과학(20415)

. 태양

6.일식과 월식

일식과 월식이 일어나는 원리를 알아봅시다.

생각열기

여러분들은 위와 같은 뉴스 또는 기사를 접한 적이 있을 것입니다.

달이 태양을 가리는 현상, 또는 달이 가려지는 현상은 어떻게 일어나는 것일까요?


탐구하기

◎활동1 - 달이 태양을 삼키다! 일식!

일식은 지구-달-태양이 일직선에 놓일 때 발생하는 현상으로 달이 삭의 위치에 있을 때 발생합니다. 달이 지구와 태양 사이를 이동하면서 지구에 도달하는 태양 빛의 일부 또는 전부를 차단할 때 발생됩니다. 달은 태양보다 실제 크기가 매우 작지만 지구에 가까이 있습니다. 그리고 태양은 달보다 약 400배 정도 크지만 지구로부터 거리가 약 400배 정도 멀기 때문에 하늘에서 보이는 달과 태양의 크기는 거의 같아보입니다. 이런 이유 때문에 달이 태양을 가리는 일식 현상을 지구에서 볼 수 있습니다.

(Q)

보름달의 모습을 지나 좀 더 공전해봅시다. 지구에서 달의 모습은 어떻게 보일까요?

(A)

지금부터는 달의 빛나는 부분이 점점 줄어드는 것을 볼 수 있다. 달의 빛나는 부분이 반대쪽으로 옮겨진 것이다. 이 위치에 달이 놓이게 되면 왼쪽이 빛나는 반달을 볼 수 있다. 이때의 달을 하현달이라고 부르며 보통 음력 22일에서 23일경 자정에 동쪽 하늘에서 보이기 시작하고 해뜨기 직전에는 남쪽 하늘에서 볼 수 있다.

(하현달 : 음력 22~23일경, 자정(동쪽하늘)~새벽(남쪽하늘))

(Q) 그렇다면 일식은 달이 삭의 위치에 있을 때 발생하는데 매월 볼 수는 없는 이유는 무엇일지 생각해봅시다.

(A)그 이유는 지구의 공전 궤도와 달의 공전 궤도가 약 5° 정도 기울어져 있기 때문이다. 달의 그림자가 너무 높으면 일식이 일어나지 않는다. 반대로 달의 그림자가 너무 낮은 경우도 일식은 일어나지 않는다. 일식은 달의 공전 궤도면과 지구의 공전궤도면이 일치했을 때 볼 수 있다.

달이 태양을 가릴 때 달은 지구상에 두 가지 유형의 그림자를 만듭니다. 하나는 좁아지고 더 어두워지는 그림자인 본그림자와 넓어지고 더 옅어지는 그림자인 반그림자입니다. 우리가 어떤 그림자 속에 서 있느냐에 따라 두 종류의 일식을 볼 수 있습니다. 먼저 개기일식은 달이 태양의 표면을 완전히 덮을 때 발생합니다. 개기일식은 우리가 본그림자 속에 서 있을 때만 볼 수 있는데 즉, 달의 그림자가 지구를 가로지르는 띠 모양의 개기일식 통과 선 중 어떤 곳에 있을 때 우리는 개기일식을 관측할 수 있습니다. 개기일식 영상을 다시 살펴보면 달은 태양의 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하므로 태양의 오른쪽부터 가려지기 시작하여 점점 더 많은 부분이 가려지는 것을 볼 수 있습니다. 그러다가 마침내 태양 전체가 가려지고 다시 태양의 오른쪽부터 서서히 보이기 시작하여 본래의 모습으로 되돌아옵니다.

(Q) 우리가 본그림자가 아닌 반그림자 속에 서 있다면 어떤 모습의 일식을 볼 수 있을까요?

(A)달이 태양의 표면의 일부만 가리고 있는 부분일식을 볼 수 있다. 우리가 반그림자 속에 서 있을 때는 개기일식은 보지 못하고 부분일식만을 관측할 수 있다.

◎활동2 - 달이 지구 그림자에 숨다! 월식!!

월식은 태양-지구-달이 일직선에 놓일 때 발생하는 현상입니다. 달이 지구와 태양 사이를 이동하면서 지구가 달에 도달하는 태양 빛의 일부 또는 전부를 차단할 때 일어나는데, 월식은 달이 망의 위치일 때 일어납니다. 그리고 보름달은 약 한 달에 한 번 볼 수 있습니다. 그 이유는 달이 지구 주위를 한 번 공전하는 시간이 약 한 달이기 때문입니다.

(Q) 보름달은 약 한 달에 한 번씩 볼 수 있지만 월식은 매달 볼 수가 없습니다. 월식을 매달 볼 수 없는 이유는 무엇일까요?

(A) 그 이유는 달의 공전 궤도와 지구의 공전 궤도가 약 5° 정도 어긋나 공전하고 있기 때문이다. 그래서 태양-지구-달이 일직선에 놓여있지 않고 지구의 그림자에 달이 지나가지 않는다. 반대로 달이 공전 궤도 아래쪽에 있어도 태양-지구-달이 일직선상에 놓이지 않아 월식이 일어나지 않는다.

지구가 태양을 가릴 때, 달에는 두 가지 유형의 그림자가 만들어지는데 반그림자로 알려진 더 넓고 옅은 그림자와 본그림자로 알려진 더 좁고 어두운 그림자입니다. 이로 인해서 두 가지 유형의 월식이 나타납니다. 달이 어떤 그림자 속을 지나가느냐에 따라 두 종류의 월식을 볼 수 있습니다.

두 종류의 월식은 개기월식과 부분월식입니다.

개기월식은 태양과 지구, 달이 완전하게 일직선으로 정렬되어 달이 지구의 본그림자 속에 들어갈 때 일어납니다. 개기월식은 붉은 레드문이 되기 때문에 매우 신비롭습니다.

(Q) 어떻게 달이 붉은 빛을 띨 수 있을까요?

(A) 태양에서 여러 파장의 빛이 나오면, 짧은 파장의 푸른 빛은 지구의 대기에 의해 바깥쪽으로 산란되고, 긴 파장의 붉은 빛은 달을 향해 안쪽으로 굴절된다. 이 붉은 빛이 달의 표면을 비춰 우리는 붉은 색의 레드문(Red Moon)을 볼 수 있게 된다.

부분월식은 태양과 지구, 달이 완벽하게 일치하지 않을 때 발생하며, 달의 일부분만 지구의 본그림자 속으로 들어갑니다. 지구의 그림자는 지구를 바라보는 달의 표면에 매우 어둡게 나타납니다. 둥근 지구의 그림자가 달 표면에 둥근 곡선을 그린 모습을 볼 수 있습니다.

개념 정리하기

1. 식현상

1) 식현상

① 한 천체가 다른 천체를 가리거나 그림자에 들어가는 현상

② 태양이 가려지는 일식, 달이 가려지는 월식 등

2) 태양과 달

① 달 : 태양보다 약 400배 작다. 지구~태양 거리보다 약 400배 가깝다.

② 태양 : 달보다 약 400배 크다. 지구~태양 거리보다 약 400배 멀다.


3) 식현상이 일어나는 까닭 : 지구가 태양 주위를 공전하고, 달이 지구 주위를 공전하면서 태양, 지구, 달의 위치 관계가 달라지기 때문

2. 일식과 월식

1) 일식

① 일식 : 태양이 달에 가려지는 현상

② 태양-달-지구 순으로 일직선상에 놓일 때 : 달의 위상이 삭일 때

2) 월식

① 월식 : 달이 지구의 그림자 속으로 들어가 가려지는 현상

② 태양-지구-달의 순으로 일직선상에 놓일 때 : 달의 위상이 망일 때

*개기 월식 때 달이 붉게 보이는 이유 : 햇빛이 지구 대기를 통과할 때 파장이 짧은 푸른 빛은 산란이 일어나 멀리까지 나아가지 못하는데 비해, 파장이 긴 붉은 빛은 산란이 거의 일어나지 않아 먼 곳까지 나아가서 지구의 본그림자 속으로 들어간 달을 비추게 된다. 따라서 이 붉은 빛이 달에 반사되어 달이 붉게 보인다.

3) 일식과 월식이 매달 사고가 망일 때마다 일어나지 않는 이유

하늘에 태양이 지나가는 길(황도)과 달이 지나가는 길(백도)이 일치하지 않고 약 5° 기울어져 있기 때문

도전하기

참고영상

내용구성: 이수영 선생님(대구덕화중)