일식과 월식의 차이, 매달 일어나지 않는 이유

안녕하세요. 우리곁의우주입니다.

일식과 월식의 차이는 태양·지구·달 가운데 무엇이 어디에 놓이느냐에 있습니다. 일식은 달이 태양을 가리는 현상이고, 월식은 달이 지구의 그림자 속으로 들어가는 현상입니다. 두 현상 모두 세 천체의 위치가 맞아야 나타납니다.

그런데 달은 지구 주위를 계속 돌고, 새달과 보름달도 매달 찾아옵니다. 왜 일식과 월식은 매달 일어나지 않을까요? 답은 달이 도는 길이 지구의 공전 궤도면과 나란하지 않다는 데 있습니다. 천체의 배열과 궤도의 기울기를 함께 보면 쉽게 이해할 수 있습니다.

일식과 월식의 차이, 가운데 있는 천체부터 확인하기

일식 때는 태양과 지구 사이에 달이 놓입니다. 지구에서 보면 달이 태양 앞을 지나가면서 태양의 밝은 표면을 일부 또는 전부 가립니다. 이때 달의 그림자가 드리워지는 지역에서 일식을 관측할 수 있습니다.

월식 때는 태양과 달 사이에 지구가 놓입니다. 지구가 햇빛을 가려 만든 그림자 속으로 달이 지나가면서 달의 밝기가 줄어들거나 일부가 어둡게 보입니다.

구분	일식	월식
천체의 배열	태양 → 달 → 지구	태양 → 지구 → 달
가운데 있는 천체	달	지구
관측하는 대상	달에 가려지는 태양	지구 그림자에 들어가는 달
발생하는 달의 위상	삭, 즉 새달 무렵	망, 즉 보름달 무렵

이 배열은 위치 관계를 간단히 나타낸 것입니다. 실제 천체의 크기나 거리를 표현한 도식은 아닙니다.

일식에서는 달이 시야를 가리고, 월식에서는 달에 도달하는 햇빛을 지구가 가린다고 구분하면 덜 헷갈립니다.

일식과 월식의 차이, 매달 일어나지 않는 이유

새달과 보름달은 매달 오는데 왜 식은 드물까?

일식은 새달일 때, 월식은 보름달일 때 일어날 수 있습니다. 하지만 새달이나 보름달이라는 조건만으로 식이 발생하지는 않습니다.

달이 지구를 도는 궤도면은 지구가 태양을 도는 궤도면에 대해 약 5도 기울어져 있습니다. 여기서 비교하는 것은 지구의 적도면이 아니라 지구의 공전 궤도면입니다.

이 기울기 때문에 대부분의 새달은 하늘에서 태양보다 조금 위쪽이나 아래쪽을 지나갑니다. 달이 태양과 비슷한 방향에 있어도 정확히 겹치지 않아 달의 그림자가 지구를 비껴가는 것입니다.

보름달도 마찬가지입니다. 태양의 반대편에 놓이더라도 지구 그림자보다 위나 아래로 지나가면 월식이 생기지 않습니다. 달은 평소처럼 햇빛을 받아 밝게 보입니다.

종이에 태양·지구·달을 한 줄로 그리면 매달 식이 일어날 것처럼 느껴집니다. 하지만 실제 우주에서는 달의 위치가 그 평면을 벗어날 수 있다는 점을 함께 생각해야 합니다.

궤도가 만나는 지점 근처에서 조건이 맞아야 합니다

달의 궤도면과 지구의 공전 궤도면이 만나는 두 지점을 ‘교점’이라고 합니다. 달이 이 지점 가까이에 있을 때 새달이나 보름달이 되면 세 천체가 식을 일으킬 만큼 정렬될 수 있습니다.

일식은 새달이라는 조건에 더해 달이 태양을 가릴 수 있는 위치에 있어야 합니다. 월식은 보름달이라는 조건에 더해 달이 지구 그림자를 통과해야 합니다.

달이 교점 근처를 지난다고 언제나 식이 발생하는 것도 아닙니다. 그때의 달이 새달이나 보름달에 해당하는지까지 맞아야 하기 때문입니다.

달의 위상은 햇빛을 받는 달의 어느 부분이 우리에게 보이는지를 알려줍니다. 여기에 궤도상의 위치까지 맞아야 식이 발생한다고 이해하면 됩니다.

일식과 월식의 차이, 매달 일어나지 않는 이유

부분일식·개기일식·금환일식은 어떻게 다를까?

일식의 모습은 관측 위치와 태양·달의 겉보기 크기에 따라 달라집니다. 태양의 일부만 가려지면 부분일식, 밝은 태양 원반 전체가 가려지면 개기일식이라고 합니다.

달이 태양의 가운데를 지나더라도 하늘에서 보이는 달의 크기가 태양보다 작으면 가장자리가 고리처럼 남습니다. 이것이 금환일식입니다. 고리 부분은 태양의 밝은 표면이므로 맨눈으로 보아서는 안 됩니다.

월식은 지구 그림자의 어느 부분을 달이 통과하느냐로 구분합니다. 달 전체가 짙은 본그림자에 들어가면 개기월식, 일부만 들어가면 부분월식입니다.

옅은 반그림자만 지나가는 반영월식도 있습니다. 이때는 달이 크게 잘려 나간 듯 보이기보다 밝기가 조금 낮아져, 변화를 알아채기 어려울 수 있습니다.

개기월식의 달이 붉게 보이는 이유

지구 그림자에 들어간 달이 반드시 검게 사라지는 것은 아닙니다. 개기월식 사진에서 달이 구릿빛이나 붉은색으로 보이는 이유는 지구의 대기를 통과한 햇빛 일부가 달에 도달하기 때문입니다.

햇빛이 대기를 지나는 동안 푸른 계열의 빛은 쉽게 흩어지고, 상대적으로 붉은 계열의 빛이 남습니다. 대기에서 굴절된 빛이 달을 비추면서 평소와 다른 색이 나타납니다.

이는 달이 스스로 붉은빛을 내거나 표면의 색 자체가 바뀐다는 뜻이 아닙니다. 달에 도달하는 빛의 조건이 달라진 결과입니다.

일식과 월식의 차이, 매달 일어나지 않는 이유

같은 식이라도 관측할 수 있는 지역은 다릅니다

일식 소식이 있다고 해서 세계 어디에서나 볼 수 있는 것은 아닙니다. 특히 개기일식은 달의 짙은 그림자가 지나가는 좁은 경로 안에서 관측됩니다. 주변에서는 부분일식으로 보이거나 아예 보이지 않을 수 있습니다.

월식은 그 시간에 달이 지평선 위에 떠 있는 넓은 지역에서 함께 볼 수 있습니다. 다만 달이 늦게 뜨거나 일찍 지는 지역에서는 진행 과정의 일부만 관측하게 됩니다.

관측을 계획할 때는 발생 날짜만 확인하지 말고, 자신의 지역에서 보이는지와 시작·최대·종료 시각을 함께 확인하는 편이 좋습니다. 외국 자료의 시각을 볼 때는 시간대도 확인해야 합니다.

일식과 월식은 관측 준비도 다릅니다

월식은 별도의 태양 관측 필터 없이 맨눈으로 볼 수 있습니다. 반면 태양의 밝은 표면이 조금이라도 보이는 일식은 적절한 눈 보호가 필요합니다.

직접 태양을 볼 때는 국제표준 ISO 12312-2에 부합하는 태양 관측용 안경이나 관측판을 사용해야 합니다. 일반 선글라스는 대신할 수 없으며, 관측 도구에 손상이 없는지도 확인해야 합니다.

태양 관측용 안경을 썼더라도 쌍안경이나 망원경을 통해 태양을 보면 안 됩니다. 광학 장비에는 장비에 맞는 전용 태양 필터를 앞쪽에 설치해야 하므로 전문가의 안내를 따르는 것이 좋습니다.

일식과 월식이 매달 일어나지 않는 이유는 달의 움직임이 멈추거나 불규칙해서가 아닙니다. 기울어진 궤도를 따라 움직이는 달이 알맞은 위상과 위치에 도달했을 때, 평소에는 비껴가던 그림자가 다른 천체와 만나는 것입니다.

참고 자료

• 미국 항공우주국, 일식이 발생하는 배열과 달 궤도의 기울기
• 미국 항공우주국, 일식의 종류
• 미국 항공우주국, 월식의 원리와 달의 색 변화
• 미국 항공우주국, 일식 관측 안전 수칙