태양이 사라지고 달이 붉게 물드는 신비로운 천문 현상. 일식과 월식은 태양, 지구, 달이 일직선으로 배열될 때 일어나는 우주의 정밀한 춤입니다. 고대인들이 두려워했던 이 현상의 과학적 원리와 관측 방법을 알아봅니다. 오늘은 일식과 월식의 원리, 하늘의 드라마에 대해서 살펴보겠습니다.
우주의 정렬이 만드는 그림자 쇼
2017년 8월 21일, 북미 대륙을 가로지르는 거대한 그림자가 지나갔다. 개기일식이었다. 오리건부터 사우스캐롤라이나까지 약 110킬로미터 폭의 띠 안에서 태양이 완전히 사라졌다. 한낮이 밤처럼 어두워졌다. 별들이 나타났고, 기온이 떨어졌고, 동물들이 혼란스러워했다. 수천만 명이 이 장관을 보기 위해 모였다. 교통이 마비됐고, 호텔이 만원이었다. 평생에 한두 번 볼까 말까 한 천문 현상이었다. 일식은 달이 태양을 가릴 때 일어난다. 달이 지구와 태양 사이를 지나가며 그림자를 드리운다. 이 그림자가 지구 표면에 닿으면 그 지역 사람들은 태양이 가려지는 걸 본다. 놀라운 우연이 있다. 태양은 달보다 400배 크다. 하지만 400배 더 멀리 있다. 그래서 하늘에서 거의 같은 크기로 보인다. 이 완벽한 비율 덕분에 달이 태양을 정확히 가릴 수 있다. 태양계 다른 행성에선 이런 일식을 볼 수 없다. 지구만의 특권이다. 월식은 반대다. 지구가 태양과 달 사이에 끼어들 때 일어난다. 지구 그림자가 달을 가린다. 달은 스스로 빛을 내지 않고 태양빛을 반사한다. 지구 그림자에 들어가면 빛을 받지 못해 어두워진다. 하지만 완전히 검게 되진 않는다. 붉게 물든다. 지구 대기가 햇빛을 굴절시켜 붉은빛만 달에 닿기 때문이다. 블러드문이라 부른다. 고대인들은 일식과 월식을 두려워했다. 태양이 사라지거나 달이 피처럼 붉어지면 불길한 징조로 여겼다. 용이 태양을 삼킨다고 믿었다. 중국에선 북을 쳐서 용을 쫓아냈다. 바빌로니아인들은 기원전 8세기부터 일식을 예측했다. 사로스 주기를 발견한 것이다.
개기일식, 부분일식, 금환일식의 차이
일식에는 세 가지 종류가 있다. 개기일식, 부분일식, 금환일식이다. 개기일식은 달이 태양을 완전히 가리는 것이다. 달 그림자의 가장 어두운 부분인 본영이 지구에 닿을 때 일어난다. 본영 안에 있는 사람들은 태양이 완전히 사라지는 걸 본다. 코로나가 보인다. 태양 대기의 바깥층인 코로나는 평소엔 태양 본체가 너무 밝아 보이지 않는다. 개기일식 때만 맨눈으로 볼 수 있다. 하얀빛의 광채가 태양 주위를 감싼다. 프로미넌스도 보인다. 태양 표면에서 솟구치는 거대한 홍염이다. 개기일식은 몇 분밖에 지속되지 않는다. 가장 길어야 7분 반이다. 보통 2~3분이다. 본영이 빠르게 움직이기 때문이다. 시속 수천 킬로미터로 지구 표면을 가로지른다. 부분일식은 달이 태양 일부만 가리는 것이다. 반영 안에 있는 사람들이 본다. 태양이 초승달 모양으로 깎여 보인다. 개기일식이 일어나는 곳 주변 수천 킬로미터 범위에선 부분일식이 관측된다. 금환일식은 달이 태양 중심을 가리지만 완전히 덮지 못하는 것이다. 달이 지구에서 가장 먼 지점에 있을 때 일어난다. 달이 작아 보여서 태양을 다 가리지 못한다. 태양의 가장자리가 고리처럼 남는다. 불의 고리라 부른다. 코로나는 보이지 않는다. 태양 가장자리가 여전히 밝게 빛나기 때문이다. 월식도 세 종류다. 개기월식, 부분월식, 반영월식이다. 개기월식은 달 전체가 지구 본영에 들어갈 때다. 달이 붉게 물든다. 지구 대기를 통과한 붉은빛이 달을 비추기 때문이다. 석양이 붉은 것과 같은 원리다. 파란빛은 산란되고 붉은빛만 통과한다. 개기월식은 일식보다 오래 지속된다. 최대 1시간 40분까지 갈 수 있다. 지구 그림자가 달보다 훨씬 크기 때문이다. 부분월식은 달 일부만 지구 본영에 들어가는 것이다. 달의 일부분이 어두워진다. 반영월식은 달이 지구 반영만 지나가는 것이다. 약간 어두워지지만 뚜렷하지 않다. 잘 안 보인다.
사로스 주기와 미래의 일식
일식과 월식은 무작위로 일어나지 않는다. 정확한 주기가 있다. 사로스 주기다. 18년 11일 8시간마다 비슷한 일식이 반복된다. 고대 바빌로니아인들이 발견했다. 이 주기를 알면 일식을 예측할 수 있다. 사로스 주기가 생기는 이유는 달 궤도의 특성 때문이다. 달은 지구 주위를 타원 궤도로 돈다. 이 궤도면이 지구 공전 궤도면과 약 5도 기울어져 있다. 두 궤도면이 교차하는 점을 교점이라 한다. 일식과 월식은 교점 근처에서 삭이나 망이 일어날 때만 발생한다. 교점이 천천히 이동한다. 18.6년 주기로 한 바퀴 돈다. 이 주기들이 맞물려 사로스 주기가 만들어진다. 매년 2~5번의 일식이 일어난다. 하지만 특정 장소에서 개기일식을 보기는 매우 드물다. 평균 375년에 한 번이다. 본영이 좁은 띠를 따라서만 움직이기 때문이다. 월식은 더 자주 보인다. 지구 절반에서 동시에 볼 수 있다. 일식은 낮에만 일어나지만 월식은 밤에만 일어난다. 일식 관측은 조심해야 한다. 절대 맨눈으로 태양을 보면 안 된다. 망막이 손상된다. 특수 태양 필터를 써야 한다. 용접용 필터 14번 이상이나 전용 일식 안경을 사용한다. 선글라스론 안 된다. 개기일식 순간에만 맨눈으로 볼 수 있다. 태양이 완전히 가려진 상태에서만이다. 월식은 안전하다. 망원경이나 맨눈으로 자유롭게 관측할 수 있다. 미래의 일식도 정확히 예측된다. 2024년 4월 8일 북미에서 개기일식이 일어난다. 멕시코에서 시작해 미국과 캐나다를 가로지른다. 2027년 8월 2일엔 이집트와 사우디아라비아에서 개기일식이 보인다. 한반도에서 다음 개기일식은 2035년 9월 2일이다. 북한 일부 지역에서 볼 수 있다. 2063년엔 한반도 전역에서 개기일식을 볼 수 있다. 일식과 월식은 과학의 승리다. 한때 공포의 대상이었지만 이제 정확히 예측하고 이해한다. 천문학자들은 수천 년 후의 일식까지 계산한다. 우주의 질서를 보여주는 아름다운 현상이다.