달의 크기와 거리

지구와 달 사이에는 지구 약 30개를 나란히 놓을 수 있습니다.

큰 행성 옆의 작은 세계

하늘에 뜬 보름달을 보면 크기가 해와 거의 비슷해 보입니다. 하지만 이 두 천체는 이보다 더 다를 수 없을 만큼 서로 다릅니다. 달은 평균 반지름이 1,737.4 km인 암석 공이라서 지름이 약 3,475 km입니다. 지구의 평균 반지름은 6,371 km입니다. 한쪽 값을 다른 쪽 값으로 나눠 보면 달의 지름은 지구 지름의 0.27배가 나옵니다. 4분의 1을 조금 넘는 크기입니다. NASA는 이 차이를 동전에 빗대어 설명합니다. 지구가 5센트 동전(nickel)만 하다면 달은 커피콩 한 알만 하다는 것입니다.

지름만 보아서는 달이 실제로 얼마나 작은지 잘 드러나지 않습니다. 부피는 반지름의 세제곱으로 커지기 때문에 달의 부피는 지구의 약 2%밖에 되지 않습니다. 지구 하나를 가득 채우려면 달이 약 49개나 필요합니다. 질량으로 비교하면 차이는 더 벌어집니다. 달의 질량은 0.07346 × 10²⁴ kg이고 지구의 질량은 5.9724 × 10²⁴ kg이라서, 지구가 달보다 약 81배 무겁습니다. 달은 밀도도 지구보다 낮습니다. 달은 1세제곱미터에 3,344 kg이고 지구는 5,514 kg인데, 달 안에 있는 철로 된 핵이 작기 때문입니다. NASA에 따르면 단단한 안쪽 핵의 반지름은 약 240 km에 불과합니다.

질량이 작으면 그만큼 중력도 약합니다. 달에서 물건을 떨어뜨리면 1초마다 초속 1.62 m씩 빨라집니다. 지구에서는 같은 물건이 1초마다 초속 9.80 m씩 빨라집니다. 달이 끌어당기는 힘은 지구의 0.165배로, 거의 6분의 1에 가깝습니다. 아폴로 우주비행사들이 걸을 때 통통 튀는 것처럼 보였던 것도 이 때문입니다. 질량이 60 kg인 사람의 무게는 지구에서 약 588 N이고, 달에서는 약 97 N입니다. 이때 이 사람의 질량은 조금도 바뀌지 않습니다. 달라지는 것은 그 질량을 끌어당기는 힘뿐입니다.

거리를 재는 방법

지구에서 달까지의 평균 거리는 384,400 km입니다. 지구의 평균 지름이 12,742 km이니 384,400 ÷ 12,742 ≈ 30.2가 되어, 지구와 달 사이에 지구를 약 30개 늘어놓을 수 있습니다. 빛도 이 거리를 가는 데 약 1.28초가 걸립니다. 이 숫자는 그저 재미로 알아 두는 값이 아닙니다. 1969년 아폴로 11호는 달 표면에 레이저 거리 측정용 반사경(Laser Ranging Retroreflector)을 놓고 왔고, 지구의 관측소들은 지금도 이런 반사경을 향해 레이저 펄스를 쏩니다. 쏘아 보낸 펄스는 약 2.56초 뒤에 돌아옵니다. 이 시간을 재면 달까지의 거리를 아주 정밀하게 알 수 있습니다.

달의 궤도는 원이 아니라 타원입니다. NASA 자료집에 따르면 가장 가까운 점(근지점)은 평균 363,300 km이고, 가장 먼 점(원지점)은 평균 405,500 km입니다. 1년 동안 실제 거리는 대략 35만 7천~40만 7천 km 사이에서 바뀝니다. NASA 시각화 팀은 근지점에 있을 때와 원지점에 있을 때 달의 겉보기 크기가 10% 넘게 차이 난다고 설명합니다. 모형의 거리 메뉴를 바꿔 보세요. 숫자 창에 나오는 달의 겉보기 지름이 평균 근지점의 약 0.548°에서 평균 원지점의 0.491°까지 달라집니다.

몇 가지 숫자를 더 보면 달의 그림이 완성됩니다. 달은 궤도를 따라 초속 약 1.02 km로 움직이고, 별을 기준으로 한 바퀴 도는 데 27.32일이 걸립니다. 달에는 공기가 거의 없습니다. 그래서 표면 온도는 햇빛을 정면으로 받을 때 약 127 °C까지 올라가고, 어둠 속에서는 약 −173 °C까지 내려갑니다. 달이 어떻게 생겨났는지에 대해서는 NASA가 이렇게 설명합니다. 화성만 한 천체가 어린 지구에 부딪쳤고, 그 뒤 흩어진 파편이 모여 달이 되었을 가능성이 큽니다.