달의 위상이 변하는 이유는? 초승달과 보름달 차이

 어두운 밤하늘을 밝혀주는 달은 매일 밤 그 모양이 바뀌는데요. 어떤 날은 눈썹처럼 얇은 초승달로 또 어떤 날은 반원 모양의 반달로, 또 어떤 날은 둥글고 환한 보름달로 우리의 머리 위에 떠오릅니다. 과거 사람들은 달이 차고 기우는 모습을 보며 신의 섭리나 마술이라고 생각하였는데요. 과학이 발달하면서 이것이 우주의 공간속에서 움직이는 별들처럼 아주 정교한 그림자놀이로 설명하고 있습니다.

달이 지구를 한바퀴 도는 데 걸리는 시간을 찾아보면 27.3일과 29.5일 두가지가 나와 있어 많은 학생들을 혼란스럽게 만드는데요. 과연 달의 진짜 공전 주기는 무엇일까요? 오늘은 달의 위상이 변하는 이유와 근본적인 과학적 원리, 삭망월과 항성월의 차이를 설명해드리려고 합니다.

달의 모양이 변하는 근본적인 이유

달의 모양이 변하는 이유를 이해하려면 먼저 우주의 빛에 대한 한 간지 중요한 사실을 알아야 하는데요. 바로 달은 스스로 빛을 내지 못하는 천체하는 점입니다. 우리가 보는 밝은 달빛은 달이 스스로 뿜어내는 빛이 아니라 태양에서 날아오는 엄청난 빛이 달의 표면에 부딪혀서 거울처럼 반사된 것입니다. 어두운 방 안에서 손전등으로 축구공을 비추면 빛을 받는 한쪽 면만 밝게 빛나는 것과 같습니다.

그렇다면 왜 매일 보이는 밝은 면의 크기가 달라질까요? 그것은 달이 지구 주위를 도는 공전을 하기 때문인데요. 달이 지구 주위를 궤도를 따라 이동하면서 태양, 지구, 달 세 천체가 이루는 각도가 달라져서 입니다. 우리는 지구에 고정되어 있고, 달이 태양 빛을 받는 각도가 달라지는 과정으 시시각각 관찰하고 있는 셈이지요.

달의 위상 변화 과정

달이 지구를 한 바퀴 도는 동안 태양 빛을 반사하는 면적이 우리 눈에 어떻게 보이는지 위상 변화를 순서대로 알려드리겠습니다.

• 삭: 달이 태양과 지구 사이에 일직선으로 들어간 상태입니다. 달의 뒷면만 태양 빛을 받고 지구를 향한 앞면은 그림자에 가려져 있어 우리 눈에 달이 아예 보이지 않습니다.
• 초승달: 삭에서 며칠이 지나 달이 궤도를 조금 이동하면, 오른쪽 끝부분만 얇게 햇빛을 받아 눈썹 모양으로 빛나기 시작합니다.
• 상현달: 달이 태양과 지구를 기준으로 직각 위치에 도달하면 지구에서는 달의 오른쪽 절반이 밝게 빛나는 반달을 볼 수 있습니다.
• 망. 보름달: 지구가 태양과 달 사이에 위치하게 되면 태양 빛이 달의 앞면 전체를 정면으로 비추게 됩니다. 이떄 우리 눈에는 완전히 둥글고 환한 보름달로 보입니다.
• 하현달: 보름달을 지나 다시 달이 반대면 직각 위치로 오면 이번에는 달의 왼쪽 절반이 밝게 빛나는 반달이 됩니다.
• 그믐달: 다시 삭으로 돌아가기 직전에 왼쪽 끝부분만 얇게 남아있는 상태입니다.

달이 한 바퀴 도는 진짜 시간은?

달의 위상 변화를 배우다 보면 지구과학 책에 두 가지 헷갈리는 공전 주기 개념이 등장합니다. 바로 항성월과 삭망월입니다. 이 둘은 기준점을 어디에 두느냐에 따라 달라집니다.

진짜 360도를 도는 시간 항성월

항성월은 저 멀리 우주에 멈춰있는 별을 기준점으로 삼아 측정한 달의 진짜 공전 주기입니다. 달이 지구 주위를 정확히 360도 한 바퀴 도는 데 걸리는 물리적인 시간으로 약 27.3일이 걸립니다. 즉 달의 진짜 1년은 27.3일인 셈입니다.

달의 모양이 제자리로 돌아오는시간 삭망월

반면 삭망월은 우리의 눈에 보이는 달의 위상을 기준으로 삼은 주기입니다. 보름달에서 다음 보름달이 뜰 때까지 혹은 삭에서 다음 삭이 될 떄까지 걸리는 시간으로 약 29.5일이 소요되는데요. 우리가 쓰는 음력 달력이 보통 29일이나 30일로 끝나는 이유가 바로 삭망월을 기준으로 만들었기 때문입니다.

왜 2.2일의 차이가 발생할까요?

그렇다면 왜 달이 한 바퀴 도는데 (27.3일) 걸리는 시간과 모양이 원래대로 돌라오는 데(29.5일) 걸리는 시간에 차이가 발생하는 것일까요?

그 이유는 지구 역시 태양 주위를 가만히 멈춰있지 않고 공전하며 앞으로 이동하기 때문입니다. 이해하기 쉽게 마라톤 경기에 비유해 볼게요. 달이 지구를 한 바퀴 도는데 27.3이리 걸렸습니다. 그런데 그 기간동안 결승선인 지구도 태양을 따라 앞으로 이동을 해버립니다. 따라서 달은 지구와 태양이 일직선을 이루는 처음의 똑같은 각도를 맞추기 위해 지구가 움직인 거리만큼 더 이동을 해야 하는 것인데요. 이 추가적이 시간 2.2일이 더해져 삭망월이 29.5일이 되는 것입니다.

매일 밤 하늘에서 펼쳐지는 우주의 그림자 놀이, 달의 위상 변화와 공전 주기를 3가지로 요약해 드릴게요.

달은 스스로 빛을 내지 못하며 지구 주위를 공전함에 따라 태양 빛을 반사하는 각도가 달라져 위상이 매일 변합니다.

달이 우주 공간에서 지구 주위를 정확히 360도 한 바퀴 도는 물리적 시간은 항성월로 약 27.3일 입니다.

달이 지구를 27.3일 동안 도는 사이 지구도 태양 주위를 이동하기 때문에 달이 이를 따라잡아 처음과 똑같은 모양을 만들려면 2.2일이 더 필요해 삭망월은 약 29.5일이 됩니다.

우리가 무심코 보는 낭만적인 달빛 속에는 지구와 태양, 달이 수십억 년 동안 맞춰온 정교한 우주 궤도 법칙이 숨어 있습니다. 돌아오는 보름달에는 하늘을 바라보며 이러한 과학 상식을 떠올려 보시면 어떨까요?