재미있는 지구과학 문제를 내보겠습니다. 오늘밤 저녁 7시에 달이 진다면 내일밤은 몇 시 정도가 되어야 달이 질까 묻는다면 바로 쉽게 정답을 이야기 할 수 있는 사람은 많지 않을 것 입니다. 이 문제를 정확하게 인지하고 있어도 달에 대해 아주 잘 이해하고 있는 사람일 것 입니다.
1. 지구의 자전과 달의 이동
지구는 서쪽에서 동쪽 방향으로 하루에 한 바퀴씩 자전을 합니다. 그래서 천체들은 지구에서 바라보았을때 하루에 한 번씩 동쪽에서 떠서 서쪽으로 저물게 됩니다. 달도 물론 동쪽에서 떠서 서쪽으로 집니다. 하지만 달은 지구의 자전과 같은 방향으로 지구를 공전하기 때문에 서쪽에서 동쪽으로 거꾸로 거슬러 올라가는 운동을 하고 있습니다. 만일 지구가 자전하지 않는다면 달은 매일 서쪽에서 동쪽으로 조금씩 이동하게 될 것 입니다. 달이 매일 동쪽으로 얼마나 이동하는지에 대해 쉽게 계산을 해보자면 지구는 하루 24시간에 한번 자전하므로 24을 기준으로 1시간씩 계산을 하면 1시간에 15도를 돌아가게 됩니다. 다시 말하자면 4분이면 하늘이 1도씩 돌아가게 됩니다. 따라서 달은 약 27일에 걸려서 지구를 한 바퀴 공전하게 됩니다. 하루 평균 약 360도/27=13도의 거리를 하늘에서 서쪽에서 동쪽으로 이동합니다. 만일 지구가 자전하지 않는다면 달은 서쪽에서 떠서 천천히 이동하여 약 180도/13도 = 14일 후 동쪽으로 지게 됩니다. 그리고 지구의 자전주기가 달의 공전주기와 같은 27일 이라면 달은 뜨거나 지지 않게 될 것입니다. 다시 말해 달이 보이는 나라에서는 항상 달이 하늘의 같은 자리에 보여야 하고 달이 보이지 않는 나라에서는 아무리 보아도 달은 뜨지 않게 될 것입니다.
2. 지구와 달의 공전 속도 차이
우리별 지구는 달의 공전 속도보다 빠르게 자전을 합니다. 달은 스스로 서쪽에서 동쪽으로 이동하고 있음에도 불구하고 겉으로 보기에는 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지게 됩니다. 이 것은 빠르게 달리는 자동차를 타고 같은 방향으로 느리게 움직이는 다른 자동차를 바라보면 마치 뒤로 움직이는 것 처럼 보이는 것과 같은 원리입니다. 그러므로 달은 하루 평균 13도*4분=52분씩 늦게 뜹니다. 초승달은 초저녁에 지지만 상현달은 자정 무렵에 지게 됩니다. 이것도 초저녁에 진 초승달이 점점 통통해지면서 매일 평균 52분씩 늦게 져서 3~4일 뒤 상현달이 되면 자정에 지게 된다고 생각하면 됩니다.
3. 달은 지구의 유일한 위성
달은 우리별 지구의 유일한 위성입니다. 달은 수성보다 조금 작은 크기로 위성이라고 불리기에는 너무 억울한 상황에 처해 있습니다. 사실은 달은 지구와 쌍둥이라고 할 정도 입니다. 물론 목성이나 토성처럼 거대한 행성들도 큰 위성들을 가지고 있지만 행성과 위성 사이에 크기 차이가 워낙 두드러져서 달처럼 억울할 것 같지는 않습니다. 수성과 금성은 위성이 아예 없습니다. 달은 우리별 지구의 약 1/4의 크기로 질량이 작기 때문에 공기나 물을 가질 수가 없습니다. 따라서 우리가 바다라고 부르는 지역에도 물은 없습니다. 공기가 없어서 온도차가 크며 달 표면 중 햇빛을 쬐는 곳은 최고 온도가 150도에 이르며 추운 곳은 영하 150도 까지 내려갑니다. 달의 남반구에는 많은 구덩이가 몰려 있고 북반구에는 바다가 펼쳐져 있다. 구덩이는 대부분 소행성이나 운석들이 충돌하여 생긴 것들이다. 달의 표면은 대부분 황갈색과 회색의 현무암으로 구성되어 있습니다. 달의 운동에서 가장 특이점은 자전주기와 공전주기가 같다는 사실이다. 따라서 달은 항상 한 면만 우리별을 향하고 있어서 뒷면은 우주선을 타고 직접 가기전에는 절대로 볼 수 없습니다.