달의 운동

달의 운동

달의 배경이 되는 천구상의 항성(恒星)을 기준으로 하여 달의 위치를 관찰하면 달은 천구상을 동쪽으로 매일 약 13°씩 이동함을 알 수 있다. 따라서 달이 동쪽 지평선에서 올라오는 시간은 매일 약 52분씩 늦어진다. 이와 같이 달이 동쪽 방향으로 운동하기 때문에 지구에서 볼 때의 태양과 달이 이루는 각은 0°에서 360°까지 연속적으로 변한다. 이처럼 달과 태양이 이루는 각을 달의 이각(離角)이라고 한다. 이각이 0°일 때 달은 태양과 같은 방향에 있으며, 달이 지구에 면한 쪽에서는 햇빛이 비추지 않으므로 지구에서는 볼 수 없다. 즉, 삭(朔)이 된다. 이각이 90°, 180°, 270°가 될 때를 각각 상현(上弦) ·망(望) ·하현(下弦)이라 한다.

신월(新月)에 가까운 달은 가느다란 모양을 하고 있는데, 이때 달의 어두운 면이 희미하게 보이는 일이 있다. 이것은 지구에서 태양빛이 반사되어 월면을 비추기 때문이며, 이것을 지구반영(反映)이라고 한다. 달이 천구상을 동쪽 방향으로 매일 13°씩 이동해 가기 때문에 약 27.32일 후에는 천구를 일주하여 다시 원래의 위치로 돌아온다. 이 주기를 항성월(恒星月)이라 하고, 달이 천구상에 그리는 궤도를 백도(白道)라고 한다.

항성월은 천구상에 위치하는 임의의 항성을 기준으로 하여 달의 주기를 측정한 것인데, 만일 태양을 기준으로 하여 측정한다면 태양 자신도 천구상을 동쪽 방향으로 이동하고 있으므로 항성월과는 다른 주기가 얻어진다. 즉, 달이 어떤 항성의 위치에서 출발하여 천구를 일주하고 돌아오는 동안에 태양도 동쪽 방향으로 약 27° 위치를 바꾸므로 달은 2일이 더 지나야만 태양을 따라잡을 수 있게 된다.

태양을 기준으로 하면 달이 지구둘레를 일주하는 데 약 29.53일 걸리는데, 이 주기를 삭망월(朔望月)이라고 한다. 달의 삭망주기는 태양·달·지구의 상대적 위치가 같은 상태로 돌아오는 주기, 즉 태양을 기준으로 한 달의 주기와 같기 때문이다. 백도는 태양이 천구상에 그리는 궤도인 황도(黃道)와 5° 9' 가량 기울어져 있다. 이 두 궤도가 교차하는 점을 교점(交點)이라고 하는데, 이 장소에 태양과 달이 동시에 도달하면 일식(日蝕)이 일어난다.

만일 공간에 지구와 달만 존재한다면 달의 궤도면인 백도의 위치는 영원히 변하지 않을 것이지만, 태양과 그 밖의 천체도 인력을 미치므로 백도면은 약 19년의 주기로 변화한다. 이 때문에 황도와 백도의 교점의 위치도 19년 걸려서 황도상을 서쪽 방향으로 1회전한다. 한편, 황도면은 적도면과 23.5° 경사져 있으므로 달의 궤도면은 적도면과 최대 28.6°, 최소 18.6° 사이의 각도로 교차하게 된다. 달은 지구 주위를 공전할 뿐만 아니라 자기 자신의 축을 중심으로 하여 자전하고 있다. 그러나 자전주기는 지구의 자전주기처럼 빠르지 않으며 매우 완만하다.

지구에서 보는 달표면의 무늬가 항상 똑같다는 사실을 관측했던 고대인에게는 달이 자전한다는 사실을 이해하기란 어려운 일이었다. 그러나 엄밀히 생각해보면, 만일 달이 공간에 대해서 전혀 자전하지 않는다면 달은 지구의 주위를 1항성월 걸려서 일주하므로 그 동안에 달의 전체면을 지구에서 볼 수 있게 되어야 한다. 그러나 달이 지구에 대해서 항상 같은 면만 보인다는 것은 같은 주기로 자기 자신도 회전하고 있기 때문이다. 만일 지구에서가 아니라 우주 공간의 한 점에서 달을 관측하는 사람이 있다면, 달은 지구 주위를 돌면서 자기 자신도 자전하므로 관측자는 달의 전체면을 볼 수 있게 될 것이다. 즉, 달은 공전주기와 같은 27.32일의 주기로 자전하고 있는 것이다.

따라서 우리가 지구에 있는 한 달의 뒷면은 볼 수 없다. 그러나 엄밀히 말하면, 달의 궤도면이 적도면에 대해서 경사져 있으며, 타원형인 궤도상을 운행하는 달의 속도가 일정하지 않고, 또 자신이 무게중심[重心]의 둘레에서 미소한 진동을 하는 등으로 해서 상하좌우로부터 다소간 달의 뒷면을 엿볼 수 있다. 이와 같이 지구에서 본 달의 중심이 상하좌우로 흔들리는 현상을 달의 칭동(秤動)이라고 한다. 또한, 사람은 지구상에서 위치를 바꾸어 달을 관측할 수 있으므로 이러한 영향들을 전부 고려하면 인간이 관측할 수 있는 달표면은 전체의 59 %에 이른다. 나머지 41%는 달탐사선이 성공하기까지 미지의 상태로 남아 있었다.

[네이버 지식백과] 달의 운동 (두산백과)