일식과 월식은 왜 매달 일어나지 않나요?
일식은 달이 태양을 가릴 때, 월식은 달이 지구 그림자 속으로 들어갈 때 일어납니다. 달의 공전 궤도면이 지구 공전 궤도면에 대해 약 5.15° 기울어 있어서, 매달 삭과 망이 와도 대부분은 셋이 정확히 한 줄로 서지 못합니다. 그래서 일식과 월식은 달 궤도와 지구 궤도가 만나는 점 근처에 태양이 오는, 1년에 두 번쯤의 ‘식 계절’에만 일어납니다.
5° 기울기가 식을 드물게 만듭니다
달은 약 29.5일마다 태양과 같은 방향(삭)과 반대 방향(망)을 지납니다. 만약 달 궤도가 지구 궤도와 같은 평면에 있다면, 매달 삭에는 일식이, 망에는 월식이 일어났을 것입니다. 실제로는 달 궤도가 약 5.15° 기울어 있어서, 삭이나 망이라도 달은 대개 태양이나 지구 그림자의 위쪽 또는 아래쪽으로 비켜 지나갑니다.
달 궤도가 지구 궤도면을 뚫고 지나가는 두 점을 교점이라고 합니다. 달이 교점 근처에 있을 때 삭이나 망이 겹쳐야 식이 일어납니다. 태양이 교점 방향에 오는 시기는 약 173.3일 간격으로 돌아오므로, 식 계절은 1년에 두 번쯤 생깁니다. 한 식 계절에 일식과 월식이 2주 간격으로 짝지어 일어나는 일이 흔한 것도 이 때문입니다.
교점의 방향은 고정되어 있지 않고 약 18.6년 주기로 천천히 거꾸로 돕니다. 그래서 식 계절은 해마다 달력에서 조금씩 앞당겨지고, 태양이 같은 교점으로 돌아오는 ‘식년’은 1년보다 짧은 약 347일입니다.
달과 태양이 거의 같은 크기로 보이는 우연
태양의 지름은 약 139만 km로 달(약 3,474km)의 약 400배이고, 태양까지의 거리는 달까지 거리의 약 390배입니다. 두 비율이 거의 같아서 하늘에서 태양과 달은 둘 다 약 0.5° 크기로 보입니다. 이 우연 덕분에 달이 태양 원반을 딱 맞게 덮는 개기일식이 가능합니다.
하지만 달의 궤도는 타원이어서 지구와의 거리가 약 36만 3천 km에서 40만 5천 km 사이로 달라집니다. 달이 가까울 때는 태양보다 조금 크게 보여 태양을 완전히 가리고, 멀 때는 조금 작게 보여 가장자리에 햇빛 고리를 남깁니다. 같은 정렬이라도 달의 거리에 따라 개기일식이 되기도 하고 금환일식이 되기도 하는 이유입니다.
개기·금환·부분 일식은 그림자의 어디에 있느냐로 갈립니다
달 그림자는 빛이 완전히 막힌 본그림자와 일부만 막힌 반그림자로 나뉩니다. 본그림자가 지표에 닿는 좁은 띠 안에서는 개기일식이 보입니다. 하늘이 새벽이나 해 질 녘처럼 어두워지고, 평소 보이지 않던 태양의 바깥 대기인 코로나가 드러납니다. 개기일식의 최대 지속 시간은 약 7분 32초입니다.
본그림자의 끝이 지표에 닿지 못하면 그 연장선 안에서 금환일식이, 반그림자 안의 넓은 지역에서는 태양 일부만 가려지는 부분일식이 보입니다. 지구 표면이 둥글기 때문에 한 번의 일식이 경로에 따라 개기와 금환을 오가는 경우도 있는데, 이를 혼성일식이라고 합니다.
개기일식은 지구 어딘가에서 평균 18개월에 한 번꼴로 일어나지만, 같은 장소에서 다시 보려면 평균 360~410년을 기다려야 합니다. 개기일식의 짧은 개기 순간을 제외하면 태양을 맨눈으로 보는 것은 평소처럼 위험하므로, 반드시 일식 관측용 필터나 간접 관측 방법을 써야 합니다.
▶ 시뮬레이터에서 열기 월식은 밤인 곳 어디서나 보입니다
월식은 망 때 달이 지구 그림자 속을 지나며 일어납니다. 달 전체가 본그림자에 들어가면 개기월식, 일부만 들어가면 부분월식, 반그림자만 지나가면 반영월식입니다. 반영월식은 달이 살짝 어두워지는 정도라 맨눈으로는 알아보기 어렵습니다.
일식은 그림자가 지나가는 좁은 지역에서만 보이지만, 월식은 그 시각 달이 떠 있는 지구의 밤 쪽 어디서나 보입니다. 진행도 느려서 개기 상태만 최대 1시간 47분 가까이 이어질 수 있고, 망원경 없이 맨눈으로 안전하게 볼 수 있습니다. 21세기에는 월식이 모두 228번, 1년에 평균 2.28번 일어납니다.
개기월식 때 달이 붉어지는 이유
개기월식 중에도 달은 완전히 사라지지 않고 구릿빛이나 붉은빛을 띱니다. 햇빛 일부가 지구 대기를 통과하며 꺾여 그림자 속으로 들어가기 때문입니다. 이때 파장이 짧은 파란빛은 대기에서 흩어져 버리고, 파장이 긴 붉은빛이 주로 달에 닿습니다.
노을이 붉은 것과 같은 원리입니다. 달 표면에 서 있다면, 지구를 둘러싼 대기가 고리 모양으로 붉게 빛나는 모습이 보일 것입니다. 지구에서 일어나는 모든 일출과 일몰의 빛이 달을 비추는 셈입니다.
붉은 정도는 그때 지구 대기의 상태, 특히 먼지와 구름의 양에 따라 달라집니다. 천문학자들은 이를 0(달이 거의 보이지 않을 만큼 어두움)부터 4(밝은 구릿빛)까지의 단종(Danjon) 척도로 기록합니다.
18년 11일 주기, 사로스와 다가오는 식
고대부터 식은 일정한 주기로 되풀이된다고 알려져 있었습니다. 대표적인 것이 사로스로, 삭망월 223번이 약 6,585.32일, 곧 18년 11일 8시간입니다. 이 기간은 교점월 242번, 근점월 239번과도 거의 같아서, 한 사로스 뒤에는 달이 같은 위상·같은 교점·비슷한 거리에 돌아와 거의 같은 식이 일어납니다.
남는 3분의 1일 때문에 다음 식은 약 8시간 늦게 일어나고, 그사이 지구가 더 돌아 관측 지역은 경도로 약 120° 서쪽으로 옮겨 갑니다. 예를 들어 사로스 136 계열에서는 2009년 7월 22일 개기일식(최대 약 6분 39초) 다음에 2027년 8월 2일 개기일식이 옵니다. 한 사로스 계열은 보통 70개 안팎의 식으로 1,200~1,500년 넘게 이어집니다.
2027년 8월 2일 개기일식은 스페인 남부, 모로코, 알제리, 리비아, 이집트, 사우디아라비아를 지나며, 이집트 룩소르 근처에서 개기가 약 6분 23초 이어집니다. 우리나라에서는 2028년 12월 31일 개기월식이 잘 보이며, 한국 시각으로 2029년 1월 1일 새벽 1시 52분 무렵 식이 가장 깊어지고 개기는 약 71분 이어집니다. 별자리뷰의 이벤트 보기로 2027년 일식을 고르면 룩소르에서 본 일식 순간의 하늘이 펼쳐집니다.
시뮬레이터에서 직접 해 보기
- 2027년 개기일식 하늘 →2027년 8월 2일 룩소르에서 달이 태양을 가리는 하늘이 펼쳐집니다.
- 오늘 밤 달 보기 →오늘 밤 달의 위치와 뜨고 지는 시각이 카드에 나옵니다.
- 지구 궤도에서 보기 →태양 둘레를 도는 지구를 따라가며 위에서 내려다봅니다.
자주 묻는 질문
- 일식 때 선글라스로 태양을 봐도 되나요?
- 안 됩니다. 일반 선글라스는 태양 빛을 충분히 줄이지 못해 눈을 다칠 수 있습니다. 일식 관측용 필터 안경을 쓰거나, 바늘구멍으로 상을 비춰 보는 간접 방법을 써야 합니다.
- 1년에 일식은 몇 번 일어나나요?
- 지구 전체로 보면 해마다 2~5번의 일식이 일어나며, 식 계절마다 적어도 한 번은 있습니다. 다만 대부분은 부분일식이거나 바다와 극지방을 지나기 때문에, 한 장소에서 보는 횟수는 훨씬 적습니다.
- 월식은 왜 항상 보름달일 때만 일어나나요?
- 월식은 달이 태양의 정반대 쪽, 곧 지구 그림자가 드리운 방향에 있어야 일어납니다. 달이 그 위치에 있을 때가 바로 보름달이므로 월식은 망에만, 일식은 삭에만 일어납니다.
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