지난 8일(현지시간) 북미 대륙으로 개기일식이 찾아왔습니다. 관측 가능한 천문현상 중 가장 극적인 우주쇼라고 불리는 개기일식은 한 사람이 평생을 살면서 관측하기 어려울 정도로 그 빈도가 낮습니다. 지구를 돌고있는 달이 태양을 가려 발생하는 개기일식은 얼핏 생각해보면 매번 돌때마다 발생해야 하는데 그렇지 않은 이유는 무엇일까요? 이번 글에서는 개기일식이 매달 일어나지 않는 이유와 그 과학적 원리에 대해 알아보겠습니다.

개기일식 – Solar eclipse

개기일식은 간단히 이야기하면 달의 그림자가 지구에 생겼을 때 그림자에 해당하는 지구 영역에서 관찰할 수 있는 현상입니다.

개기일식 달 그림자 — 일식이 발생했을 때 인공위성에서 촬영한 지구에 비친 달 그림자

달의 그림자가 지구에 생기려면 태양 – 달 – 지구의 형태로 배열이 되어야 하고, 이러한 배열은 지구의 태양 공전주기, 달의 지구 공전주기에 따라 매달 발생합니다. 우리가 흔히 달이 뜨지않는 밤으로 알고 있는 그믐이죠. 그런데 왜 매달 일식이 관측되지 않는 것일까요?

개기일식이 매달 일어나지 않는 이유 – 1

첫번째 이유는 달이 생각보다 지구에서 멀리 떨어져 있기 때문입니다. 우리가 밤하늘에 쉽게 관찰이 가능한 달은 실제 그 크기와 거리가 잘 가늠되지 않지만, 실제 스케일로 보면 달은 그 크기에 비해 지구에서 꽤 멀리 떨어져 있고, 그 그림자는 달보다 훨씬 작아 지구에 도달하려면 매우 정교한 조준(?)이 필요합니다. 약간이라도 벗어나면 달의 그림자는 지구를 벗어나게 됩니다.

개기일식이 매달 일어나지 않는 이유 – 2

첫번째 이유와도 연결되는 두번째 이유는 바로 지구의 태양 공전궤도면과 달의 지구 공전궤도면이 일치하지 않기 때문입니다. 만약 두 공전궤도가 완전히 한 평면에 있다면 지구에서 매달 일식을 관찰할 수 있겠지만, 실제로는 두 궤도면이 약 5도 정도 기울어져 있습니다.

따라서 태양 – 달 – 지구 순으로 배열이 되더라도 정확히 일직선에 놓이지 않고 실제로는 여러가지 조건이 맞아야만 개기일식이 나타납니다. 통계적으로는 개기일식은 약 18개월에 한 번 정도 일어납니다. 그러나 실제로는 바다나 사람이 접근하기 힘든 지역에서 일어나기도 하기 때문에 사람들이 쉽게 관측할 수 있는 개기일식은 몇 년에 한번 올까 말까 입니다. 개기일식을 실제로 보기는 심지어 더 어려운 이유죠.

우리가 개기일식을 관찰할 수 있는 이유

하지만 그럼에도 불구하고 이러한 개기일식을 우리가 관찰할 수 있게 해주는 기가 막힌 우연도 있습니다. 개기일식이 일어나면 낮과 밤이 순식간에 뒤바뀌는 놀라운 경험을 할 수 있습니다. 또한 평소에는 관측할 수 없는 태양의 대기, 코로나를 보는 것도 가능하죠.

개기일식 때 관측이 가능한 코로나 — 개기일식 때 관측되는 태양의 대기, 코로나

그런데 이런 관측이 가능한 것은 우리가 눈으로 보는 태양과 달의 크기가 거의 같아서 입니다. 이는 태양의 지름이 달의 지름보다 약 400배 더 크지만, 절묘하게도 그만큼 400배 더 멀리 떨어져 있기 때문입니다. 우연이라기에는 너무나도 대단한 우연입니다. 태양과 달이 자신의 크기까지 조절해가며 선물해 준 개기일식. 그냥 모르고 지나가기엔 너무 아까운 선물 아닐까요?

금환식이 생기는 이유

그렇다면 개기일식과 비슷한 금환식은 왜 생기는 것일까요? 비밀은 달의 공전궤도에 있습니다. 달은 지구를 타원형으로 돌고 있기 때문에 그 지구에서 볼 때 그 크기도 계속 변하게 되는데, 달이 작은 타이밍에 일식이 발생하면 태양을 완전히 가리지 못해 금색의 테두리같은 금환식이 나타나게 됩니다.

그리고 한가지 추가로 알아두어야 할 사실은 달은 지구에서 느리지만 매우 조금씩 멀어지고 있습니다. 그로 인해 나중에는 달이 가장 큰 시점에도 태양을 완전히 가릴 수 없는 시점이 올 것입니다. 개기일식을 더 이상 관측할 수 없게 되는 것이지요. 물론 지금으로부터 약 6억년 정도 후이기 때문에 우리가 걱정할 일은 아니지만, 분명히 개기일식을 더 특별하게 만들어 주는 요소 중 하나인 것은 분명합니다.