위키원
일식 (천문)
일식(日蝕/日食, solar eclipse)은 달이 태양의 일부나 전부를 가림을 의미하거나 그런 현상을 말한다. 일부를 가리는 현상을 부분 일식, 전부를 가리는 현상을 개기일식이라 하고, 태양의 중앙부만을 가려 변두리는 고리 모양으로 빛나는 현상을 금환식(金環蝕) 또는 금환일식이라고 한다.
개요
일식은 달이 태양을 가리는 천문현상을 말한다. 즉, 지구상에서 볼 때 태양이 달에 의해서 가려지는 현상을 말한다. 지구가 태양 주변을 공전하고 있고, 달이 지구 주변을 공전하고 있는데, 이때 일직성 상에서 태양 - 달 - 지구 형태로 배열이 되는 삭에는 달이 태양을 가리는 일식 현상이 발생하게 된다. 하지만 달이 공전하는 궤도(백도)가 지구가 공전하는 궤도(황도)보다 5도 정도 기울어져 있기 때문에 항상 일식 현상이 발생하지는 않는다. 따라서 일식은 항상 달이 보이지 않는(정확히는 빛이 닿지 않는 부분만 보여서 검은색인 상태일 경우)삭일 때 일어나지만, 그 역은 성립하지 않는다.
일식 때는 태양과 지구 사이에 달이 들어가서 태양빛에 의해서 생기는 달의 그림자가 지구에 생기고, 이 그림자 안에서는 태양이 달에 가려져 보인다. 달의 그림자에는 내부의 아주 어두운 부분인 본영(本影)과 외부의 덜 어두운 부분인 반영(半影)이 있다. 지구상의 관측자가 본영 안에 있으면 태양이 전부 달에 가려지는 개기일식(皆旣日蝕)이 보이고, 반영 안의 관측자는 태양의 일부가 달에 의해서 가려진 부분일식(部分日蝕)이 보인다. 달은 지구 주위를 타원궤도로 공전하고 있으므로 지구와의 거리가 일정하지 않다. 지구에서 달까지의 거리가 멀어져서 본영이 지구의 표면까지 미치지 못하는 때가 있는데 그러한 때에 본영의 원뿔이 연장된 곳에서는 태양이 달의 주위를 둘러싼 것 같은 금환일식(金環日蝕)이 보인다.[1][2]
상세
달이 태양의 전부 또는 일부를 가리는 천문현상을 말한다. 지구 표면에서 볼 때의 태양과 달의 시직경이 비슷하고, 지구가 태양 주위를 도는 궤도면(황도)과 달이 지구 주위를 도는 궤도면(백도)이 거의 일치하여 달이 지구 주위를 돌면서 태양의 앞쪽으로 지나 태양을 가리는 경우가 생기는데, 이 때를 일식이라고 한다. 태양이 달에 완전히 가리면 개기일식(皆旣日蝕), 일부만을 가리면 부분일식(部分日蝕), 해와 달이 겹쳐졌으나 달이 해를 전부 가리지 못해서 반지 모양으로 가려지면 금환식(金環蝕) 또는 금환일식이라 한다.
일식은 태양과 달이 합을 이루는 초하룻날에 볼 수 있지만, 매달 일어나지는 않는다. 달의 궤도는 지구가 태양을 도는(또는 지구에서 볼 때 태양이 지구를 도는) 천구상의 궤도인 황도와 달이 지구를 도는 궤도인 백도는 5도 이상 기울어져 있어서, 달이 드리우는 그림자는 종종 지구를 빗겨 간다. 또한, 달은 타원의 궤도를 돎으로 지구에서 멀어졌을 때 달의 시직경이 태양을 전부 가리지 못할 정도로 작아질 수 있다. 일식은 매년 최소 2회에서 5회까지 발생하며, 그중 개기일식은 2회를 넘지 않는다. 그러나, 지구상의 한 지역에서의 개기일식은 드문데, 이는 일식이 지표면 위로 달의 그림자 또는 본그림자가 지나는 좁은 길을 따라 일어나기 때문이다.
일식은 자연적인 현상이지만 일부 고대나 근대 문화에서는 초자연적 원인에 의해 일어나거나 불길한 징조로 여겨지기도 했다. 천문학적인 이해가 없는 사람들에는 대낮에 해가 사라지는 것처럼 보였기에 두려워할 수 있다.
일식 때 태양을 직접 바라보는 것은 눈에 영구적인 손상을 줄 수 있으므로, 일식 관측에는 특별한 보호 장비(태양 안경 등)나 간접적으로 관측하는 기술이 사용된다. 개기일식에서 완전히 가려진 태양만을 보는 것은 기술적으로는 안전하지만, 대부분의 사람들은 일식의 상태를 식별하는 데 익숙하지 않기에 위험이 있다. 고정된 장소에서 그러한 상태는 2시간여의 총 시간 동안 최고 7.5분 동안만 지속된다. 먼 곳까지 예상된 일식을 관측하기 위해 여행하는 사람들에는 '일식 추적자'(eclipse chasers) 또는 '반그림자 애호가'(umbraphiles)라는 명칭이 붙어 있다.[3]
특징
금성이나 수성으로도 비슷한 현상이 일어나기는 하지만 이들은 지구로부터 워낙 멀리 떨어져있다 보니 태양 표면에 점 하나가 지나가는 정도로만 보일 뿐, 달처럼 태양 전부를 가리는 것은 못한다. 그나마 금성은 맨눈으로 보면 작게 점으로 보이지만, 수성은 맨눈으론 거의 안보이기에 먼지 수준이다. 다른 유형으로 수성이 태양에 부분적으로(부분일식처럼) 보이는 부분 수성 일면통과라는 것이 있다. 이는 1900년~2100년 사이에 딱 한 번 있었다.
특히 개기일식은 대부분의 사람들은 일생에 한번 볼까 말까한 경험이고 대낮에 하늘이 캄캄해져 별이보이고 주변이 마치 환상세계처럼 시시각각 비현실적으로 변하는 경험이라 평생 절대 잊을 수 없는 추억이자 삶에 대한 태도나 인생관까지 달라지게 만들 수 있는 엄청난 경험이라고 한다. 이때, 평상시에는 눈의 실명 위험성으로 인하여 잘 관측할 수 없는 태양의 채층과 플레어를 맨눈으로도 직접 관찰할 수 있는 기회가 주어지는 시기이기도 하다.
지구에서 일어나는 개기일식, 금환일식 등의 현상은 우주적으로 꽤나 희귀한 현상인데, 지구에서 보이는 태양과 달의 크기가 거의 똑같기 때문이다. 위성을 가진 행성은 많지만 지구에서처럼 절묘한 개기일식이나 금환일식을 볼 수 있는 행성은 흔치 않을 것이다. 그리고 달은 지구에서 서서히 멀어지며 겉보기 크기가 점점 작아지고 있기 때문에 먼 미래에는 지구에서도 개기일식을 볼 수 없게 될 것이다.
음모론자들이 음모론을 펼치는 단골 소재이기도 하다. 달과 태양의 겉보기 크기가 이렇게 똑같은 건 인공적으로 설계된 것이 아니면 설명하기 힘든 부분 아니겠냐는 것이다. 그러나 달과 태양의 겉보기 크기가 그렇게까지 똑같지 않고 지구와 달 간의 거리도 늘 일정하지 않기에 현실에서는 개기일식보다 아래 문단에 후술된 부분일식, 금환일식 같은 현상이 더 자주 발생하는 것이므로 그다지 설득력은 없는 주장이라고 볼 수 있다.
관측 시 주의사항
익히 알려진 대로, 일식을 맨눈으로 관찰하면 개기일식이라면 모를까 부분일식이면 보이지도 않고 안구에 큰 손상을 줄 수 있다. 설상가상으로 손상이 오는 건 다소 시간이 지난 후기 때문에 막상 태양을 올려다보곤 "에이, 별 일 없네." 하면서 계속 관찰하게 될 수도 있기에 매우 조심해야 한다. 일반적인 태양을 비롯 밝은 것을 쳐다보게 되면 눈의 근육이 시신경을 보호하기 위해 축소하여 눈동자를 작게 만드는데, 일식이 일어나 태양이 가려지만 눈동자에 들어오는 빛의 양이 적어서 어둡다고 인식해서 동공이 커진다. 하지만 빛의 세기는 마찬가지로 강하기 때문에 이 때 눈에 가는 타격은 커지게 되는 것. 태양의 빛은 99%가 가려진 상태에서도 맨 눈으로 바라보면 시력이 영구적으로 손상될 만큼 강력하다. 하지만 잠깐 스쳐보는 것은 큰 문제가 없다. 또한, 개기일식에서 태양이 달에 완전히 가려지는 순간은 맨눈으로 보아도 무방하며 꽤나 화려하기 때문에 추천할 만하다. 물론 당연한 얘기지만 극도의 주의가 필요한 건 매한가지기 때문에 그냥 일식 관측용 안경을 구해서 봐야 한다. 판매처를 찾기 힘들다는것이 문제이기는 하다.
절대로 해서는 안 되는 것은 부분일식을 관찰한다고 일반 선글라스를 사용하는 짓이다. 선글라스는 자외선을 일부 차단하기는 해도 어디까지나 주요 목적은 눈부심을 방지하는 것인데, 태양광은 모든 스펙트럼에서 엄청난 에너지를 가지고 있으므로 개기일식 때 잠깐 완전히 가려진 상황이 아니라면 전혀 도움이 되지 않는다. 오히려 가시광선이 줄어든 만큼 동공이 커지므로 시력 손상이 더 커진다. 이는 두 겹, 세 겹을 씌워도 마찬가지. 그냥 얌전히 전용 안경을 사용하는 것이 건강에 이롭다. 전용 안경에 렌즈로 쓰이는 필름은 태양빛 정도가 아니면 아무것도 통과하지 못하는 거의 불투명한 수준의 것인데 이걸 보면 선글라스를 사용하는 것이 얼마나 위험한지 알 수 있다. 용접용 마스크를 써도 된다. 용접 시 사람의 눈 바로 앞에서 발생하는 강력한 자외선을 막아주는 용도기 때문에, 일식뿐 아니라 평소에 태양을 관찰할 때도 적격이다. 용접마스크의 눈 부분에 끼우는 차광유리만 동네 철물점에서 1~2천 원 주고 따로 살 수도 있다. 소모품이기 때문이다.
사진 찍는데 쓰는 필름을 쓰거나, 유리판에 촛불 그을음을 묻혀서 쓰는 방법도 있고 색상 있는 셀로판지를 여러 장 겹치는 방법도 알려져 있다. 하지만 이 역시 선글라스와 마찬가지로 위험한 행동이다. 눈 손상을 막겠다고 태양을 직접 보지 않는 대신 카메라를 태양 쪽으로 향하는 방법을 사용하는 사람들도 있는데, 카메라가 손상될 수 있어서 권장하지 않는다.[2]
종류
보통 지구에서 보는 태양의 크기는 거의 고정되지만, 달은 지구와 거리가 비교적 가깝기 때문에 공전궤도상 지구와의 거리가 가까울 때와 멀 때의 크기가 확연하게 차이가 난다. 이로 인해서 달이 태양을 완전히 가리는 위치에 있더라도 그 정도에 차이가 발생한다. 보통 일식은 아래와 같이 네 종류로 분류한다.
- 개기일식(皆旣日蝕): 태양의 시직경 ≤ 달의 시직경. 완전히 가리게 된다.
- 금환일식 : 태양의 시직경 > 달의 시직경. 달이 태양의 안쪽으로 들어가서 가리게 되며, 이 경우 끝부분이 금색인 동그란 반지 모양이 된다.
- 하이브리드일식(금환개기일식): 태양의 시직경 ≒ 달의 시직경. 지역에 따라서 금환일식으로 보이는 곳과 개기일식으로 보이는 곳이 모두 존재한다. 2031년 11월에 발생한다.
- 부분일식 : 달이 태양의 부분만을 가리는 경우. 다른 지역에서는 위 세 종류의 일식이 발생하고 있을 수도 있다.
전 세계적으로 개기일식은 약 18개월을 주기로 한 번씩 발생하고 있다. 하지만 특정한 장소를 기준으로 한다면 통계상으로 약 370년에 한 번 꼴로 개기일식이 발생한다. 현지 시각으로 2013년 11월 4일에는 미국 남부와 스페인, 아프리카 남부를 제외한 아프리카 전역에서 개기일식 이후 금환일식을 거쳐 끝나는 하이브리드 일식이 있었다. 다음 하이브리드 일식은 2023년 4월 20일에 있으며 호주 노스웨스트 곶, 동티모르, 뉴기니 섬등에서 개기일식으로 관측 가능하며, 금환일식 구역은 육지를 지나지 않는다. 2031년 하이브리드 일식은 똑같은 A-T-A 타입이지만, 후반부의 금환일식 구역만이 육지를 지나며 그마저도 파나마에 한정된다.
일식이 진행되는 동안에 달의 그림자 크기가 극대점까진 커졌다가 이후 점점 작아진다. 그림자가 극대점에 가까울 때 태양보다 아주 조금 크다면 극대점에서 멀 때는 태양보다 조금 작아지기도 하는데, 이 조건이 만족되면 하이브리드 일식이 나타난다. 극대점에 가깝다면 달그림자가 태양보다 커지므로 개기일식이 나타나고 극대점에서 멀어진 경우에는 달그림자가 태양보다 더 작게 나타나므로 금환일식으로 나타난다. 보통은 양끝이 금환일식으로 나타나는 A-T-A 타입이 9할 이상이지만, 하이브리드 일식이 해가 뜨기전부터 A가 나타나서 앞부분 금환일식이 잘리면 T-A 타입이 되고 해가 질때까지 개기식인 T가 지속되어 뒷부분 금환일식이 잘리면 A-T 타입이 나타난다. 이러한 일식대를 이해하기 쉽게 그림으로 표현하면 다음과 같다.
실제로는 띠의 폭이 그림처럼 많이 변하지 않지만 이해를 쉽게하기 위해 과장해서 표현되어있다. A-T타입은 2013년 일식이 21세기의 마지막 현상이다.
진행 단계
월식도 동일하다.
- 제1 접촉: 초휴(初虧)라고도 한다. 태양이 달의 그림자에 들어가려는 순간.
- 제2 접촉: 식기(蝕旣)라고도 한다. 태양이 초휴를 지나 달의 그림자에 완전히 가려지는 순간이다. 그러므로 제2 접촉과 제3 접촉은 부분일식에는 해당 없다.
- 제3 접촉: 생광(生光)이라고도 한다. 태양이 식심(蝕甚)을 지나 달의 그림자에서 벗어나려는 순간이다.
- 제4 접촉: 복원(復圓)이라고도 한다. 태양이 달의 그림자에서 완전히 빠져나온 순간이다.
일식 때 태양이 가려진 정도는 식분(蝕分)이라고 하는데 백분율로 나타낸다. 개기일식에서는 식분이 1(100%)이 된다.[2]
활용
천문학의 역사가 생각보다 깊다 보니, 몇천년 전에도 일식이 언제 생길지를 예측해서 그걸 예언에 이용하는 사례도 있었다고 전해진다. 고대 그리스의 철학자인 탈레스 역시 일식이 언제 생길지를 예언한 바 있고, 일식이 생기는 걸 예언해서 전쟁을 멈추게 한 사례도 있었다고 전해진다. 개기일식은 1초 미만에서 최대 8분 정도 지속되며, 이 짧은 시간 동안 평상시에는 볼 수 없는 코로나 및 홍염 현상 등을 관찰할 수 있다.
과학자들은 한곳에서 관측하는 것보다, 비행기 타고 달 그림자를 추적하면 더 오랫동안 일식을 관찰할 수 있지 않겠냐는 생각을 했다. 실제로 1973년 6월 30일 과학자들은 콩코드 여객기 1대를 통째로 전세내어 74분 동안 일식을 관측하는데 성공한다. 이 일식을 이용해서 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 증명한 사례도 있었다. 정확히는 일반 상대성 이론을 통한 중력 렌즈 효과를 증명한 것. 영국의 천체물리학자인 아서 스탠리 에딩턴은 1919년 5월 29일 아프리카 기아나 만의 프린시페 섬에서 개기일식이 벌어질 때 태양의 중력으로 인해 별빛이 휘어짐을 관측하는데 성공했다. 이는 상대성 이론을 증명하는 근거 중 하나가 되었다.[2]
역사상의 일식
오랜 세월 여러 나라와 문명에서 태양은 중요한 상징이었기 때문에 일식 현상을 굉장히 안 좋게 보는 경향이 있었다. 그래서 많은 문화권에서 일식은 어떤 검은 존재가 태양을 물어뜯는 일이라 여겼다. 이집트 신화에서는 일식을 태양신 라의 숙적인 아포피스가 라를 삼키는 것이라 해석했다. 일식에서 다시 태양이 나오는 것은 아포피스에 먹힌 라가 다시 부활해 아포피스의 배를 찢고 나온다고 생각하였다. 동양에서는 일식을 용이 태양을 삼키려는 것이라 생각하였다. 그 때문에 일부러 요란한 소리를 내서 용을 쫓기 위한 구식례란 의식을 치렀고, 일식이 끝난 후에는 태양을 지켜냈다는 의미에서 축제를 벌였다고 한다. 이런 문화가 아직도 남아서 현대에도 아시아 일부 지역에서는 일식이 발생하면 하늘에다 총질을 한다. 한국의 관련 설화로는 연오랑과 세오녀, 까막나라 불개 설화 등이 있다.
급총기년서 주기에 보면 서주 의왕 원년에 하늘이 두 번 밝았다는 기록이 나온다. 현대에는 이 기록을 기원전 899년에 일어난 일식으로 여긴다. 해가 뜨기 직전에 일식이 발생하면 두 번 뜬 것처럼 보이기 때문이다. 2017년 8월 21일 북미에서 99년만에 관측된 개기일식에 NASA에서는 무슨 우주선 발사 뺨치는 수준의 대규모 특집 방송, 기사 등을 쏟아냈는데, 고다드 우주비행센터의 태양 연구 프로그램 트위터 계정인 NASA Sun & Space가 동 연구소 달 연구 계정인 NASA Moon에게 블록당하는 일이 벌어졌다. 덤으로 북미 개기일식 당시 일식이 일어나던 도중 국제우주정거장이 태양을 스쳐지나가는 것도 포착되었다.[2]
과거의 일식(한반도의 경우)
- 1997년 3월 9일 (부분)
- 2006년 3월 29일 (개기)
- 2009년 7월 22일 (개기)
- 2010년 1월 15일 (금환) - 아프리카 중부, 몰디브, 인도 남부, 스리랑카, 미얀마, 중국.
- 2011년 1월 4일 일식 (부분)
- 2011년 6월 1일 일식 (부분)
- 2011년 11월 25일 (부분)
- 2012년 5월 20일 일식 (금환)
- 2015년 3월 20일 (개기)
- 2016년 3월 9일 (부분)
- 2018년 8월 11일 (부분)
- 2019년 1월 6일 (부분)
- 2020년 6월 21일 (금환)
- 2021년 12월 4일 (개기)[3]
미래의 일식
- 2035년 9월 2일 (강원특별자치도, 고성군의 휴전선이남 10㎞지역, 북한의 평양일대 지역, 부분(북한과 고성을 제외한 나머지 지역), 일본 도쿄도 지역 일대.
- 2049년 11월 25일 (혼성)
- 2095년 11월 27일(금환)[3]
동영상
각주
참고자료
같이 보기
