, 일식은 적어도 2회, 많으면 5회까지 일어날 수 있다.

원리

천체가 태양 - 달 - 지구 순으로 배열되었을 때 달이 태양을 가리게 되는 아주 좁은 영역이 발생하게 된다. 이곳이 일식을 관람할 수 있는 핫플레이스이다. 언뜻보면 달이 지구를 도는데 대략 27일이 걸리니까 거의 매달 일식이 일어날 것 같지만 달의 궤도가 지구의 공전궤도에서 약 5도 정도 기울어져 돌아가고 있으므로 생각보다 자주 일어나지는 않는다.

월식도 마찬가지 경우. 이 타이밍이 잘 맞아떨어져야 식현상을 볼 수 있게 된다.

분류

일식의 경우에는 크게 4가지로 나뉜다. 개기일식, 금환일식, 부분일식, 혼성일식이 그것이다. Partial은 부분, Annular은 금환, Total은 개기일식이다. 혼성일식은 이 세 종류의 일식이 지역에 따라 다르게 관측되는 경우를 말하므로 엄밀히 얘기하면 총 3가지라고 보면 된다.

개기일식

개기일식

皆旣日蝕

total eclipse

태양과 달의 크기가 정확히 맞아떨어져서 달이 태양을 완전히 가릴때 이를 개기일식이라고 한다. 달은 빠르게 움직이고 있으므로 개기일식은 길어봤자 7분 30초를 넘기지 못한다. 개기일식의 가장 큰 특징은 검은 그림자 사이로 타오르는 채증(태양의 상층 대기)이나 위쪽으로 확산되는 코로나를 관측할 수 있다는 것이다. 평소에는 태양 자체가 너무 밝아 잘 보지 못하는 것들인데 개기일식으로 태양이 가려져서 볼 수 있는 현상이다.

금환일식

금환일식

金環日蝕

annular eclipse

일명 불의 고리(Ring of fire)라고도 불리는 금환일식은 달이 지구에 더 가까이 있을 때 겉보기 크기가 태양을 가릴만큼 충분히 크지 않아서 발생한다. 반지모양의 형태가 나타나는 것이 특징으로 그래서 이름도 금환(金環: 금의 고리, 금반지)일식이다.

부분일식

부분일식

部分日蝕

partial eclipse

개기일식과 금환식을 제외한 모든 일식은 부분일식이라고 보면된다. 말그대로 부분적으로만 일식이 일어나는 것으로 장소에 따라 개기일식과 금환식을 아예 못보고 부분일식으로만 진행되는 구역이 있다.

반그림자가 생기는 저 넓은 지역에서는 모두 부분일식으로만 진행된다고 보면 된다.

상대성이론의 증거로써의 일식

1919년 11월 22일 아인슈타인의 이론을 확인한 에딩턴 경의 기사. 영국의 신문이다.

역사상 가장 유명한 일식은 아무래도 1919년 4월 29일 서아프리카의 프린시페섬에서 관측된 일식이라고 할 수 있다. 바로 이 일식으로 인해 일반상대성이론의 예언 중 하나인 "시공간은 휘어있다"라는 중2병스러운 명제가 완벽히 증명되었기 때문이다. 1919년에 아서 에딩턴 경은 아인슈타인이 주장한 시공간의 휘어짐을 확인하기 위해 일식이 벌어지는 프린시페섬으로 향했다. 대략적인 원리는 이렇다.

어떠한 별이 별 - 태양 - 지구와 같이 나란히 놓여있으면 이 별은 지구에서 결코 관측될 수 없다. 하지만 상대성이론에 의해 시공간이 휘어져 있다면 실제로 보이지 않는 별(real)도 태양의 휘어진 공간을 경유하여 지구에 오기 때문에 실제로는 관측할 수 있다(observed)는 것이다. 물론 빛이 휘어서 우리의 눈에 들어오는 것이기 때문에 별은 실제로는 그곳에 없다. 이때 태양이 너무 밝아 그동안 보이지 않던 별이 일식으로 인해 그 빛이 감소되면 관측이 가능하게 되는데 아서 에딩턴 경은 바로 이 별을 관측함으로써 실제로 "시공간이 휘어있다"라는 것을 증명한 것이다!

월식

월식은 달이 지구의 그림자 속으로 들어가는 현상이다. 특정 위치에서만 관측할 수 있는 일식과 달리 월식이 일어나면 지구상 어디에서든지 관측이 가능하다. 물론 밤이라 달이 보이는 지역에서만. 일식은 지속시간이 아주 짧지만 월식은 1시간 40분 정도의 긴 시간동안 지속된다.

원리

일식과 같은 원리를 가지고 있다. 핵심은 그림자 속에 천체가 가려지느냐하는 것이다. 이때 Umbra는 본그림자(본영), Penumbra는 반그림자(반영)라고 한다. 이는 다양한 월식을 만드는 근거가 되는데,

달의 궤도가 일정한 것이 아니기때문에 다양한 궤도에 따라 여러가지 종류의 월식으로 나뉜다.

본그림자에 달이 완전히 들어오게 되면 개기월식(Total eclipse)이 되고, 반그림자 속에 달이 들어오면 부분월식(Partial)이나 반영월식(Penumbral eclipse)이 된다.

개기월식의 가장 큰 특징은 붉은 달을 볼 수 있다는 것으로 이는 지구 대기에 의한 산란 때문이다. 태양에서 나온 빛 중에 파장이 짧은 푸른 빛이 산란되고 결과적으로는 파장이 긴 붉은 빛이 달에 도달학 때문에 우리 눈에도 붉은 달로 보이는 것이다. 쉽게 얘기하면 노을빛이 달에 그대로 반사되었다고 생각하면 편하다.

분류

월식은 크게 개기월식(Total lunar eclipse), 부분월식(Partial lunar eclipse), 반영월식(Penumbral lunar eclipse)로 나뉜다.

개기월식

개기월식

皆旣月蝕

total eclipse

일명 블러드문(Blood Moon)이라고도 불린다. 상상력을 자극하는 장면으로 인해 여러 작품들에서 쓰이기도 한다. 선술했다시피 긴파장의 붉은빛을 반사시켜서 우리 눈에도 붉게 보인다.

부분월식

부분월식

部分月蝕

partial eclipse

달이 지구의 반그림자속으로 들어가거나 나가면서 생기는 월식. 말그대로 완전히 가려지는게 아니라 부분적으로만 가려지는 월식이다.

반영월식

반영월식

半影月蝕

penumbral eclipse

달이 지구의 주변부를 통과 할 때 발생하는 월식. 달표면이 아주미묘하게 어두워져서 자세히 보지 않으면 월식이 진행되는것도 모른다.