지구과학 고2 태양계 천체와 별과 우주의 진화

달의 위상과 식 현상

달의 공전으로 나타나는 위상 변화와 일식·월식 발생 조건 및 관측 특성을 탐구한다.
달이 지구를 공전하면서 햇빛을 받는 면을 우리가 보는 각도가 달라져 위상이 변하고, 태양·지구·달이 일직선에 놓일 때 일식과 월식이 일어납니다.
어두운 방에서 손전등(태양) 앞의 공(달) 주위를 돌며 본다고 생각해 보세요. 공의 밝은 면은 항상 손전등 쪽 절반이지만, 내가 어디에서 보느냐에 따라 그 밝은 면이 초승달로도, 보름달로도 보입니다.

쉽게 말하면

달의 위상 변화에서 삭 → 초승달 → 상현 → 보름(망) → 하현 → 그믐의 순서를 배웠습니다. 여기서는 왜 그 순서가 되는지, 그리고 왜 매달 식이 일어나지 않는지를 따집니다.

달은 스스로 빛나지 않고 햇빛을 반사합니다. 햇빛을 받는 절반은 언제나 태양 쪽이지만, 달이 지구의 자전과 공전의 무대 위에서 지구 둘레를 돌면서 그 밝은 반구를 우리가 보는 각도가 달라집니다. 태양–달–지구 순으로 놓이면(삭) 밝은 면이 전부 반대쪽이라 안 보이고, 태양–지구–달 순으로 놓이면(망) 밝은 면 전체를 마주 보아 보름달이 됩니다.

달은 하루에 약 씩 별자리 사이를 동쪽으로 옮겨 갑니다. 그만큼 지구가 더 자전해야 달을 따라잡으므로, 달이 뜨는 시각이 매일 약 분씩 늦어집니다. 이 때문에 위상마다 보이는 시각이 정해집니다. 상현달은 초저녁 남쪽 하늘에 있고 자정 무렵에 지며, 보름달은 해가 질 때 떠서 자정에 남중합니다.

식 현상은 세 천체가 한 줄로 설 때만 일어납니다. 일식은 달이 태양을 가리는 것이므로 반드시 삭, 월식은 달이 지구 그림자에 들어가는 것이므로 반드시 망입니다. 그런데 삭과 망은 매달 오는데도 식은 드뭅니다. 달의 공전 궤도면(백도면)이 지구의 공전 궤도면(황도면)에 대해 약 기울어져 있어서, 대부분의 달에는 달이 태양이나 지구 그림자보다 위나 아래로 비껴 지나가기 때문입니다.

이렇게 나타납니다

  1. 예시 1
    달이 매일 약 50분씩 늦게 뜨는 이유
    달은 하루에 약 씩 동쪽으로 도망갑니다. 하늘은 시간에 씩 도니, 지구가 그만큼 더 돌아야 달이 다시 지평선 위로 올라옵니다.
  2. 예시 2
    삭망월이 항성월보다 긴 이유
    달이 별을 기준으로 지구를 한 바퀴 도는 데는 약 일(항성월)이 걸립니다. 그런데 그동안 지구도 태양 둘레를 약 나아갔으므로, 달이 다시 '태양 – 지구 – 달' 배치를 만들려면 조금 더 돌아야 합니다. 그래서 위상이 한 바퀴 도는 삭망월은 약 일로 더 깁니다.
  3. 예시 3
    달의 같은 면만 보이는 이유
    달의 자전 주기와 공전 주기가 약 일로 같기 때문입니다. 달이 지구를 한 바퀴 도는 동안 정확히 한 바퀴 자전하므로 늘 같은 면이 지구를 향합니다. 달이 자전하지 않는 것이 아니라, 자전하기 때문에 같은 면이 유지되는 것입니다.

자주 하는 오해

달의 위상 변화가 지구 그림자 때문이라고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움초승달은 지구 그림자가 달의 대부분을 가려서 그렇게 보인다
실제로는위상 변화는 햇빛을 받는 반구를 우리가 비스듬히 보기 때문에 생깁니다. 지구 그림자가 달을 가리는 것은 월식뿐이고, 그것도 망일 때만 일어납니다.
그림자 때문이라면 매달 그믐마다 지구가 달과 태양 사이에 있어야 하는데, 그믐 무렵의 달은 오히려 태양 쪽에 있습니다. 그리고 그림자 이론대로라면 초승달의 어두운 부분은 항상 지구 그림자 모양(원호)이어야 하는데, 위상의 경계선은 매끄러운 타원 곡선입니다.
삭과 망이 매달 오니 일식·월식도 매달 일어난다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움달이 태양과 지구 사이를 지나가는 삭이 매달 있으니, 일식도 매달 있어야 한다
실제로는백도면이 황도면에 대해 약 기울어져 있어, 대부분의 삭에는 달이 태양의 위나 아래를 스쳐 지나갑니다.
머릿속 그림을 평면(종이 위)으로만 그리면 삭 = 일식이 되어 버립니다. 실제 배치는 입체입니다. 세 천체가 한 줄이 되려면 달이 삭·망인 동시에 백도와 황도가 만나는 교점 근처에 있어야 하고, 그 두 조건이 겹치는 때가 드뭅니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

달의 위상 변화초6지구의 자전과 공전고2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

일식과 월식고2조석고3

같은 단원의 개념 — 태양계 천체와 별과 우주의 진화

거성과 초거성고2내행성과 외행성고2백색왜성·중성자별·블랙홀고2별의 광도와 등급고2별의 물리량고2별의 에너지원(핵융합)고2별의 진화고2연주 시차와 별까지의 거리고2일식과 월식고2주계열성고2지구의 자전과 공전고2천구와 좌표계고2케플러 법칙고2태양고2태양계 구성원고2태양계 형성고2태양풍고2행성의 운동고2흑점과 태양 활동 주기고2H-R도고2

자주 묻는 질문

Q1왜 낮에도 달이 보이나요?
달은 지구에 가깝고 밝아서 하늘이 밝아도 보입니다. 낮에 달이 보이는지는 그때 달이 지평선 위에 있느냐의 문제일 뿐입니다. 상현달은 오후에 떠서 초저녁에 남중하므로 오후 하늘에서 자주 보입니다.
Q2달의 뒷면은 항상 어두운가요?
아닙니다. '지구에서 보이지 않는 면'과 '햇빛을 못 받는 면'은 다릅니다. 삭일 때는 달의 뒷면이 오히려 태양을 정면으로 마주 봅니다. 뒷면도 똑같이 낮과 밤을 겪습니다.
Q3달이 없어지는 그믐과 삭은 같은 말인가요?
삭(신월)은 태양–달–지구가 거의 한 줄이 되어 달이 보이지 않는 순간을 가리키는 정확한 용어입니다. 그믐은 그 직전, 달이 아주 가는 활 모양으로 새벽 동쪽 하늘에 잠깐 보이는 시기를 부르는 말로 씁니다.
교육과정 2022 개정 · 고2 지구과학 · 태양계 천체와 별과 우주의 진화 수록 기본 (교육과정 단원)

세 천체가 정말 한 줄로 섰을 때 무슨 일이 벌어지는지는 일식과 월식에서 자세히 다룹니다. 달이 바닷물을 끌어당기는 이야기는 조석으로 이어집니다.

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