월식

달이 있는 거리에서 지구의 짙은 그림자는 폭이 약 9,200 km로, 달 두 개 반이 넘게 들어갑니다.

달에 드리운 지구 그림자

월식은 지구가 태양과 달 사이에 정확히 들어가서, 지구의 그림자가 달 위에 드리울 때 일어나는 현상입니다. 이런 배치는 보름 때에만 가능합니다. 달이 지구를 사이에 두고 태양의 반대편에 오는 때는 한 달 가운데 보름뿐이기 때문입니다. 달은 햇빛을 받아서 빛나고, 우리가 월식을 보려면 하늘에 떠 있는 그 달만 보이면 됩니다. 그래서 지구에서 그때 밤을 맞고 있는 쪽 전체가 한꺼번에 같은 월식을 볼 수 있습니다. NASA는 이것을 아주 간단하게 정리합니다. 월식 하나하나는 지구의 절반에서 볼 수 있다는 것입니다.

지구의 그림자는 두 부분으로 나뉩니다. 본그림자는 태양이 전부 가려지는 안쪽의 짙은 원뿔입니다. 그 둘레를 반그림자가 둘러싸고 있는데, 이곳에서는 지구가 태양의 일부만 가립니다. 두 그림자의 크기는 기하를 이용해 구할 수 있습니다. 지구의 지름은 12,742 km입니다. 하지만 태양이 지구보다 훨씬 크기 때문에, 본그림자는 지구에서 멀리 뻗어 나갈수록 점점 가늘어집니다. 달이 있는 평균 거리에서는 이렇게 줄어드는 폭이 약 3,545 km이므로, 본그림자의 폭은 약 9,200 km가 남습니다. 달의 지름이 3,475 km이니 본그림자는 달을 약 2.6개 나란히 늘어놓은 만큼의 폭입니다. 그래서 개기 월식에서 달이 완전히 가려지는 개기 부분이 한 시간 반 넘게 이어지기도 합니다.

NASA는 월식을 세 가지 종류로 나눕니다. 첫째, 개기 월식은 달 전체가 본그림자 안으로 들어가는 경우입니다. 둘째, 부분 월식에서는 달의 일부만 본그림자에 들어갑니다. 그래서 둥글게 파인 어두운 부분이 달 표면에서 커졌다가 다시 작아질 뿐, 달 전체를 다 덮지는 않습니다. 셋째, 반영 월식은 달이 반그림자만 지나가는 경우입니다. 이때 달은 아주 조금만 어두워집니다. NASA의 말대로라면 월식이 일어나고 있다는 것을 미리 알지 못하면 그냥 놓칠 수도 있을 정도입니다. 이 모형도 실제 겉보기 크기를 써서 같은 방식으로 월식을 나눕니다. 달의 폭은 약 0.52°이고, 본그림자의 폭은 약 1.4°, 반그림자의 폭은 약 2.5°입니다.

개기 월식 때 달이 붉어지는 이유

본그림자 안에 들어가도 달이 새까맣게 사라져 보이지 않게 되는 일은 드뭅니다. 햇빛의 일부가 지구 가장자리를 둘러싼 얇은 고리 모양의 대기층을 통과하면서, 꺾여서 그림자 속으로 들어가기 때문입니다. 햇빛이 이 대기를 지나는 동안, 공기는 붉은빛보다 파란빛을 훨씬 많이 흩뜨립니다. 우리 하늘이 파랗게 보이고 해 질 녘 노을이 붉게 보이는 것도 바로 같은 원리입니다. 그래서 마지막에 달까지 닿는 빛은 흩어지고 남은 주황빛과 붉은빛입니다. NASA는 이것을 세상의 모든 일출과 일몰이 한꺼번에 달 위에 비친 것과 같다고 설명합니다. 지구의 대기에 먼지나 구름이 많을수록, 달은 더 어둡고 더 붉은색으로 보입니다.

왜 매달 일어나지 않을까

만약 달의 궤도가 지구 공전 궤도와 같은 평면에 평평하게 놓여 있다면, 보름마다 빠짐없이 월식이 일어날 것입니다. 실제로는 달의 궤도가 5.145° 기울어 있어서, 대부분의 보름달은 지구 그림자의 위나 아래로 비껴 지나갑니다. 월식이 일어나려면 보름달이 두 교점 가운데 하나 가까이에 있어야 합니다. 교점은 달의 궤도가 지구 공전 궤도면을 가로지르는 두 점입니다. 1년에 두 번은 교점을 잇는 선이 대략 태양을 향하는데, 이런 기간을 식 계절이라고 부릅니다. 실제 크기로 계산해 보면 본그림자 월식은 보름달이 교점에서 약 11° 안에 있을 때에만 일어납니다. 모형에서 날짜를 보름에 맞춰 둔 채 교점선 슬라이더를 움직여서, 어디에서 월식이 멈추는지 직접 확인해 보세요.