월식

1. 개요

월식은 태양-지구-달이 일직선으로 정렬될 때 달이 지구의 그림자에 가려지는 현상이다. 지구 그림자는 본영과 반영으로 나뉘며, 달이 본영에 완전히 들어가면 개기월식, 일부만 들어가면 부분 월식, 반영에 들어가면 반영월식으로 분류된다. 개기월식 시 달이 붉게 보이는 것은 지구 대기에서 굴절된 붉은색 빛 때문이다. 월식은 일식보다 발생 빈도가 높고, 지구 어디에서든 관측 가능하다. 월식의 진행 단계는 P1부터 P4까지 총 6단계로 나뉘며, 최대식은 본영 중심과 달 중심의 각거리가 최소가 되는 시점이다. 월식은 다양한 문화에서 신화나 징조로 여겨지며, 한국에서도 과거 월식 관측 기록이 존재한다. 달에서 월식을 관측하면 지구의 붉은 고리 모양의 대기를 볼 수 있다.

2. 월식의 종류

월식은 달이 지구의 그림자에 얼마나 가려지느냐에 따라 여러 종류로 나뉜다. 지구의 그림자는 본영과 반영 두 가지로 나눌 수 있다. 본영은 지구가 태양 빛을 완전히 가리는 부분이고, 반영은 태양 빛이 부분적으로 가려지는 부분이다.

* 개기월식: 달 전체가 지구의 본영에 들어가는 현상이다.
* 부분월식: 달의 일부분만 지구의 본영에 들어가는 현상이다.
* 반영월식: 달이 지구의 반영에 들어가는 현상이다. 이때는 달이 약간 어두워지지만, 육안으로는 알아차리기 힘들 수 있다.
* 중심월식: 달이 지구 그림자의 중심 근처를 지나가는 개기월식으로, 드물게 발생한다.

월식이 일어날 때 달과 지구 사이의 거리에 따라서도 월식의 지속 시간이 달라질 수 있다. 달이 지구에서 가장 멀리 떨어진 지점인 원지점 근처에서 개기월식이 일어나면 지속 시간이 더 길어진다.

2.1. 개기월식

개기월식은 달 전체가 지구의 본영에 완전히 가려지는 현상이다. 이때 달은 완전히 사라지는 것이 아니라, 지구 대기에 의해 산란된 붉은빛을 띠게 된다. 이는 태양광 중 파장이 긴 붉은 계통의 빛이 지구 대기에 의해 굴절·산란되어 본영 안으로 들어가기 때문이다.

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달이 지구의 그림자에 의해 가려지는 정도를 식분이라고 하며, "(본영의 반지름 + 달의 시반지름 - 본영의 중심과 달의 중심의 거리) ÷ (달의 시직경)"이라는 식으로 계산된다. 개기월식의 경우 식분은 1 이상이다.

개기월식이라도 보통 달은 새까맣게 되지 않고 어두운 적색(적동색)으로 보인다. 그러나 화산 폭발 등으로 대기 중에 특히 많은 양의 미립자가 부유하고 있는 경우에는, 달이 매우 어두워져 회색이 되거나 거의 보이지 않게 된다.

2.2. 부분월식

달의 근지점이 지구의 본영에 부분적으로 들어갈 때 부분 월식이라고 하며, 달 전체가 지구의 본영에 들어갈 때는 개기 월식이 발생한다. 이 현상 동안 달의 한 부분은 지구의 본영 안에 있고, 다른 부분은 지구의 반그림자 안에 있다. 달의 평균 공전 속도는 약 2300mph이며, 시간당 달 지름보다 조금 더 빠르므로, 개기 현상은 최대 107분까지 지속될 수 있다. 하지만, 달의 가장자리와 지구 그림자의 첫 번째 접촉부터 마지막 접촉까지의 총 시간은 훨씬 더 길어서 최대 236분까지 지속될 수 있다.
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지구에서 보이는 달 표면이 본영(지구에 의해 태양이 완전히 가려진 부분)에 들어가는 경우를 개기월식(total eclipse^영어), 일부분만이 본영에 들어가는 경우를 부분 월식(partial eclipse^영어)이라고 한다.

2.3. 반영월식

반영월식은 달의 근지점면 일부 또는 전부가 지구의 반그림자에 들어갈 때 발생한다. 이 현상 동안 달의 어떤 부분도 지구의 본그림자에 들어가지 않으므로 지구를 향한 달 표면의 전부 또는 일부에서 태양이 부분적으로 가려진다. 반그림자는 달 표면을 미세하게 어둡게 만들며, 이는 달 지름의 대부분이 지구의 반그림자에 잠길 때 육안으로만 볼 수 있다. 특별한 형태의 반영월식은 [[전체 반영월식]]으로, 달 전체가 지구의 반그림자 내에 완전히 위치한다. 전체 반영월식은 드물게 발생하며, 이러한 현상이 발생할 때 본그림자에 가장 가까운 달의 부분은 달의 나머지 부분보다 약간 더 어둡게 보일 수 있다.

달이 반영(지구가 태양의 일부를 가리고 있는 부분)에 들어간 상태는 반영식(혹은 반영월식, penumbral eclipse^영어)이라고 불리지만, 반영에 들어간 달 표면 부분의 감광 정도는 주의 깊게 관찰하지 않으면 알 수 없을 정도이므로, 사전 예고 없이 육안으로 봐도 알아차리지 못하는 경우가 많다.

2.4. 중심 월식

중심 월식은 달이 지구 그림자의 중심 근처를 지나 통과하여 태양 반대점에 닿는 개기 월식이다. 이러한 유형의 월식은 상대적으로 드물다.

월식이 일어나는 시점에 달이 지구로부터의 상대적 거리는 월식의 지속 시간에 영향을 미칠 수 있다. 특히 달이 원지점, 즉 달 궤도에서 지구로부터 가장 멀리 떨어진 지점에 가까울 때 궤도 속도가 가장 느리다. 지구의 본영의 직경은 달의 궤도 거리가 변한다고 해서 크게 감소하지 않는다. 따라서 개기 월식이 원지점 근처에서 발생하면 개기 시간의 길이가 길어진다.

2.5. 전체 반영월식

전체 반영월식은 달 전체가 지구의 반그림자 내에 완전히 위치하는 현상이다. 전체 반영월식은 드물게 발생하며, 이러한 현상이 발생할 때 본그림자에 가장 가까운 달의 부분은 달의 나머지 부분보다 약간 더 어둡게 보일 수 있다.

3. 월식의 원리

태양-지구-달이 일직선상에 놓일 때 보름달이 뜨는데, 이때 지구의 그림자가 달에 드리워져 월식이 일어난다. 하지만 태음력 보름(월령 15일)마다 월식이 발생하지 않는 이유는 지구와 달의 공전 궤도가 약 5도 정도 기울어져 있기 때문이다.

지구의 그림자는 본영과 반영 두 부분으로 나뉜다. 지구는 본영 안에서 직접적인 태양 복사를 완전히 가린다. 그러나 달의 하늘에서 태양의 각직경이 지구의 약 4분의 1로 보이기 때문에, 지구는 반영 안에서 태양광을 부분적으로만 차단한다.

월식은 비교적 넓은 지역에서 관측 가능하고, 일식보다 자주 발생하며, 진행 시간도 보통 50분에서 최대 2시간 40분 정도로 길다. 월식은 맨눈으로도 볼 수 있지만, 망원경을 사용하면 더 정밀하게 관측할 수 있다.

3.1. 붉은 달 (블러드 문)

개기월식이 일어날 때 달이 붉은색으로 보이는 것은 지구 대기에 의한 레일리 산란 때문이다. 태양에서 나온 빛 중 파장이 짧은 푸른 빛은 산란되고, 파장이 긴 붉은 빛이 달에 도달하여 반사되기 때문이다. 만약 지구에 대기가 없다면 월식 동안 달은 완전히 어두워질 것이다.

햇빛이 지구 대기를 통과하면서 기체층은 소광되고 대기 굴절을 일으켜 녹색에서 보라색 파장의 빛이 빨간색보다 더 강하게 산란되어 달에 붉은 빛을 띠게 한다. 이는 태양 광선이 지구를 돌아 달에서 반사될 수 있기 때문이다. 굴절된 빛의 양은 대기 중의 미립자 또는 구름의 양에 따라 달라지며, 이는 얼마나 많은 빛이 산란되는지를 제어한다. 대기가 더 먼지가 많을수록 다른 파장의 빛이 더 많이 제거되어 (빨간색에 비해) 결과적인 빛이 더 짙은 빨간색을 띠게 된다. 이것은 달의 구리-붉은색 색조가 월식마다 달라지는 원인이 된다.

특정 월식은 "피의 달"이라고 불려왔지만, 이는 과학적으로 인정된 용어는 아니다.

3.2. 단종 등급 (Danjon scale)

앙드레-루이 당종이 20세기 초에 월식의 밝기를 분류하기 위해 정한 척도로, "당종 척도"라고도 불린다. 개기 월식 때 달 표면의 모습은 지구 대기 중의 먼지 양에 따라 달라진다. 먼지가 적으면 태양 빛이 대기 중을 통과할 때의 산란이 적어져 달 표면이 노란색으로 밝게 보이고, 먼지가 많으면 대기 중의 산란이 많아져 달 표면이 어둡게 보인다(대규모 화산 폭발이 있으면 대기 중의 화산재로 인해 달 표면이 어두워지는 것으로 알려져 있다).

당종 등급은 다음 5단계로 나뉜다.

3.3. 터키석 프린지 (Turquoise fringe)

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성층권까지 도달한 태양광 중 파장이 긴 붉은 빛은 오존에 흡수되기 쉽기 때문에 파장이 짧은 푸른 빛만이 오존층을 통과한다. 그 푸른 빛이 달 표면에 투영되어 푸른 띠로 보이는 현상이 관측될 수 있다. 이 푸른 띠는 "터키석 프린지"(turquoise fringe)라고도 불리며, 월식의 본영과 반영의 경계에 나타난다. 2007년 5월 4일 독일에서 관측된 개기 월식 때 달에 비치는 푸른 빛의 띠가 촬영되었다. 2008년 2월 13일 미국 항공 우주국(NASA)의 과학 뉴스에서 그 빛은 "터키석 프린지"로 제창되었다. 2014년 10월 4일의 월식 때에도 "터키석 프린지"가 관측되어 일본에서 큰 화제가 되었다.

4. 월식의 시기와 빈도

월식은 태양과 달이 황도와 백도가 교차하는 지점(달의 교점) 부근에 있을 때 발생한다. 일반적으로 매년 최소 두 번의 월식이 발생하며, 최대 다섯 번까지 발생할 수 있다. 하지만 개기 월식은 부분 월식보다 훨씬 드물게 발생한다. 사로스 주기와 같은 일식 주기를 사용하면 앞으로 발생할 월식을 예측할 수 있다.

월식은 대개 1년에 2번 일어나는 해와 거의 일어나지 않는 해, 3번 일어나는 해가 있다.

4.1. 월식의 진행 과정

총 월식의 시간은 "접촉점" (지구 그림자와의 접촉 순간)으로 결정된다.

* P1 (제1 접촉): 반그림자식의 시작. 지구의 반그림자가 달의 가장자리에 닿는다.
* U1 (제2 접촉): 부분식의 시작. 지구의 본그림자가 달의 가장자리에 닿는다.
* U2 (제3 접촉): 완전식의 시작. 달 표면이 완전히 지구의 본그림자 안에 들어간다.
* 최대식: 완전식의 최대 단계. 달이 지구 본그림자의 중심에 가장 가까이 위치한다.
* U3 (제4 접촉): 완전식의 종료. 달의 가장자리가 지구의 본그림자를 벗어난다.
* U4 (제5 접촉): 부분식의 종료. 지구의 본그림자가 달 표면을 벗어난다.
* P4 (제6 접촉): 반그림자식의 종료. 지구의 반그림자가 더 이상 달과 접촉하지 않는다.

아래는 위에 언급된 접촉점들에 대한 추가 설명이다.

* 제1 접촉: 달이 지구의 본영에 들어가기 시작하는 순간.
* 제2 접촉: 달이 지구의 본영에 완전히 들어간 순간. 이 순간이 중심식의 시작이 된다.
* 식의 최대/식심: 달의 중심과 본영 원뿔의 중심과의 각거리가 최소가 되는 시점.
* 제3 접촉: 달이 지구의 본영에서 나오기 시작하는 순간. 이 순간이 중심식의 종료가 된다.
* 제4 접촉: 달이 지구의 본영에서 완전히 나온 순간.

4.2. 일식과의 비교

월식은 일식과 혼동되기도 하지만, 태양, 지구, 달의 상호 작용 방식은 매우 다르다. 월식은 태양과 달이 황도와 백도가 교차하는 지점(달의 교점) 부근에 있을 때만 일어난다.

월식은 보통 1년에 2번, 또는 3번 일어나는 해가 있고 거의 일어나지 않는 해도 있다. 21세기 100년 동안 총 142회(개기 월식 85회, 부분 월식 57회) 일어난다. 반면, 일식은 최소 1년에 2번, 많게는 5번 일어나는 해도 있으며, 21세기 100년 동안 총 224회(개기 일식 68회, 금환식 72회, 금환 개기 일식 7회, 부분 일식 77회)이다. 이처럼 월식의 발생 빈도는 일식보다 낮지만, 월식은 달이 보이기만 하면 지구상의 어디에서든 관측이 가능한 반면, 일식은 달의 그림자가 지구 표면을 가로지르는 좁은 지역에서만 볼 수 있기 때문에, 일반적으로는 일식보다 월식을 더 자주 보게 된다.

월식과 일식의 빈도 차이는 다음과 같이 설명할 수 있다. 지구와 태양이 모두 내접하는 거대한 원뿔을 가정할 때, 달이 이 원뿔의 태양 반대쪽 부분(지구의 본영)으로 들어가면 월식이 발생하고, 태양과 같은 방향의 부분으로 들어가면 일식이 발생한다. 이 원뿔의 달의 궤도 부근에서의 반지름은 월식 쪽이 약 4460km - 4750km, 일식 쪽이 약 7990km - 8280km로 다르기 때문에 월식의 발생 빈도는 일식보다 낮아진다.

일본에서 1년에 월식이 3번 관측된 해는 다음과 같다.

일본에서는 이 외에도 2010년 (헤이세이 22년)에 1월 1일, 6월 26일, 12월 21일 월식이 있었다.

월식이 없는 해는 1966년, 1969년, 1980년, 1984년, 1998년, 2002년, 2016년, 2020년이다.

4.3. 월출대식과 월몰대식

월출대식(月出帶食)은 월식 도중에 달이 떠오르는 현상이고, 월몰대식(月沒帶食)은 월식이 진행되는 동안 달이 지는 현상이다.

5. 한국에서 관측된 월식

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2000년 이후 한국에서 관측된 월식은 다음과 같다.

5.1. 과거의 주요 월식

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5.2. 앞으로 관측될 월식

2023년 10월 29일에는 부분 월식이 최대 약 10% 관측되었다.

2025년 3월 14일에는 부분 월식이 예정되어 있으나, 일본 홋카이도에서만 관측 가능하다.

2025년 9월 8일에는 일본 전국에서 개기 월식을 관측할 수 있으며, 개기식은 약 1시간 24분 동안 지속될 예정이다.

6. 문화 속의 월식

월식은 동서양을 막론하고 다양한 문화권에서 신화, 전설, 민속 신앙의 소재로 등장했다.

6.1. 한국의 전통 관념

주어진 원문은 일본의 월식 기록에 관한 내용이며, 한국의 전통 관념과는 직접적인 관련이 없다. 따라서 주어진 원문으로는 해당 섹션의 내용을 작성할 수 없다.

6.2. 다른 문화권의 관념

몇몇 문화권에서는 월식과 관련된 신화를 가지고 있거나, 월식을 길흉을 점치는 징조로 묘사한다. 이집트 신화에서 이집트인들은 월식을 암퇘지가 달을 잠시 삼키는 현상으로 보았다. 다른 문화권에서는 월식을 마야 신화의 재규어나 중국 신화의 세 발 달린 두꺼비와 같은 동물들이 달을 삼키는 것으로 묘사한다. 어떤 사회에서는 악마가 달을 삼키는 것이라고 생각하여, 돌을 던지거나 저주를 퍼부어 악마를 쫓아내려 했다. 고대 그리스인들은 지구의 둥근 형태를 정확히 알고 있었으며, 월식 때 나타나는 그림자를 그 증거로 활용했다. 일부 힌두교 신자들은 월식 후 갠지스강에서 목욕하는 것이 구원을 얻는 데 도움이 된다고 믿는다.

잉카인은 마야인과 마찬가지로, 월식이 재규어가 달을 먹을 때 발생한다고 믿었으며, 이것이 붉은 달이 붉게 보이는 이유라고 생각했다. 잉카인들은 또한 재규어가 달을 다 먹고 나면 지구의 모든 동물을 삼킬 수 있다고 믿었기 때문에 창을 들고 달을 향해 소리를 질러 재규어를 쫓아냈다.

고대 메소포타미아인들은 월식이 달이 일곱 악마에게 공격받는 때라고 믿었다. 그러나 이 공격은 단순한 달에 대한 공격 이상이었다. 메소포타미아인들은 하늘에서 일어나는 일과 땅에서 일어나는 일을 연결시켰고, 메소포타미아의 왕이 땅을 대표했기 때문에 일곱 악마는 왕을 공격하는 것으로 여겨졌다. 왕에 대한 이러한 공격을 막기 위해 메소포타미아인들은 누군가에게 왕의 역할을 하게 하여 진짜 왕 대신 공격을 받게 했다. 월식이 끝나면 대리 왕은 사라지게 했다 (아마도 독살로).

일부 중국 문화권에서는 사람들이 용이나 다른 야생 동물이 달을 물어뜯는 것을 막기 위해 종을 쳤다. 19세기에는 중국 해군이 월식 때 이러한 믿음 때문에 대포를 발사했다. 주 왕조 (기원전 1046년–기원전 256년) 시대에, 시경에서 붉은 달이 어둠에 잠기는 모습은 기근이나 질병을 예고하는 것으로 여겨졌다.

서적에 기록된 월식 기록으로는, 일본서기에 고교쿠 천황 2년 경술삭 을축(16일)과 덴무 천황 9년 11월 정해(16일)의 2가지 사례가 기록되어 있다(다만 전자는 일본에서는 관측될 수 없는 현상이었다). 가마쿠라 시대의 구조 가네자네의 일기인 『교쿠요』에는 "각별히 조심해야 한다"는 문구와 함께 기원하는 내용이 기록되어 있다.

7. 달에서 본 월식

월식 때 달에서 태양을 보면 지구에서 보는 일식처럼 태양이 지구에 의해 가려지는 것처럼 보일 것이다. 2009년 2월 19일, 일본의 달 궤도 위성 가구야가 세계 최초로 이 광경 촬영에 성공했다. 반그림자에서 촬영했기 때문에 태양이 완전히 가려지지는 않았지만, 지구에 의한 다이아몬드 링이 관찰되었다.