d라이브러리

많은 사람들이 막연하게 낮에는 해가 뜨고 밤에는 달이 뜨는 것으로 알고 있는데, 이는 잘못된 고정 관념이다. 물론 해는 항상 낮에 뜨지만, 달은 새벽 오전 오후 저녁 한밤중 등 아무 때나 뜨고 진다. 예를 들어 눈썹 모양의 초승달은 아침에 해가 뜬 직후 바로 해를 따라 뜨기 때문에 해가 진 직후 서편 하늘에 잠깐 보이다 진다. 즉 초승달은 초저녁달인 것이다. 따라서 두 검객이 자정에 만나 결투를 하는 영화장면이나 깊은 밤을 배경으로 한 삽화에 초승달이 등장해서는 절대 안된다. 또한 초승달은 하늘 높이 떠 있게 그려도 안된다. 이처럼 잘못 인용되는 달의 모습을 우리 주위에서 얼마든지 발견할 수 있다. 이번 호에서는 달의 운동에 대해 정확히 알아보기로 하자.

★ 어제 밤 21시 남쪽 하늘에 달이 그림처럼 위치하고 있었다. 문제(1)-(3)은 정답에 가장 가까운 그림을 보기에서 고르고, 문제(4)는 옳으면 ○표, 틀리면 ×표 하시오.

​(1) 어제 밤 22시 달의 위치는? ( )
(2) 오늘 밤 21시 달의 위치는? ( )
(3) 오늘 밤 22시 달의 위치는? ( )
(4) 만일 달의 공전주기가 3일로 줄어들면 달은 서쪽에서 뜬다. ( )


I 정답 해설 I

지구는 하루에 한바퀴 서쪽에서 동쪽으로 자전하기 때문에 해와 달, 그리고 별은 동쪽에서 떠서 서쪽으로 진다. 하루, 즉 24시간에 3백60°를 회전하니까 1시간에 약 15°를 회전하는 셈이다. 따라서 해와 달, 그리고 별은 1시간에 15°씩 하늘에서 이동해야 한다. 따라서 문제(1)의 정답은 C가 되겠다. 달의 겉보기 지름이 각도로 약 $\frac{1}{2}$°라는 사실을 고려하면 달 지름의 약 30배 이동해 있어야 하는 것이다. 문제의 그림에서 우리가 남쪽 하늘을 보고 있으니까 왼쪽이 동쪽이 되고 오른쪽은 서쪽이 된다는 점에 주의하자.

달은 약 27$\frac{1}{3}$일 걸려서 지구를 한번 공전하므로 하루에 3백60°÷ 27$\frac{1}{3}$ ≒ 13°씩 하늘에서 움직인다. 그런데 달의 공전방향은 지구의 자전방향과 같으므로 달은 하늘에서 매일 동쪽으로 움직인다. 하지만 오른쪽 그림에서 보는 바와 같이, 지구의 자전운동이 달을 하늘에서 1시간에 15°씩이나 서쪽으로 회전시키므로, 하루에 13°씩 동쪽으로 움직이는 달의 공전운동은 이를 당할 수가 없다. 그래서 달은 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지게 되는 것이다.

하지만 달은 매일 13°씩 꾸준히 동진하므로 어제 달이 밤 8시에 지평선 위로 떠올랐다면 오늘 밤 8시에는 지평선 아래, 즉 더 동쪽으로 13°쯤 밑에 있다. 이 달이 지평선 위로 떠오르려면 13°× 4분 = 52분을 더 기다려야 한다. 왜냐하면 하늘이 1시간에 15°를 회전하니까, 1°회전하려면 약 4분 걸리기 때문이다. 즉 달은 매일 평균 52분씩 더 늦게 뜨고 진다. 따라서 문제(2)의 정답은 A가 되겠다. 즉 달은 어제 밤 21시보다 약 52분 늦게 떠서 더 동쪽에 있는 것이다. 오늘밤 22시에는 21시의 위치에서 서쪽으로 15°더 회전했으므로 어제 21시 위치에 거의 와 있을 것이다. 따라서 문제(3)의 정답은 B가 된다.

달의 공전주기가 3일로 빨라져도 지구의 자전주기보다 여전히 작으므로 달은 동쪽에서 뜬다. 따라서 문제(4)의 정답은 ×다.