월식

섬네일|alt=개기 월식|미국 웨스트버지니아주 찰스턴에서 촬영한 2014년 4월 개기월식 합성 이미지

월식(月食, Lunar eclipse)은 달이 지구의 그림자 속으로 들어가 달이 어두워지는 천문 현상이다. 이러한 정렬은 일식 주기 사이 약 6개월마다 보름달 위상에서 달의 궤도면이 지구 궤도면에 가장 가까워질 때 발생한다. 이는 태양, 지구, 달이 정확히 또는 매우 가깝게 정렬될 때(즉, 합)만 일어날 수 있으며 월식이 일어날 때 지구는 다른 두 천체 사이에 있으며 이는 달의 교점 근처에 달이 있는 보름달 밤에만 가능하다. 월식의 유형과 지속 시간은 달이 달의 교점에 얼마나 가까이 있는지에 따라 달라진다.

전 세계의 비교적 작은 지역에서만 볼 수 있는 일식과 달리, 월식은 지구가 밤인 영역 어디에서나 관측할 수 있다. 개기월식은 거의 두 시간까지 지속될 수 있는데 (개기일식은 특정 장소에서 몇 분만 지속된다), 이는 달의 그림자가 더 작기 때문이다. 또한 일식과 달리 월식은 눈 보호 장비나 특별한 예방 조치 없이 안전하게 관측할 수 있다.

달이 지구에 완전히 가려질 때("개기월식") 달은 붉은색을 띠게 되는데 이는 지구 대기 때문에 굴절된 빛만이 달 표면에서 반사되어 달 표면에 도달하는 유일한 빛이므로 행성이 달 표면에 도달하는 직접적인 햇빛을 완전히 차단하고 회절되어 긴 파장을 가진 붉은빛만 달에 닿기 때문이다. 이 빛은 푸른 빛의 레일리 산란으로 인해 붉게 보이는데, 이는 일출과 일몰이 낮 동안보다 더 주황색으로 보이는 것과 같은 이유이다.

 월식의 종류 
섬네일|지구가 가리며 드리워진 그림자의 도식도. 중심부인 본영 내에서는 행성이 직접 가는 햇빛을 완전히 가린다. 이와 다르게 외곽 부분인 반영 내에서는 햇빛이 부분적으로만 차단된다. (태양, 달, 지구의 크기나 천체 간의 거리는 실제 축척에 맞지 않는다.)

지구의 그림자는 본영과 반영이라는 두 가지 뚜렷한 부분으로 나눌 수 있다. 달의 하늘에서 태양의 시직경이 지구의 약 4분의 1이기 때문에 지구는 그림자의 중심 영역인 본영 내에서 직접적인 태양 복사를 완전히 가린다. 행성은 그림자의 외곽 부분인 반영 내에서 직접적인 햇빛을 부분적으로만 차단한다.

 반영월식 
반영월식은 달의 근일점 일부 또는 전부가 지구의 반영으로 들어갈 때 발생한다. 이 때 달의 모든 부분이 지구의 본영에 들어가지 않으며, 이는 지구를 향하는 달 표면 전체 또는 일부에서 태양이 부분적으로 가려진다는 것을 의미한다. 반영은 달 표면을 미묘하게 어둡게 만드는데, 이는 달 지름의 대부분이 지구의 반영으로 잠겼을 때만 육안으로 볼 수 있다. 반영월식의 특별한 유형은 개기반영월식으로, 이 동안 달 전체가 지구의 반영 안에 놓인다. 개기반영월식은 드물며, 전체 반영월식 중 3.2%에 불과하다. 이러한 현상이 발생하면 본영에 가장 가까운 달 부분이 달 원반의 나머지 부분보다 약간 더 어둡게 보일 수 있다.

 부분월식 
섬네일|영국 글로스터셔주에서 촬영된 2019년 7월 17일 부분월식의 후반부 위상

달의 근일점 일부가 지구의 본영으로 부분적으로 들어갈 때 부분월식이라고 알려져 있으며, 달 전체가 지구의 본영으로 들어갈 때 개기월식이 발생한다. 전자의 현상 동안 달의 한 부분은 지구의 본영에 있고, 다른 부분은 지구의 반영에 있다. 달의 평균 공전 속도는 약 로, 시간당 그 지름보다 약간 더 크므로 개기식은 거의 107분까지 지속될 수 있다. 그럼에도 불구하고 달의 가장자리와 지구 그림자의 첫 번째 접촉에서 마지막 접촉까지의 총 시간은 훨씬 더 길며 최대 236분까지 지속될 수 있다.

 개기월식 
섬네일|left|2007년 3월 4일 개기 월식의 타임랩스.

달의 근일점이 지구의 본영 그림자로 완전히 들어갈 때 개기월식이 발생한다. 본영으로 완전히 들어가기 직전 아직 직접적인 햇빛을 받고 있는 달의 굽은 가장자리가 여전히 밝기 때문에 달의 나머지 부분이 비교적으로 매우 어둡게 보인다. 달이 완전한 식에 들어서는 순간, 전체 표면은 거의 균일하게 밝아져 주변의 별이 보이기 시작한다. 나중에 달의 반대편 가장자리가 햇빛에 비치면 달 전체 중에서 아직 어두운 부분은 다시 급격하게 우리 눈에서 잘 안보이기 시작한다. 이는 지구에서 볼 때, 햇빛을 직접 받는 달 가장자리의 밝기가 일반적으로 표면의 나머지 부분보다 훨씬 더 높기 때문이다. 이는 가장자리 내의 많은 불규칙적 반사 때문인데 이러한 오돌토돌한 면에 부딪히는 햇빛은 항상 더 중앙 부분에 부딪히는 빛보다 더 많은 양으로 반사되어 돌아오기 때문에 보름달의 가장자리가 일반적으로 달 표면의 나머지 부분보다 더 밝게 보인다. 이는 볼록한 곡면 위의 우단 천의 효과와 유사하며, 관측자에게는 곡선의 중앙이 가장 어둡게 보일 것이다. 대기가 거의 없거나 전혀 없고 불규칙한 분화구 표면을 가진 모든 행성체(예: 수성)를 태양 반대편에서 볼 때에도 마찬가지이다.

 중심월식 
중심월식은 달이 지구 그림자의 중심 부근을 통과하여 반태양점에 접촉하는 개기월식이다. 이러한 유형의 월식은 더 드물게 발생하며, 전체 개기월식 중 59.6%를 차지한다.

식 발생 시 지구로부터 달의 상대적 거리는 식의 지속 시간에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 달이 원지점, 즉 궤도에서 지구로부터 가장 먼 지점에 있을 때 공전 속도가 가장 느려진다. 지구 본영의 지름은 달의 궤도 거리 변화에 따라 크게 줄어들지 않는다. 따라서 원지점 근처에서 완전히 가려진 달의 동시 발생은 개기식의 지속 시간을 늘릴 것이다.

 셀레넬리온 
섬네일|2014년 10월 8일 미니애폴리스에서 해돋이 중 관측된 2014년 10월 월식. 이 시간 동안 달과 태양 모두 관측 가능했다.

셀레넬리온 또는 셀레네헬리온이라고도 불리는 수평 월식은 태양과 월식이 일어난 달을 동시에 관측할 수 있는 장소와 시간에 발생한다. 이 현상은 해넘이 직전이나 해돋이 직후에만 관측할 수 있으며, 이때 두 천체는 하늘에서 거의 반대편 지점의 지평선 바로 위에 나타난다. 셀레넬리온은 모든 개기월식 동안 발생하지만 이는 관측자 시점에서의 경험이며, 월식 자체와 다른 특별한 행성 현상이 아니다. 일반적으로 개기월식과 동시에 거짓 일출 또는 거짓 일몰을 겪는 높은 산맥에 있는 지구상의 관측자는 이를 경험할 수 있다. 셀레넬리온 동안 달은 지구의 본영 안에 완전히 있지만, 대기 굴절로 인해 각 천체가 실제 기하학적 행성 위치보다 하늘에서 더 높게 (즉, 더 중앙에) 나타나기 때문에 달과 태양 모두 하늘에서 관측될 수 있다.

 시기 
섬네일|지구의 본영 및 반영 그림자에 대한 접촉 지점. 여기서는 달이 하강 교점 근처에 있음

개기월식의 시기는 "접촉" (지구 그림자와 접촉하는 순간)으로 알려진 시기에 따라 결정된다.

 P1 (첫 번째 접촉): 반영월식의 시작. 지구의 반영이 달의 외곽 가장자리에 닿는다.
 U1 (두 번째 접촉): 부분월식의 시작. 지구의 본영이 달의 외곽 가장자리에 닿는다.
 U2 (세 번째 접촉): 개기월식의 시작. 달 표면 전체가 지구의 본영 안에 들어간다.
 최대식: 개기월식의 절정 단계. 달이 지구 본영의 중심에 가장 가까워진다.
 U3 (네 번째 접촉): 개기월식의 끝. 달의 외곽 가장자리가 지구 본영을 벗어난다.
 U4 (다섯 번째 접촉): 부분월식의 끝. 지구의 본영이 달 표면을 벗어난다.
 P4 (여섯 번째 접촉): 반영월식의 끝. 지구의 반영이 더 이상 달과 접촉하지 않는다.

 단종 척도 
섬네일|지구 대기가 햇빛을 원뿔 모양 그림자 안으로 굴절시키기 때문에, 달은 본영을 통과할 때 완전히 어두워지지 않는다.

다음 척도 (단종 척도)는 앙드레 단종이 월식이 일어날 때 어두운 정도를 측정하기 위해 고안한 척도이다.

 L = 0: 매우 어두운 월식. 달이 거의 보이지 않으며, 특히 개기식 중반에 더욱 그러하다.
 L = 1: 어두운 월식, 회색 또는 갈색을 띤다. 세부 사항을 구별하기 어렵다.
 L = 2: 진한 붉은색 또는 녹슨 색의 월식. 중심 그림자는 매우 어둡지만, 본영의 바깥쪽 가장자리는 비교적 밝다.
 L = 3: 벽돌색 월식. 본영 그림자는 보통 밝거나 노란색 테두리를 가진다.
 L = 4: 매우 밝은 구리빛 붉은색 또는 주황색 월식. 본영 그림자는 푸른색을 띠며 매우 밝은 테두리를 가진다.

 월식 대 일식 
섬네일|320px|월식에서는 달이 종종 지구의 그림자의 두 영역을 통과한다. 직접적인 햇빛이 희미해지는 외부 반영과, 지구 대기에 의해 굴절된 간접적이고 훨씬 더 희미한 햇빛이 달을 비추어 붉은색을 띠게 하는 내부 본영이다. 이는 부분월식의 여러 노출에서 볼 수 있는데, 예를 들어 여기서는 1/80초, 2/5초, 2초 노출로 찍은 사진이다.

일식과 월식 사이에는 종종 혼동이 있다. 둘 다 태양, 지구, 달 사이의 상호작용을 포함하지만 그 상호작용 방식은 매우 다르다.

달이 본영을 통과할 때 완전히 어두워지지 않는 것은 지구 대기에 의한 햇빛의 굴절이 그림자 원뿔 안으로 들어가기 때문인데 만약 지구에 대기가 없었다면, 달은 월식 때 완전히 어두웠을 것이다. 붉은색은 달에 도달하는 햇빛이 길고 밀집된 지구 대기층을 통과해야 하기 때문에 발생하며, 빛이 지구 대기를 통과하는 과정에서 산란된다. 짧은 파장은 공기 분자와 작은 입자에 부딪히며 더 많이 산란될 가능성이 높다. 따라서 빛이 대기를 통과할 때쯤이면 짧은 파장은 지구 대기에 묶여 사라지고 대부분 긴 파장의 빛만 남아 빠져나간다. 인간의 시각은 이 빛을 붉은색으로 인식한다. 이는 해넘이와 해돋이 때 하늘이 붉은색으로 변하는 것과 같은 효과이다. 이 시나리오를 이해하는 또 다른 방법은 달에서 볼 때 태양이 지구 뒤로 지거나 (또는 뜨고) 있는 것처럼 보일 것이라는 점을 깨닫는 것이다.

굴절된 빛의 양은 대기 중 먼지나 구름의 양에 따라 달라지며, 이는 또한 다른 파장의 빛이 얼마나 많이 제거되는지(붉은 빛과 비교하여)를 제어하여 눈에 보이는 빛이 더 깊은 붉은색을 띠게 만들 수 있다. 이로 인해 달의 결과적인 구리빛 붉은색 색조는 월식마다 달라진다. 화산은 대기 중으로 많은 양의 먼지를 방출하는 것으로 유명하며, 월식 직전의 대규모 분화는 결과적인 색상에 큰 영향을 미칠 수 있다.

섬네일|크리스토퍼 콜럼버스가 월식을 예측하는 모습

 문화 속에서 

월식 (또는 다른 천체의 그림자 속의 모든 천체)의 상징은 🝶 (U+1F776 🝶)이다.

여러 문화권에서는 월식과 관련된 신화를 가지고 있거나 월식을 좋은 또는 나쁜 징조로 언급한다. 이집트인은 월식을 암퇘지가 잠시 달을 삼키는 것으로 보았고 다른 문화권에서는 월식을 마야 전통에서 재규어가 달을 삼키는 것과 같은 다른 동물이나, 중국에서 금섬이라고 알려진 신화 속의 세 발 두꺼비가 달을 삼키는 것으로 본다. 일부 문명에서는 악마가 달을 삼키는 것으로 생각했으며, 돌을 던지거나 저주를 퍼부어 이 악마를 쫓아낼 수 있다고 믿었다. 고대 그리스인은 지구가 둥글다고 정확하게 믿었으며, 월식의 그림자를 증거로 사용했다. 일부 힌두인은 월식 후에 갠지스강에서 목욕하는 것이 구원을 달성하는 데 도움이 된다고 믿는다.

 잉카 
마야인들과 비슷하게 잉카인은 월식이 재규어가 달을 먹을 때 발생한다고 믿었고, 이것이 피의 달이 붉게 보이는 이유라고 생각했다. 또한 재규어가 달을 다 먹으면 내려와 지구상의 모든 동물을 잡아먹을 수 있다고 믿었기 때문에, 재규어를 쫓아내기 위해 창을 들고 달을 향해 소리쳤다.

 메소포타미아인 
고대 메소포타미아인은 월식이 달이 일곱 악마에게 공격당할 때 발생한다고 믿었다. 그러나 이 공격은 달에 대한 단순한 공격이 아니었다. 메소포타미아인은 하늘에서 일어나는 일과 땅에서 일어나는 일을 연관시켰고, 메소포타미아의 왕이 땅을 대표했기 때문에 일곱 악마는 왕을 공격하는 것으로 여겨졌다. 왕에 대한 이러한 공격을 막기 위해 메소포타미아인은 누군가 왕을 흉내 내어 진짜 왕 대신 공격받도록 했다. 월식이 끝나면 대리 왕은 사라지게 했다 (아마도 중독으로 추정됨).

 중국 
일부 중국 문화권에서는 사람들이 용이나 다른 야생 동물이 달을 물어뜯는 것을 막기 위해 종을 울리곤 했다. 19세기 월식 동안 중국 해군은 이러한 믿음을 가지고 바다에 포격을 가했다. 주나라 ( 기원전 1046–256년) 시대의 시경에서는 어둠에 잠긴 붉은 달의 모습이 기근이나 질병을 예고한다고 믿어졌다.

 블러드 문 

섬네일|2022년 5월 15일 월식 중 개기식. 직접적인 햇빛은 지구에 차단되며, 달에 도달하는 유일한 빛은 지구 대기에 굴절된 햇빛으로, 붉은색을 띠게 한다.

특정 월식은 대중 매체에서 "블러드 문"으로 언급되지만, 이는 과학적으로 인정된 용어가 아니다. 이 용어에는 두 가지 별개이지만 중첩되는 의미가 부여되었다.

그 의미는 일반적으로 지구 관측자에게 완전히 가려진 달이 띠는 붉은색과 관련이 있다. 햇빛이 지구의 대기를 통과할 때, 기체층은 빛을 걸러내고 굴절시켜 가시광선 스펙트럼의 녹색에서 보라색 파장이 붉은색보다 더 강하게 산란되게 함으로써 달이 붉게 보이도록 만든다. 이는 태양 광선이 지구를 감싸고 달에서 반사될 수 있기 때문에 가능하다.

 발생 

섬네일|지구가 태양 주위를 공전함에 따라 달의 궤도면의 대략적인 축 평행성 (황도|지구 궤도면에 대해 5도 기울어져 있음)은 지구에 대한 달의 교점의 공전을 초래한다. 이로 인해 약 6개월마다 일식 주기가 발생하며, 이 기간 동안 신월 위상에서 일식이, 보름달 위상에서 월식이 발생할 수 있다.

매년 월식은 세 번 이상 발생하지 않으며, 어떤 해에는 전혀 발생하지 않을 수도 있다. 개기월식은 부분월식보다 흔하지 않다. 기원전 2000년부터 기원후 3000년까지 5,000년 동안 월식의 36.3%는 반영월식, 34.9%는 부분월식, 28.8%는 개기월식이다. 식의 날짜와 시간을 알면, 사로스와 같은 식 주기를 사용하여 다가오는 식의 발생을 예측할 수 있다. 11년 18일 동안 지속되는 사로스 주기 동안 일반적으로 70회의 식이 발생하며, 그 중 29회는 월식이다. 식은 달 궤도의 노드 근처를 태양이 지나가는 것처럼 보일 때, 즉 식 주기 동안에만 발생한다.

 달에서 본 모습 

섬네일|right|350px|뤼시앵 뤼도의 그림으로, 달 표면에서 본 일식이 어떻게 보일지 보여준다. 달 표면은 지구 가장자리에서 지구 대기를 통해 굴절된 햇빛만 쬘 수 있기 때문에 붉게 보인다. 이는 이 그림의 하늘에 묘사되어 있다.

월식은 달에서는 일식이다. 이 현상은 지구의 대기를 어두운 지구 주위에 붉은 고리처럼 보이게 한다. 이러한 현상 중 하나는 1967년 서베이어 3호 카메라에 포착되었다. 두 번째 현상은 2025년 블루 고스트 미션 1이 컬러로 촬영했다. 월식이 일어나는 위상인 보름달 동안 지구의 밤은 달과 그 달빛에 의해 밝혀진다.

 같이 보기 
 월식 목록 및 21세기 월식 목록
 합삭
 달 착시
 달 궤도 (용어)
 일식
 역사와 문화 속의 일식

 각주 

 참고 문헌 

 

 추가 자료 
Bao-Lin Liu, Canon of Lunar Eclipses 1500 B.C.-A.D. 3000. Willmann-Bell, Richmond VA, 1992
Espenak, F. Thousand Year Canon of Lunar Eclipses 1501 to 2500, Astropixels Publishing, Portal AZ, 2014

 외부 링크 

 Lunar Eclipse Essentials: video from NASA
 Animated explanation of the mechanics of a lunar eclipse , University of South Wales
 U.S. Navy Lunar Eclipse Computer 
 NASA Lunar Eclipse Page
 Search among the 12,064 lunar eclipses over five millennium and display interactive maps
 Lunar Eclipses for Beginners
 Tips on photographing the lunar eclipse from New York Institute of Photography 

분류:천문 현상
분류:식현상
분류:달 관측