식은 왜 달마다 일어나지 않는가?

 

<식은 왜 일어나는가?>에서 식은 지구와 달과 해가 우주 공간에서 거의 한 줄로 늘어설 때 일어난다고 했습니다. 그렇다면, 식은 달의 위상이 합삭이거나 보름이면 일어날 수 있을 것 같습니다. 하지만, 달의 위상이 합삭이거나 보름일 때, 이들이 일직선 상에 놓이는 것이 아니라 상대적으로 북쪽이나 남쪽으로 치우지기 때문에 모든 합삭과 보름에서 식이 일어나는 것은 아닙니다.

달이 지구 둘레를 공전하는 궤도는 백도, 지구가 해 둘레를 공전하는 궤도는 황도라고 합니다. 백도면과 황도면이 완전히 나란하다면, 합삭과 보름 때 항상 식이 일어납니다. 하지만, 백도는 황도에 대해 5.1° 가량 기울어져 있습니다. 이 때문에 달은 때로 황도면에 위치하기도 하지만 황도의 북쪽이나 남쪽에 치우쳐져 위치하는 경우가 많습니다. 달이 황도면에 가까이 위치해 있을 때에만 식이 일어날 수 있습니다.

 

이러한 이유로, 달의 위상이 합삭일 때 달의 그림자는 지구 표면에 드리워지기도 하지만, 대개 지구의 북쪽이나 남쪽으로 스쳐 지나갑니다. 지구에 드리워지는 경우에만 일식이 일어날 수 있습니다. 마찬가지로, 달의 위상이 보름일 때 지구의 그림자는 달의 표면에 드리워지기도 하지만 달의 북쪽이나 남쪽으로 스쳐지나는 경우가 많습니다. 지구의 그림자가 달에 드리워지는 경우에만 월식이 일어날 수 있습니다.

 

 

 

그림 1. 달의 궤도인 백도면은 황도면에 대해 약 5°기울어져 있으므로, 달의 위상이 합삭일 때 달의 그림자는 대개 지구의 북쪽이나 남쪽으로 지나갑니다. 달의 위상이 보름일 때에는 달이 지구의 그림자 북쪽 또는 남쪽으로 지나서 식이 일어나지 않는 경우가 많습니다. 식은 두 면의 교선이 해를 향할 무렵에 가능하며 이런 배치는 대략 6개월 간격으로 만날 수 있습니다. 그림의 영문본 출처를 확인하지 못했습니다. (영문본 그림을 다시 그림)

 

일식과 월식은 173일을 주기로 1~3회씩 일어납니다. 또한, 6585.3일(약 18년 11일)†을 주기로 비슷한 일식과 월식이 되풀이됩니다. 비슷한 식은 달의 궤도 배치가 같고‡, 지구와 달 사이의 거리가 거의 비슷하기 때문에 발생합니다. 이처럼 비슷한 패턴의 식이 되풀이되는 현상을 사로스 순환(Saros Cycle)§이라고 합니다.

 

† 1 삭망월은 29.53059 태양일 또는 29태양일 12시간 44분이다. 사로스 순환의 한 주기는 6585.3 태양일이므로, 이는 약 233삭망월에 해당한다.

 

‡ 같은 사로스 주기의 식의 경우, 달이 자신의 궤도상의 같은 교점에 위치함을 뜻합니다.

 

§ 사로스 순환의 주기가 하루 단위로 떨어지지 않고 0.3일이 추가되기 때문에 같은 사로스 주기의 다음 번 식은 서쪽으로 24/3 = 8시간 또는 경도로 120도 이동한 지점에서 일어납니다. 따라서, 같은 사로스 주기가 비슷한 지역에서 일어나려면 54년 34일을 기다려야 합니다. 올해의 개기일식과 비슷한 식이 아시아 지역에서 발생한 것은 지난 1955년 6월 20일의 일입니다. 아시아 지역에서 이번의 일식과 비슷한 식을 다시 보려면 2063년 8월 24일까지 생존해야 합니다. 이번에 개기일식을 보는 열살먹은 어린이라면 54년 후인 예순 네살에 이런 일식을 다시 보게 될 것입니다.

올해 7월 22일의 개기일식은 사로스 136에 해당하며, 1991년 7월 11일의 일식과 같은 사로스 번호를 갖습니다. 사로스 136에 해당하는 다음 일식은 2027년 8월 2일에 발생합니다. 이들은 모두 비슷한 달의 궤도 배치에서 발생합니다. 

참고 문헌

NASA Eclipse Bulletins, http://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEpubs/bulletin.html

 

 

푸른행성의 과학, http://www.skyobserver.net/