달은 지구의 주위를 도는 위성입니다. 달의 크기는 지구의 약 4분의 1이나 됩니다. 태양계의 다른 행성과 비교하면 지구는 어울리지 않을 만큼 큰 위성을 가지고 있는 셈입니다. 밤하늘에서 빛나는 이 신비한 천체는 지구와의 특별한 관계를 통해 우리의 삶에 영향을 미칩니다.
달의 기원
달의 기원에 대한 가장 널리 받아들여지는 이론은 ‘거대 충돌 이론’입니다. 이 이론에 따르면, 약 45억 년 전 지구와 크기가 비슷한 천체인 테이아가 충돌하여 그 잔해가 모여 달이 형성되었다고 합니다.
지구와 달의 크기 비교
지구의 반지름 약 6400km
달의 반지름 약 1700km (지구의 약 4분의 1)
달의 질량 약 7×10 19승 톤 (지구의 약 80분의 1)
태양계의 위성 중에서 5번째로 큽니다.
지구와 달의 거리는 수시로 바뀐다?
달과 지구의 평균 거리는 약 38만km입니다. 그런데 달의 공전 궤도는 완전히 동그란 원이 아니라 타원입니다. 지구에서 가정 먹 때에는 약 40만km나 됩니다.
달이 지구에 늘 같은 면을 보이는 이유는?
지구에서 보면 달은 늘 같은 면(토끼 모양이 보이는 면)만 보입니다. 그 이유는 달이 약 27일에 한 번 공전하는 동안 정확히 한 번 자전하기 때문입니다. 지구에서 보이는 달의 표면을 달의 앞면이라고 부릅니다. 다만 달이 회전하면서 회전축이 변하기 때문에(달의 칭동이라고 한다.), 지구에서 달 표면의 약 60퍼센트를 볼 수 있습니다.
고지
고지는 달 표면에서 크레이터가 많고, 하얗게 보이는 험준한 지형입니다. 하얗고 가벼운 사장암으로 어우러져 있습니다.
달의 바다
달의 바다는 크레이터가 적고, 어둡게 보이며 평평한 지형입니다. 이름은 바다이지만 실제로 물이 존재하는 것은 아닙니다. ‘대양’, ‘호수’, ‘만’ 등은 크기와 형태가 다를 뿐이지 바다와 똑같다. 검고 무거운 현무암으로 이루어져 있습니다.
크레이터
크레이터는 천체가 충돌하면서 생긴, 둥글게 움푹 파인 지형입니다. 달의 크레이터는 운석 등이 달의 표면에 부딪쳐서 생긴 것으로 짐작합니다. 달에는 대기가 없어서 운석이 많이 부딪치고, 또 비와 바람에 풍화될 일이 없고 지각변동이 일어나 사라질 일도 없기 때문에 아주 많은 크레이터가 그대로 남아 있습니다.
수직 구멍
수직 구멍은 달 표면에 뚫린 지름 50m가 넘는 거대 구멍으로 그 깊이도 수십 미터나 됩니다. 일본의 달 탐사 위성 가구야의 카메라가 최초로 영상을 감으면서 발견되었습니다.
달의 뒷면
달의 뒷면은 지구에서 보이지 않는 달의 나머지 반구면입니다. 탐사위성이 달의 뒷면을 관측할 때까지, 인류는 달의 뒷면이 어떻게 생겼는지 전혀 알지 못했습니다. 달의 뒷면은 앞면과는 아주 다르게 바다가 거의 없고 새하얗습니다.
달의 뒷면에서 눈에 띄는 바다와 크레이터
달의 남극 에이트켄 분지는 지름 약 2500km, 깊이 약 13km나 되는 달 최대의 크레이터입니다.
모스크바의 바다
잭슨 크레이터
남극 에이트켄 분지
달의 뒷면에 천문대를?
달의 뒷면에서는 지구에서 보내는 빛과 전파가 완전히 차단됩니다. 게다가 달에는 망원경의 가장 큰 적인 대기가 없습니다. 그래서 달의 뒷면은 천체 관측에 가장 적합한 곳입니다.
기조력
기조력(조석력)은 바다의 ‘조수 간만의 차’ 를 일으키는 원인이 되는 힘입니다. 조수간만의 차는 지구에 미치는 달의 인력(중력)이 달과 가까운 쪽은 커지고 달과 먼쪽은 작아지기 때문에, 그리고 지구가 달의 중력에 의해 ‘흔들리면서’ 원심력이 작용하기 때문에 일어납니다.
달이 지구의 중력으로 회전하는 것처럼 지구도 조금은 달의 중력으로 돌고 있습니다.
기조력 때문에 달이 지구에서 멀어집니다?
조수간만의 차이 때문에 바닷물이 이동하면 해저와의 사이에 마찰이 일어나 지구의 자전에 제동이 걸리고, 지구의 자전 속도가 느려집니다 (10만년에 1초 정도). 그러면 달의 공전 반경이 커지면서 달이 지구로부터 멀어진다. 달은 매년 2~3cm씩, 지구로부터 멀어지고 있습니다.
달의 위상
달의 스스로 빛을 내지 못하고 태양 빛을 받아 빛나는데 달은 지구의 주위를 공전하고 있기 때문에 지구에서 달을 보면 달이 태양 빛을 받아 빛나는 부분이 시시각각 다르게 보입니다. 이를 달의 위상이라고 합니다.
달의 어두운 부분이 어렴풋이 보인다?
달의 어두운 부분이 어렴풋이 보일 때가 있습니다. 지구가 태양빛을 반사해서 그 빛이 달에 닿기 때문인데, 이를 지구조라고 부릅니다.
월식
월식은 달이 지구 그림자에 가려지는 현상입니다. 달이 지구 그림자에 완전히 가려지는 개기 월식과 달의 일부만 가려지는 부분 월식이 있습니다.
보름달 일때 마다 월식이 일어나지 않는 이유는?
월식이 일어날 때, 지구에서 보면 달은 ‘보름달’의 위치에 있습니다. 그런데 달의 공전 궤도는 지구 공전 궤도(지구가 태양의 주위를 도는 궤도)에 대해 약 5도 기울어져 있기 때문에 보름달일 때에도 달은 지구 그림자가 미치는 곳으로부터 살짝 빗나가 있는 경우가 많습니다. 달의 공전 궤도와 지구의 공전 궤도가 완전히 겹칠 때에만 월식이 일어납니다.
거대충돌
달이 어떻게 탄생했는지는 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다. 여러 가지 가서 중 가장 유력한 것은 지구 형성 초기에 화성 크기의 원시 행성이 충돌하면서 우주에 흩어진 파편들이 다시 모여 달이 되었다는 ‘거대 충돌설’ 입니다.
달의 기원을 둘러싼 여러 가지 가설
형제설(집적설) 태양계 안을 떠돌던 작은 행성들이 모이면서 달과 지구가 동시에 탄생했습니다.
친자설(분열설) 옛날에는 지구가 빠른 속도로 자전했는데 거기서 튀어나온 물질이 달이 되었습니다.
타인설(포획설) 다른 곳에서 형성된 달이 지구의 중력에 붙잡혔습니다.
달은 겨우 한달 만에 탄생했다?
컴퓨터 시뮬레이션 결과, 거대 충돌이 일어나 산산이 흩어진 암석들이 다시 모여 달이 되기까지 약 한달에서 1년이라는 짧은 기간이 걸렸다고 합니다.
원시 지구에 화성 크기의 원시 행성의 기울기 45도의 각도로 충돌했습니다.
원시 행성의 암석들이 흩어졌습니다.
흩어진 암석끼리 충돌과 합체를 반복하면서 성장했습니다.
한달에서 1년 사이에 달이 탄생했습니다.
‘수차례에 걸친 작은 천체의 충돌’로 작은 달이 아주 많이 형성되었고, 그 달들이 궤도상에서 충돌과 합체를 반복하면서 현재 크기의 달이 되었다는 새로운 가설도 2017년에 발표되었습니다.
현재와 미래의 달 탐사
현재 여러 나라가 달 탐사 프로그램을 진행 중입니다. 이러한 탐사는 달의 자원, 잠재적인 식민지화 가능성, 그리고 우주 탐사의 더 넓은 범위에 대한 연구에 중요한 기여를 하고 있습니다.
달, 인류에게 던지는 메시지
달은 인류에게 과학적, 문화적으로 중요한 의미를 지닙니다. 달 탐사는 인류의 호기심과 탐험 정신을 상징하며, 우주에 대한 우리의 이해를 넓히는 데 기여하고 있습니다.
달과 인류의 미래
달은 인류가 우주를 탐험하는 데 있어 중요한 발판이 될 수 있습니다. 달의 자원 활용과 장기적인 거주 가능성 연구는 인류의 우주 탐사 능력을 한층 더 발전시킬 수 있습니다.
오늘은 신비로운 지구의 위성 달에 대해 알아보았습니다. 달은 지구와 인류에게 매우 특별한 존재입니다. 과학적 탐사와 문화적 영감의 원천으로서, 달은 우리에게 끊임없이 새로운 지식과 경이로움을 제공합니다. 인류의 달 탐사는 계속해서 진행될 것이며, 이를 통해 우리는 우주와 인간의 위치에 대해 더 깊이 이해하게 될 것입니다. 달은 앞으로도 우리의 상상력을 자극하고, 새로운 가능성의 문을 열어줄 것입니다.
다음에 좀 더 재미있는 과학으로 돌아오겠습니다.