달의 위상 — 삭·상현·망·하현은 왜 생길까

초승달이 며칠 지나면 반달이 되고, 보름달이 되었다가 다시 가늘어집니다. 흔히 "지구 그림자가 달을 가려서" 라고 설명하는데, 이것은 틀렸습니다. 지구 그림자가 달을 가리는 현상은 따로 있고 이름도 다릅니다. 월식입니다. 그리고 월식은 한 해에 몇 번 있을까 말까 합니다. 달의 모양이 매달 규칙적으로 변하는 이유는 다른 데 있습니다.

달은 언제나 절반이 밝습니다

달은 스스로 빛을 내지 않습니다. 햇빛을 반사해서 빛날 뿐입니다. 그리고 태양은 아주 멀리 있으므로 햇빛은 거의 평행하게 달에 닿습니다.

그러면 공처럼 생긴 달은 언제나 태양 쪽 절반이 밝고 반대쪽 절반이 어둡습니다. 이것은 달이 어디에 있든 변하지 않습니다. 지금 이 순간에도 달의 절반은 밝습니다.

바뀌는 것은 달이 아니라 우리가 보는 각도입니다. 달이 지구 둘레를 돌면서, 지구에서 볼 때 밝은 면이 정면으로 보이기도 하고 옆으로 보이기도 하고 아예 뒤로 돌아가 있기도 합니다. 그 보이는 몫이 달의 모양으로 나타납니다. 이것을 위상이라고 합니다.

한 바퀴 도는 동안 벌어지는 일

달이 지구 둘레를 한 바퀴 도는 동안 위상은 이렇게 변합니다.

• 삭 — 달이 태양과 같은 쪽에 있습니다. 밝은 면이 전부 태양 쪽을 향하고 있으니 지구에서는 어두운 면만 보입니다. 달이 보이지 않는 날입니다.
• 초승달 — 삭에서 조금 지나면 밝은 면의 가장자리가 가늘게 보입니다.
• 상현 — 태양과 달과 지구가 직각을 이룹니다. 밝은 면의 절반이 보여서 반달이 됩니다. 북반구에서는 오른쪽이 밝습니다.
• 망(보름달) — 달이 태양 반대쪽에 있습니다. 밝은 면이 지구를 정면으로 향하니 둥근 보름달입니다.
• 하현 — 다시 직각이 되지만 이번에는 반대쪽입니다. 상현과 반대로 왼쪽이 밝은 반달입니다.
• 그믐달을 지나 다시 삭으로 돌아옵니다.

여기서 한 가지 짚을 것이 있습니다. 삭일 때 달은 태양과 지구 사이에 있는데, 왜 매달 일식이 일어나지 않을까요? 달의 공전 궤도가 지구의 공전 궤도면에 대해 약 5° 기울어져 있기 때문입니다. 대개는 태양 위나 아래로 비껴 지나갑니다.

위상마다 보이는 시각이 다릅니다

달의 위상은 곧 태양과 달의 각도이므로, 위상이 정해지면 그 달이 하늘에 떠 있는 시간대도 정해집니다.

• 상현달은 정오 무렵 떠서 초저녁에 남쪽 하늘 높이 있다가 자정에 집니다. 그래서 저녁에 보기 좋습니다.
• 보름달은 해가 질 때 동쪽에서 떠서 자정에 남중하고 해 뜰 때 집니다. 밤새 볼 수 있습니다.
• 하현달은 자정에 떠서 새벽에 남쪽에 있고 정오에 집니다. 새벽에 보입니다.
• 삭은 태양과 함께 뜨고 지므로 낮에 하늘에 있습니다. 게다가 어두운 면을 향하고 있어 볼 수 없습니다.

"보름달이 새벽에 동쪽에서 떴다" 같은 말이 왜 틀린지 여기서 알 수 있습니다. 보름달은 태양 반대쪽에 있으므로 해가 질 때 뜰 수밖에 없습니다.

한 달은 왜 29.5일일까

달이 지구를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 27.3일입니다. 그런데 삭에서 다음 삭까지는 29.5일이 걸립니다. 이틀 넘게 차이가 납니다.

달이 지구를 도는 동안 지구도 태양 둘레를 돌기 때문입니다. 달이 27.3일 만에 제자리로 돌아와도, 그 사이 지구가 옮겨 가 있어서 태양·지구·달이 다시 일직선이 되려면 조금 더 돌아야 합니다. 우리가 쓰는 음력 한 달은 위상이 한 바퀴 도는 29.5일 쪽입니다.

시험에서는 이렇게 나옵니다

• 배치도에서 달의 위치를 주고 그때 보이는 모양을 고르기. 태양이 어느 쪽에서 비추는지부터 확인하세요.
• 반대로 모양을 주고 위치를 찾기. 상현은 오른쪽이 밝고 하현은 왼쪽이 밝다는 것이 판정 기준입니다.
• 관측 시각과 방향을 묻는 문제. 초저녁 남쪽 하늘에 반달이 보였다면 상현달입니다.
• 27.3일과 29.5일의 차이가 생기는 이유. 지구의 공전 때문입니다.
• 위상 변화와 일식·월식의 구분. 일식은 삭, 월식은 망일 때만 가능합니다.

자주 헷갈리는 것

• "지구 그림자가 달을 가려서 모양이 변한다" — 아닙니다. 그것은 월식이고 드물게 일어납니다. 위상은 밝은 면을 보는 각도가 달라져서 생깁니다.
• "달의 뒷면은 언제나 어둡다" — 아닙니다. 지구에서 보이지 않는 면일 뿐, 그쪽도 절반씩 햇빛을 받습니다. 삭일 때는 오히려 뒷면이 환합니다.
• "달은 밤에만 뜬다" — 아닙니다. 상현달은 낮부터 하늘에 있습니다. 파란 하늘에 희미하게 떠 있는 반달을 본 적이 있을 것입니다.

정리합니다. 달은 늘 절반이 밝고, 그 밝은 면을 우리가 어느 각도에서 보느냐가 위상을 만듭니다. 태양·달·지구가 이루는 각도가 위상과 관측 시각을 동시에 정합니다. 지구 그림자가 끼어드는 것은 위상이 아니라 월식입니다.