과학(20415)
Ⅲ. 태양계
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)