아르테미스 계획 덕분에 달 관련된 내용들이 많아지는 것 같아요.

그래서 이래저래 주워들었던 것들 한 번 적어봅니다.

1. 달의 뒷면만 보이는 이유

처음 달이 생기고 지구와 서로 중력의 영향을 주고 받은 결과 '조석 고정'되어 달의 공전주기와 자전주기가 일치하게 되어 항상 앞면만 보여주게 되었습니다. 처음엔 뒷면도 보여주게 자전했을 것입니다.

지구도 태양 주위를 오랫동안 더 공전한다면 '조석 고정'이 될 수 있고 그러면 한 쪽은 항상 '낮', 반대편은 항상 '밤'인 행성이 될 것입니다. 이렇게 공명이 일어난 결과를 '동주기 궤도', '조석 고정' 이라 합니다. 자전이 멈추는 것이 아니라 공전 주기와 같아져서 항상 중력이 더 강한 모행성, 모항성을 한 면이 바라보는 것을 말합니다.

1. 달은 원래 지구였다.

오래전 지구가 처음 생겼을 때 외부의 어떤 천체가 지구와 충돌했고 지구의 일부가 박살나 우주로 떨어져나갔습니다. 그때 박살난 물체가 달로 형성되었을 것이라는 설이 지지를 많이 받고 있어요. 학자들은 달의 물리적 구조가 뒷면이 더 무겁고 앞면이 훨씬 밀도가 낮은 것으로 설명합니다.

1. 달은 점점 더 멀어진다.

지구와 달의 자전 방향은 서로 같습니다. 그래서 회전 운동에 중력이 영향을 주어, 달은 원심력을 받아 모행성에서 더 멀어지는 운동을 하고 모행성은 자전속도가 점점 느려지는 운동을 하게 됩니다.

달은 지구로부터 멀어지고 있으며, 지구의 자전속도는 조금씩 더 느려지고 있습니다. (하루가 길어짐) 공룡시대는 낮과 밤이 지금보다 더 짧았다고 합니다.

1. 점점 더 가까워지는 달?

서로 자전 주기가 같은 모행성과 위성은 '조석 가속' 때문에 3 번에 적어드린 것처럼 위성은 멀어지고 모행성은 자전속도가 느려집니다. 이런 현상은 모행성과 위성(모항성과 행성)의 자전 방향이 같기 때문입니다. (각속력 어쩌고...)

하지만 자전 방향이 반대이면 어떻게 될까요?

오히려 공전속도가 느려지면서 점점 모행성에 가까워집니다. 그러다 충돌할까요? 실제 충돌이 될 수 있습니다. 하지만 보통 달 같은 위성들은 충분히 크기가 커서 모행성에 가까워질수록 가까운쪽은 모행성 중력을 비교적 더 강하게 받고 먼 쪽은 약하게 받게 됩니다. 결과적으로 가까운 쪽은 더 빨리 모행성에 다가가려 하기 때문에 빵 반죽처럼 늘어나다가 박살나게 됩니다. 인공 위성들도 같은 영향을 받지만 크기가 너무 작아 차이가 미미합니다.

어벤져스의 타노스 전함처럼 거대한 비행선을 만들게 되면 이러한 조석 차이를 설계적으로 고려해야 합니다.

토성의 고리는 이런 효과로 깨진 위성들의 잔해입니다. 이렇게 늘어나기 시작하는 지점을 '로슈 한계' 라고 부릅니다. 로슈 한계보다 더 안 쪽의 잔해들은 모행성에 별똥별로 이미 다 떨어졌을 것이고, 조금 더 먼 쪽에 남은 잔해가 고리를 이루게 되었습니다. (다른 위성들의 분출물도 이에 기여)

1. 일식/월식

달이 지구로부터 점점 더 멀어지고 있는데 공교롭게도 호모 사피엔스가 있는 이 시대에 달과 태양의 겉보기 크기가 같습니다. 그래서 개기 일식이 일어나면 태양을 정확히 가리게 됩니다. 우연의 일치입니다.

앞으로 달이 점점 더 지구랑 멀어지기 때문에 오랜 시간이 지나면 항상 금환 일식만 일어날 것입니다.

태양-지구-달의 공전면이 완전히 수평이 아닙니다. 태양-지구의 궤도가 약간 틀어져있고, 지구-달의 궤도도 약간 틀어져있습니다. 그래서 매달 일식, 월식이 일어나지 않습니다.

1. 슈퍼문

우리는 보통 공전할 때 원형으로 공전한다고 배웁니다. 그렇지만 사실 우주의 모든 천체가 완전한 원운동을 하는 것은 없습니다. 조금 찌그러진 원(타원) 궤도로 움직입니다. 달도 마찬가지입니다. 찌그러진 궤도를 돌다, 지구와 더 가까워졌을 때 슈퍼문이라 부릅니다. 정말로 지구와 조금 더 가까워졌을 뿐이지요.

마찬 가지로 개기 일식, 금환 일식이 일어나는 것도 같은 이유입니다. 달이 조금 더 가까운 지점에서 금환 일식이 됩니다.

1. 지구-달 거리

우주는 정말 미치도록 멉니다. 지구와 달 사이에 태양계 행성 모두를 가져다 채워놓을 수 있을 정도 입니다. 그만큼 지구의 중력장 크기가 무지막지하게 힘이 세다는 것을 말합니다.

1. 준위성

우주에는 너무 가벼워서 바람에 이리저리 흩날리는 낙엽처럼 행성들의 중력장에 들어왔다 나갔다 하는 떠돌이 작은 바위들이 많습니다. 마찬가지로 지구에도 이런 바위들이 주위에 있고 이런 애들은 지구 중력장에 잠시 머무르며 공전하다가 떠납니다. 영구히 머무르면 위성이라 할만하지만 잠시 중력장의 영향을 받기 때문에 준위성이라 합니다.

1. 명왕성

위성 이야기를 하면 명왕성을 빼놓을 수 없네요. 명왕성이 행성의 지위를 박탈당한(?) 가장 큰 이유는 공전궤도가 이심률이 너무 큰 것도 있지만(더 타원 모양에 가까워 천왕성보다 가까울 때가 있음) 위성과의 상호작용도 있습니다. 명왕성 위성 카론은 명왕성보다 조금 더 작을 뿐이라 서로 중력 영향을 강하게 행사합니다. 그래서 명왕성과 카론은 서로 조석 고정이 되어 있고 (서로 얼굴만 바라보고 계속 돌고 있음), 무엇보다 둘의 무게 중심이 명왕성 바깥 우주 공간에 있습니다.

재미있게 읽으셨길 바라고 화이팅하세용!