일식과 월식 — 왜 매달 일어나지 않을까

달은 한 달에 한 번 태양과 지구 사이를 지나갑니다. 삭입니다. 그렇다면 매달 일식이 일어나야 할 것 같은데, 개기 일식 소식은 몇 해에 한 번 들릴까 말까 합니다. 월식도 마찬가지입니다. 달이 매달 태양 반대쪽으로 가는데 왜 그때마다 지구 그림자에 들어가지 않을까요. 답은 달의 궤도가 조금 기울어져 있다는 데 있습니다.

식은 그림자가 만듭니다

일식은 달의 그림자가 지구에 떨어지는 일입니다. 태양·달·지구가 이 순서로 늘어서니 달은 삭입니다. 월식은 지구의 그림자에 달이 들어가는 일입니다. 태양·지구·달 순서이니 달은 망, 보름달입니다.

그림자는 두 겹입니다. 태양 빛이 완전히 가려진 안쪽이 본그림자, 일부만 가려져 흐릿한 바깥쪽이 반그림자입니다. 달이 본그림자에 통째로 들어가면 개기 월식, 일부만 걸치면 부분 월식입니다. 일식도 같습니다. 달의 본그림자가 닿은 좁은 지역에서는 개기 일식이, 반그림자가 덮은 넓은 지역에서는 부분 일식이 보입니다.

달의 모양이 매달 변하는 것은 식과 상관이 없습니다. 그것은 밝은 면을 보는 각도가 달라지는 일이고, 이름도 달의 위상입니다.

5°가 만드는 차이

달의 궤도면은 지구의 공전 궤도면에 대해 약 5° 기울어져 있습니다. 그래서 삭이라 해도 달은 대개 태양의 조금 위나 아래를 지나갑니다. 셋이 한 평면에 놓이지 않으니 그림자가 지구를 비껴갑니다.

기울기가 5°라면 얼마 안 되어 보이지만, 지구에서 본 태양은 손톱만 한 크기입니다. 그 정도 어긋남이면 달은 태양을 스치지도 않고 지나갑니다.

두 궤도면이 만나는 선 위에 점이 둘 있습니다. 교점입니다. 달이 이 근처에 왔을 때 마침 삭이면 일식, 망이면 월식이 됩니다. 조건이 둘이라 흔치 않습니다.

달의 궤도면은 지구가 태양을 도는 동안에도 기울어진 방향을 그대로 지킵니다. 그래서 두 면이 만나는 선이 태양을 향하는 자리는 공전 궤도 위에 두 곳뿐입니다. 그림의 위아래 두 자리가 그때이고, 이 무렵에 삭이나 망이 되면 그림자가 상대에 닿습니다. 좌우 두 자리에서는 삭이든 망이든 그림자가 위나 아래로 빗나갑니다. 식이 아무 때나 흩어져 일어나지 않고 한 해에 두 철, 정해진 시기에 몰리는 이유입니다.

왜 월식을 더 자주 볼까

일식과 월식이 일어나는 횟수는 크게 다르지 않습니다. 그런데 우리가 본 기억은 월식 쪽이 훨씬 많습니다. 보이는 범위가 다르기 때문입니다.

식이 얼마나 자주 일어나느냐와 내가 그것을 볼 수 있느냐는 다른 문제입니다. 달의 본그림자가 지표에 만드는 자국은 아주 좁습니다. 그 띠 안에 들어간 사람만 개기 일식을 보고, 그것도 몇 분입니다. 반면 월식은 달 자체가 어두워지는 일이라, 그 시각에 달이 떠 있는 밤인 곳이면 어디서나 똑같이 보이고 한 시간 넘게 이어집니다.

달이 지구에서 먼 쪽에 있을 때는 겉보기 크기가 작아 태양을 다 가리지 못합니다. 본그림자의 끝이 지표에 닿지 못하고, 가장자리가 고리처럼 남는 금환 일식이 됩니다.

개기 월식의 달은 왜 붉을까

지구 본그림자 안에 들어가도 달은 완전히 캄캄해지지 않습니다. 지구에는 대기가 있어서, 지구 가장자리를 스치는 햇빛이 대기를 지나며 안쪽으로 굽어 그림자 속으로 들어갑니다.

그 빛은 이미 붉습니다. 파장이 짧은 파란빛은 대기를 지나는 동안 흩어져 버리고 붉은빛만 멀리까지 남기 때문입니다. 노을이 붉은 것과 같은 이유입니다. 그 붉은 빛이 달을 비추어 개기 월식의 달이 검붉게 보입니다.

시험에서는 이렇게 나옵니다

• 태양·지구·달 배치 그림에서 식이 가능한 위치 고르기. 일식은 삭, 월식은 망입니다.
• 매달 일어나지 않는 이유. 달의 궤도면이 지구의 공전 궤도면에 대해 기울어져 있기 때문입니다.
• 본그림자·반그림자와 개기·부분의 대응.
• 금환 일식의 조건. 달이 멀리 있어 겉보기 크기가 작을 때입니다.
• 관측 범위 비교. 일식은 좁은 띠 안에서 잠깐, 월식은 밤인 쪽 어디서나 오래.

자주 헷갈리는 것

• "일식 때 달은 보름달이다" — 삭입니다. 어두운 면을 지구로 향한 채 태양 앞을 지나가므로, 가려지기 전까지는 달이 보이지도 않습니다.
• "개기 월식이면 달이 아예 안 보인다" — 대기를 지나 굽어 든 붉은빛이 달을 비춥니다.
• "식은 지구 어디서나 함께 보인다" — 월식은 그렇지만 일식은 아닙니다.
• "달의 모양이 변하는 것도 지구 그림자 때문이다" — 위상은 각도의 문제이고, 그림자가 끼어드는 것은 월식뿐입니다.

정리합니다. 일식은 달의 그림자가 지구에 닿는 일이라 삭에, 월식은 지구의 그림자에 달이 드는 일이라 망에 일어납니다. 매달 일어나지 않는 것은 달의 궤도면이 5° 기울어 대개 비껴 지나가기 때문이고, 두 궤도면이 만나는 교점 근처에서 삭이나 망이 될 때만 식이 됩니다.

그림 참고: [위키미디어 공용, Lunar eclipse diagram](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lunar_eclipse_diagram.jpg) 의 도해 구도를 따라 다시 그렸습니다.