일본 토호 스튜디오의 고전 SF 영화 ‘디스트로이 올 몬스터즈’는 인류가 1999년까지 달을 식민지화할 것이라고 예측했습니다. 말할 필요도 없이 그런 일이 일어나지 않았으며 수년이 지난 지금도 여전히 그런 일은 일어나지 않았습니다. 그러나 영구적인 달 전초기지나 정착지 건설의 타당성에 대해 진지한 논의가 있어 왔습니다. (예를 들어 2016년에 발표된 일련의 과학 논문에서는 작은 달 기지가 빠르면 2022년에 100억 달러의 비용으로 완료될 수 있다고 주장했습니다.)
그곳에 정착한 사람들의 삶이 어떨지 상상해 보세요. 그들이 익숙해져야 할 많은 것 중에는 지구의 달이 경험하는 길고 추운 밤이 있습니다. 그러나 추운 기온에도 불구하고 일부 달 지역은 밤에 밝게 빛납니다. 닐 암스트롱의 발자취를 따르기를 꿈꾸는 사람들을 위해 음력 밤과 낮에 대한 짧은 가이드를 소개합니다.
위상과 면
달의 영원한 어두운 면은 없습니다. 그러나 달의 한 면은 결코 지구와 정면으로 마주하지 않는 면이 있습니다. 달은 27.32일마다 (우리가 고향 행성에서 볼 수 있는 별을 기준으로) 우리 행성 주위를 360도 완전한 궤도로 돌고 있습니다. 이는 달이 자체 축을 중심으로 한 바퀴 회전하는 데 걸리는 시간과 같습니다. 종합해 보면, 이 두 가지 요소는 왜 달의 한쪽 면만 우리를 향하고 있고 달 표면의 약 41%가 지구에 있는 별을 관찰하는 사람들에게 전혀 보이지 않는 이유를 설명합니다.
그러나 달이 특정 순간에 궤도 어디에 있든 달의 절반은 지속적으로 태양에 의해 조명됩니다. 태양과 지구의 상대적 위치에 따라 달의 위상이 결정됩니다. 이제 세 몸체가 모두 일직선으로 배열되었다고 가정해 보겠습니다. 또한 달이 지구와 태양 사이에 있다고 가정해 봅시다. 그러한 상황에서 달의 가까운 쪽은 햇빛을 전혀 받지 못합니다. 그리고 우리의 관점에서는 어두워지는 것처럼 보입니다. 이 단계를 ‘초승달’이라고 합니다.
‘보름달’은 달과 태양이 지구의 반대편에 떨어질 때 발생합니다. 방해받지 않는 태양광의 이점으로 달 궤도의 이 지점에서 가까운 쪽 전체가 달처럼 빛납니다.
밤으로의 긴 하루의 여행
달이 지구 주위의 새로운 공전을 완료한 후 태양이 달 지평선의 동일한 지점으로 돌아오는 데 걸리는 시간을 ‘일’로 정의하면 모든 음력 하루는 지구 기준으로 29.5일 동안 지속됩니다. 이는 모든 궤도에서 달이 2주 남짓의 일광 시간과 동일한 양의 밤 시간을 갖는다는 것을 의미합니다. 즉, 달의 거의 모든 지점에서는 2주 동안 계속해서 낮이 있고 2주 동안 계속해서 어둠이 이어집니다.
극 근처에서 흥미로운 예외를 찾을 수 있습니다. 지구는 자전축을 중심으로 23.5도 기울어져 있지만 달의 축 기울기는 1.6도에 불과합니다. 따라서 위성의 축은 태양광이 태양에서 달까지 이동하는 경로와 거의 수직입니다. 달의 극 근처에는 바닥이 20억년 이상 햇빛을 받지 못한 깊은 분화구가 있습니다. 그들은 문자 그대로 ‘태양이 비치지 않는 곳’입니다.
열을 유지할 대기가 없으면 달의 낮에서 밤으로의 전환 동안 달의 온도는 미친 듯이 변동합니다. 달의 표면은 태양광에 의해 조명되는 동안 화씨 260도(섭씨 127도)까지 뜨거울 수 있습니다. 그러나 표면이 어두워지면 온도가 화씨 -280도(섭씨 -173도)까지 급락할 수 있습니다.
다행스럽게도 달의 극한 온도를 겪은 우주비행사는 없습니다. NASA의 아폴로 임무는 1969년부터 1972년까지 닐 암스트롱과 다른 11명의 사람들을 달에 보냈습니다. 이 용감한 탐험가들은 모두 달이 밝아진 달의 새벽 직후 그곳에 착륙했지만 표면 온도는 아직 무더운 한낮의 정점에 도달하지 않았습니다. 우주비행사 모험에서는 타이밍이 가장 중요합니다.
밝은 면을 보다
우주는 무한한 관점이 존재하는 곳입니다. 우리가 집과 뒷마당에서 달의 위상을 관찰하는 것처럼, 달의 가까운 쪽에 서 있는 우주비행사는 지구가 쇠퇴하고 밀랍이 되는 것을 볼 것입니다. 이 지구 단계 주기는 모든 사람에게 친숙한 달 단계와 정반대입니다. 예를 들어, 방금 언급한 달의 우주 비행사가 보름달 밤에 별을 관찰했다면 우리의 푸른 행성은 거의 완전히 어두워질 것입니다.
반대로, 지구가 가득 차 있는 것처럼 보이면 달의 가까운 쪽 밤 달 표면이 극적으로 밝아집니다. 달빛은 위성 표면에 반사된 햇빛에 불과하다는 것을 알고 계실 것입니다. 우리 행성은 거의 같은 방식으로 햇빛을 반사합니다. 사실, ‘보름달 지구’는 지구에서 보름달이 보는 것보다 달에서 43~55배 더 밝게 보입니다.
대지광은 우리가 집이라고 부르는 푸른 행성의 사막, 구름, 만년설에서 반사된 햇빛에 부여된 이름입니다. 이 현상이 실제로 일어나는 것을 보기 위해 우주복을 입거나 망원경을 구입할 필요는 없습니다. 초승달 단계 동안 달 표면의 C자형 조각이 밝게 빛납니다. 그러나 달의 나머지 부분도 육안으로는 희미하게 보일 수도 있습니다. 그러한 가시성은 오래된 흙광 덕분에 가능해졌습니다.
지구의 반사된 햇빛은 낮이든 밤이든 관계없이 일반적으로 달 근처의 사물을 밝고 밝게 유지합니다. 실제로 달의 이 부분에서 대부분의 밤은 우리 고향 행성의 밤보다 훨씬 더 밝습니다. (그러나 월식 중에는 달 표면의 가까운 쪽이 눈에 띄게 어두워집니다.)
위성에는 대기가 없기 때문에 태양이 떴을 때에도 달의 양쪽에서 별이 항상 보입니다. 물론, 달이 축을 중심으로 회전하고 지구 궤도를 돌면서 하늘을 가로질러 다양한 별들이 보입니다. 그러나 달에서 보면 별들이 반짝이는 것처럼 보이지 않습니다. ‘천문적 섬광’이라고도 알려진 반짝임은 지구 대기로 인해 발생하는 착시현상입니다. 별빛을 방해하는 지구와 같은 대기가 없기 때문에 달에서는 별이 반짝거리지 않습니다.
누가 알겠습니까? 아마도 머지않아 달에 거주하는 정착민들은 별이 가득한 달밤에 지구의 빛나는 빛을 만끽하게 될 것입니다.
자주 묻는 질문
달에서의 하루를 뭐라고 부르나요?
달의 하루를 ‘음력일’이라고 합니다.
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