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2013년 6월 30일 일요일

태양계 이야기 154 - 동영상으로 보는 달의 칭동 현상

 

 이전에도 몇차례 설명드린 바 있지만 달은 칭동 현상 (Lunar Libration) 때문에 조석 고정화 되어 있어 지구에서는 한쪽 면만 보인다고 해도 사실은 50% 가 아니라 59% 를 지구에서 볼 수 있습니다. 칭동 현상이 일어나는 이유는 사실 3 가지 입니다. 


 1. 경도 칭동 : 달의 궤도가 타원이기 때문에 나타나는 진동. 이로 인해  6°17′의 동서 방향진동이 나타나며 이를 경도 칭동 (Libration in longitude) 이라고 부름

 2. 위도 칭동 : 달의 공전 궤도는 황도 (천구에서 태양의 이동) 와 5° 9′ 정도 기울어져 있으며 달의 적도 역시 공전 궤도와 약간 기울어져 있음. 따라서  6° 41′의 남북방향진동이 발생하며 이를 위도 칭동 (Libration in latitude) 이라고 부름

 3. 일주 칭동 : 관측자가 지구 중심이 아니라 표면에 있기 때문에 관측자의 위치에 따라 월출시와 월몰시에 보이는 달의 면이 좌우로 미세하게 달라짐 (Diurnal libration )


 이 효과가 겹쳐지면 위상 변화 외에도 한달 동안 보이는 달의 모습은 달라지게 됩니다. 즉 달이 상하 좌우로 움직입니다. 또 지구에서 달의 거리가 변하는 타원 궤도이기 때문에 크기도 좀 달라집니다. 마치 달이 앞뒤로 춤을 추는 것 같은 현상이 발생합니다.  





 (북반구에서 본 달의 칭동 현상.   public domain image) 



( 2007 년 근지점 (perigee : 지구 주변을 도는 천체가 지구에 가장 가까워지는 위치) 와 원지점 (apogee : 지구 주변을 도는 천체가 지구에서 가장 먼 위치) 의 지구에서 본 달의 크기 차이.   CC-BY-SA-3.0.  저자 Tomruen )


 위의 사진은 이 블로그에 자주 들리셨으면 처음 보시는 것은 아닐 것입니다. 그런데 갑자기 칭동 이야기를 다시 꺼낸 이유는 아래 영상 때문입니다. 나사에서 공개한 2013 년 달의 칭동 시뮬레이션 영상인데 한가지 재미있는 것은 북반구만 아니라 남반구도 같이 올렸다는 것입니다. 남반구에서는 달의 위상 변화가 지구와는 반대 방향으로 일어납니다. 마치 좌우가 바뀐 듯 한 느낌이 들 텐데 직접 보시면 알 수 있습니다. 동영상은 실제 시간으로는 한 시간 간격으로 프레임을 연결한 것입니다.  



(북반구)



(남반구)


 같은 시점 (6월 30일) 에서 영상을 캡쳐하면 (위가 북반구, 아래가 남반구. 왼쪽 위를 보면 북반구와 남반구를 쉽게 구별 가능.)  




 


 이 됩니다. (그런데 음악도 북반구는 클래식인데 남반구는 라틴 음악... ) 위의 그래픽에서 왼쪽 위는 달의 타원 궤도에 의한 경도 칭동, 왼쪽 아래는 달의 공전 궤도의 기울어짐에 의한 위도 칭동을 나타내고 있습니다. 초승달, 상현달, 보름달, 하현달, 그믐달의 방향이 좌우가 바뀌는 것이죠. 북반구에서는 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 달이 차오르고 사라지는 것 같지만 남반구는 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 진행합니다.


 위상 변화와 더불어 북반구에서 태양과 달을 바라보면 남쪽 하늘 있고 남반구에서 태양과 달을 바라보면 북쪽 하늘을 지나는 것 같습니다. (물론 동에서 서로 이동 방향은 동일함) 이것은 남반구로 여행을 가면 쉽게 알 수 있지만 거기서 살지 않는 이상 위상 변화 까지 직접 체감하기는 힘들 것 같습니다. 위의 나사 영상은 유튜브에서 full HD 로 볼 수 있는데 누구나 사용 가능한 퍼블릭 도메인으로 나사 사이트에서 다운로드도 받을 수 있습니다. 개인적 생각으로는 학생들 교육용으로 좋을 것 같네요.


 북반구 칭동 다운로드 : http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a000000/a004000/a004000/
 남반구 칭동 다운로드 : http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a000000/a004000/a004067/





 참고 






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