달 위상 변화 - dal wisang byeonhwa

6. 달의 위상

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달의 위상 변화와 달 표면의 모습이 변하지 않는 까닭을 알아봅시다.

달의 공전주기와 위상

지구를 중심으로 공전하는 달은 위치에 따라 관측되는 모양이 달라진다. 달은 공전주기와 자전주기가 같아서 삭망월(삭에서 다음 삭까지 또는 망에서 다음 망까지, 즉 달의 위상이 다시 같아질 때가지 걸리는 시간)을 기준으로 하면 29.5일이고 항성월(먼 곳의 항성을 기준점으로 하여 그 항성의 위치에서 출발하여 공전 후 다시 그 위치로 다시 돌아오는데 까지 걸리는 시간, 즉 실제로 달이 360도 공전하는데 걸리는 시간)을 기준으로 하면 27.3일이다.

삭망월이 항성월보다 좀더 게 나타나는 이유는 달이 지구 주위를 공전하는 동안 지구도 태양 주위를 공전해 가기 때문이다. 결론적으로 달은 지구 주위를 한바퀴 돌면서 자전도 한번하기 때문에 지구에서 관측할 수 있는 달의 면은 항상 같고 달의 뒤편을 지구에서는 관측할 수 없다.

월령

월령이란 달의 위상변화를 수치화 한 것으로 실제로 달의 모양을 적당하게 표현하기가 어려운데 월령을 사용하면 달의 모양을 쉽고 정확하게 나타낼 수 있는데 상이 보이지 않는 삭(그믐)을 0으로부터 처음 보이는 초승을 월령 1일로 시작하여 망(보름)을 약 15일로 하고 다시 그믐까지를 30일로 나타낸 것이다.

월령을 정확이 계산하려면 삭망월에 해당하는 29.5일로 나누어야하므로 보름의 월령은 15일 보다 약간 작게 되지만 관측하는 데에는 큰 차이가 없다.

우리가 사용하는 음력은 그믐이 1일과 30일에 해당하고 보름이 15일로 되어있기 때문에 이를 월령으로 이해하면 쉽다. 옛 조상들은 달의 모양으로 한달을 정해서 사용했으니 결국 월령은 이와 같은 개념이 된다.

그림 6-1 월령에 따른 달의 위상

달의 관측시간 계산

달이 보름일 때는 저녁 6시에 떠서 새벽 6시 정도에 지고 이 때는 12시간 동안 밤새도록 관측이 가능하다.

초승달 부근 즉 월령이 1일 경우에는 아침 6시에 떠서 저녁 6시에 지므로 아침 해뜨기전과 저녁 해진 후 잠깐을 제외하고는 한밤중에는 관측이 불가능하게 된다.

달의 뜨는 시간을 조사해보면 매일 50분식 뜨는 시간이 늦어진다는 것을 알 수가 있다. 그 이유는 지구가 한번 자전하는(1일) 동안 달도 같은 방향으로 약 13도를 공전하기 때문에 지구가 13도를 더 자전해야 달이 뜨게 되는데 13도 자전시간이 50분정도에 해당한다.

상현일 때(월령 8일)는 대략 낮 12시 경에 떠서 밤 12시에 지게 되는데 보름달(월령 15일)일 때에는 상현을 기준으로 매일 50분씩 뜨는 시간이 늦어지게 되므로 7일 × 50분 = 350분 즉 6시간 정도 늦어지므로 보름일 때는 오후 6시에 뜨게 되는 것이다.

하현의 경우는 밤 12시에 떠서 낮 12시에 지고 하현이 점점 작아져서 그믐달로 위상이 변화할 경우에는 새벽에만 관측할 수 있다.

음력을 잘 기억하지 못할 경우에는 달을 관측할 때 달의 오른 쪽이 보이면 상현 부근의 달로 위상이 커지게 되고 왼쪽이 보이면 하현 쪽 달로 위상이 작아지게 된다.

그림 6-2 달뜨는 시간이 50분씩 늦어지는 이유

달의 위상 변화와 달 표면의 모습이 변하지 않는 까닭을 알아봅시다.

여러분들은 밤하늘에서 밝게 빛나는 달을 본 적이 있을 것입니다.

하지만 달은 스스로 빛을 내지 않습니다. 빛을 내지 않는 물체는 우리 눈에 보이지 않습니다.

그렇다면 우리는 어떻게 달을 볼 수 있는 것일까요?

바로 태양 때문입니다. 달은 태양빛을 반사시켜요. 태양은 깜깜한 우주 공간에서 전등처럼 빛나고, 달은 이 빛을 반사시켜 빛나기 때문에 우리는 달을 볼 수 있습니다.

어제 밤하늘의 달을 보았나요? 어떤 모양이었나요?

여러분이 관찰한 달은 항상 같은 모양이었나요?

https://youtu.be/-dPq_zRAAOE

https://youtu.be/-Hld5qfiXHw

◎활동1 - 달의 모양이 변하는 이유는 무엇일까? https://cls.edunet.net/play/view.do?e=XCdeGhdRF

어제 밤하늘 어떤 달이 떴는지 알고 있나요?

매일 저녁 같은 시각에 달을 관찰하면 달의 위치가 서쪽에서 동쪽으로 조금씩 이동해 가는 것을 관찰할 수 있습니다. 그리고 달의 모양도 매일 조금씩 달라지고 있습니다. 약 한 달 후에는 다시 처음 봤던 모양과 위치로 돌아가는 것을 관찰할 수 있습니다.

이렇게 한 달 동안 밤하늘에서 달의 모양이 변하는 이유는 무엇일까요?

(Q)

스타이로폼 공, 머리, 갓이 없는 전등 각각의 재료는 무엇을 의미할까요?

(A)

갓이 없는 전등은 태양을 나타내고, 하얀 스타이로폼 공은 달을 나타낸다. 그리고 우리의 머리는 지구가 되어 달의 모양을 관측하게 된다.

(Q)

우리는 어떻게 달을 볼 수 있을까요? 달의 모양은 왜 바뀔까요?

(A)

달은 지구 주위를 도는 위성으로 스스로 빛을 내지 못하는 천체이다. 그 대신 태양빛을 받는 부분만 빛을 반사하여 우리 눈에 밝게 보인다. 이런 달이 지구 주위를 한 달에 한 번 공전하기 때문에 지구에서는 달이 빛나는 일부분만을 볼 수 있고, 한 달을 주기로 달의 위상이 변하는 것이다.

(Q)

지구의 위성인 달은 지구 주위를 공전합니다. 따라서 스타이로폼 공을 들고, 달의 공전 방향에 맞추어 시계 반대 방향으로 몸을 회전합니다. 시계 반대 방향으로 몸을 회전하다가 지구-달-태양 순으로 위치했을 때 지구에서 달은 어떤 모습으로 보일까요?

(A)

달이 이 위치에 있을 때 우리는 달의 빛나는 면을 볼 수 없다. 이때 달의 위치를 삭이라고 부른다. 우리는 삭의 위치에 달이 놓을 때를 음력 1일로 정하며, 밤하늘을 봐도 달이 없기 때문에 볼 수 없다.

(삭 : 음력 1일경, 달을 볼 수 없다)

(Q)

다시 천천히 시계 반대 방향으로 공전할 때 지구에서 본 달의 모습은 어떻게 보일까요?

(A)

달이 시계 반대 방향으로 좀 더 공전하면 달의 오른쪽 일부분부터 서서히 밝아지는 것을 볼 수 있다. 이때의 달을 초승달이라고 부르며, 보통 음력 3일~4일 경에 초저녁 즈음 서쪽하늘에서 관측할 수 있다.

(초승달 : 음력 3~4일경, 초저녁(서쪽 하늘))

(Q)

다시 천천히 시계 반대 방향으로 공전할 때 지구에서 본 달의 모습은 어떻게 보일까요?

(A)

달이 공전을 계속할수록 달의 빛나는 면은 점점 넓어진다. 그리고 달의 오른쪽 빛나는 면이 원의 절반일 때의 달을 상현달이라고 부른다. 보통 상현달은 음력 7일~8일경에 초저녁 남쪽 하늘에서 떠서 자정 즘에 서쪽하늘로 집니다.

(상현달 : 음력 7~8일경, 초저녁(남쪽 하늘) ~ 자정(서쪽 하늘))

(Q)

다시 계속해서 시계 반대 방향으로 공전해보겠습니다. 공전하다가 태양 - 지구 - 달 순으로 위치했을 때, 지구에서 달은 어떤 모습으로 보일까요?

(A)

달이 이 위치에 있을 때, 달 표면 전체의 절반 정도가 빛나는 모습을 볼 수 있다. 이때를 망이라고 하며 일반적으로 보름달이라 부른다. 보름달은 보통 음력 15일 경에 해진 후부터 해 뜨기 전까지 관측할 수 있다. 초저녁 동쪽 하늘에 떠서 해 뜨기 전 서쪽 하늘로 진다.

(보름달 : 음력 15일경, 초저녁(동쪽 하늘) ~ 새벽(서쪽 하늘))

(Q)

보름달의 모습을 지나 좀 더 공전해봅시다. 지구에서 달의 모습은 어떻게 보일까요?

(A)

지금부터는 달의 빛나는 부분이 점점 줄어드는 것을 볼 수 있다. 달의 빛나는 부분이 반대쪽으로 옮겨진 것이다. 이 위치에 달이 놓이게 되면 왼쪽이 빛나는 반달을 볼 수 있다. 이때의 달을 하현달이라고 부르며 보통 음력 22일에서 23일경 자정에 동쪽 하늘에서 보이기 시작하고 해뜨기 직전에는 남쪽 하늘에서 볼 수 있다.

(하현달 : 음력 22~23일경, 자정(동쪽하늘)~새벽(남쪽하늘))

(A)

달의 빛나는 왼쪽 일부만 보이게 된다. 우리는 이때의 달을 그믐달이라고 부른다. 그믐달은 음력 27일에서 28일 경에 해 뜨기 전 동쪽 하늘에서 관측할 수 있다.

(그믐달 : 음력 27~28일경, 새벽녘(동쪽 하늘)

(A)

달을 계속 공전시키니 지구 주위를 한 바퀴 다 돌아 다시 처음의 위치로 돌아왔다. 삭의 위치에 놓인 달이 지구 주위를 한 바퀴 돌아 다시 제자리인 삭의 위치에 놓일 때까지 걸리는 시간은 약 한 달이 되며 이때는 태양과 같은 위치에 놓였기 때문에 밤하늘에서는 달을 관측할 수 없다.

(삭 : 음력 30일경, 달을 볼 수 없다.)

매일 저녁 같은 시각에 달을 관찰하면 달의 모양과 위치가 달라지는 이유를 잘 이해했나요?

오늘 밤 밖에 나가 달을 관찰해보세요.

아마 한 달이 지나면 오늘 본 달과 같은 모양의 달을 또 볼 수 있을 것입니다.