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표면까지 자세히 보이는 달
달 사진

달은 태양계 위성 중에서 다섯 번째로 큰 자연 위성이다. 천문학자들은 오래전부터 달을 관측했으며, 달의 움직임과 정보를 얻고자 했다. 1957년 소련은 달을 관측하기 위해 궤도에 위성을 발사했다. 인류가 최초로 성공적인 발사를 이뤄낸 그 위성은 스푸트니크 1호다. 지구와 가장 가까운 자연 위성 달을 설명하겠습니다.

아름다운 빛을 비추는 자연 위성 달의 유래

지구 유일의 자연 위성이자 가장 가까운 큰 천체인 달. 선사시대부터 알려진, 달은 태양 다음으로 하늘에서 가장 밝은 물체입니다. 그것은 기호 ☽로 표시된다. 영어로는 지구의 이름과 같이 게르만어와 고대 영어에서 유래했다. 달의 황량한 아름다움은 역사를 통틀어 매혹과 호기심의 원천이었고 풍부한 문화적이고 상징적인 전통에 영감을 주었다. 과거 문명에서는 달을 신으로 여겼는데, 달의 지배력은 조수와 여성의 생식 주기에 대한 율동적 통제에서 극적으로 나타났다. 고대의 전설과 전설은 달의 힘이 마법으로 주문을 주입하고, 인간을 짐승으로 변화시키며, 사람들의 행동이 제정신과 광기 사이에서 위험하게 흔들리게 한다고 말한다. 시인과 작곡가들은 달의 낭만적인 매력과 그것의 어두운 면을 인용하고 있었고, 소설 작가들은 달 위의 궤도에 있는 아폴로 우주 비행사들이 인간의 눈이 처음으로 목격하고 있는 현실의 사진들을 돌려보내기 훨씬 전에 그들의 독자들을 추측하는 달 여행으로 이끌고 있었다. 수세기에 걸친 관찰과 과학적 연구는 달의 본질과 기원에 집중되어 왔다. 달의 움직임과 위치에 대한 초기 연구는 조석 예측을 가능하게 했고 달력의 발전을 이끌었다. 달은 인간이 발을 디딘 최초의 새로운 세계였다. 자동 우주선과 원격 감지 관측에 의해 수집된 정보와 함께 달에 대한 지식은 지구 그 자체를 제외한 다른 우주 물체의 지식을 능가했다. 비록 그것의 구성, 구조, 그리고 역사에 대한 많은 의문들이 남아 있지만, 달이 지구와 태양계의 기원을 이해하는 열쇠를 쥐고 있다는 것이 분명해졌다. 게다가, 지구와 가깝고, 물질과 에너지의 원천으로서의 풍부한 잠재력, 그리고 행성 과학을 위한 실험실과 오랜 시간 동안 우주에서 살고 일하는 방법을 배울 수 있는 장소로서의 자격을 고려할 때, 달은 지구 궤도를 벗어난 인류 최초의 정착지를 위한 최고의 장소로 남아 있다.

밤에 떠오르는 달의 정보 살펴보기

달은 지구 주위를 약 384,000 km(238,600 마일)의 평균 거리를 두고 약간 이심률 궤도를 그리며 돌고 있는 작은 암석 천체일 것이다. 적도 반지름은 1,738 km이고, 모양은 약간 평평해서 지구 방향으로 약간 부풀어 오른다. 질량의 중심은 달 구체의 중심과 비교하여 지구를 향해 약 2km(1.2마일) 이동하며, 또한 달의 중력장이 국부적으로 증가하게 하는 표면 질량 집중을 가지고 있다. 달에는 지구 자기장이 없지만, 달의 표면 암석 중 일부는 남아 있는 자성을 가지고 있는데, 이는 과거에 하나 이상의 자기 활동 기간을 나타낸다. 달은 현재 매우 약한 지진 활동을 하고 있으며 내부로부터의 열 흐름은 거의 없으며, 대부분의 내부 활동이 오래전에 중단되었음을 나타낸다. 현재 과학자들은 40억 년 전, 달의 형성으로 인해 달의 지각이 더 밀도가 낮은 맨틀과 더 밀도가 높은 맨틀로 분화, 화학적 분리가 일어났을 것으로 보고 있다. 수억 년 후, 이번에는 내부 방사능에 의한 두 번째 가열로 인해 용암이 분출되었다. 달의 평균 밀도는 세제곱 센티미터당 3.34그램으로 지구의 맨틀과 비슷하다. 달의 작은 크기와 질량으로 인해, 달의 표면 중력은 행성의 6분의 1에 불과하며, 표면에 존재하는 기체의 분자들이 충돌 없이 움직일 정도로 대기를 거의 유지하지 못한다. 표면을 폭격으로부터 보호하기 위한 대기 보호막이 없는 상황에서, 소행성에서 작은 입자에 이르는 수많은 물체들이 달에 충돌하고 분화했습니다. 이것은 가장 미세한 먼지까지 모든 크기의 암석 조각으로 구성된 파편층 또는 레골리스(regolith)를 형성했다. 과거에 가장 큰 충돌은 거대한 분지를 만들었고, 그중 일부는 나중에 거대한 용암 홍수에 의해 부분적으로 채워졌다. 마리아라고 불리는 이 크고 어두운 평원은 지구에서 육안으로 분명히 보인다. 많은 사람들이 변하지 않는 패턴을 달 속의 남자로 인식하는 어두운 마리아와 더 가벼운 고지대는 두 가지 주요 종류의 달 영역을 구성한다. 마스코뉴는 특히 밀도가 높은 용암이 맨틀에서 솟아올라 분지로 흘러들어 간 지역이다. 고대 분지의 가장자리를 따라 위치한 달의 산은 높지만 가파르거나 뾰족한 봉우리가 있는 것은 아니다. 왜냐하면 모든 달의 지형이 끝없는 충격의 비로 침식되었기 때문이다.

매일 모양이 바뀌는 달의 움직임

달의 운동에 대한 연구는 달 자체뿐만 아니라 천체 역학과 물리학의 기초에 대한 지식의 성장에 중심적이었다. 지구의 자전과 태양에 대한 연간 운동으로 인해 별들이 서쪽으로 이동하는 것처럼 보이므로, 달은 천천히 동쪽으로 이동하여 매일 늦게 뜨고 새로운 단계, 즉 새로운 첫 번째, 마지막 그리고 매달 다시 새로운 단계를 통과한다. 오랫동안 지속된 중국, 칼데아, 마야 달력은 이러한 반복적이지만 어울리지 않는 움직임을 조화시키려는 시도였다. 바빌로니아 점성가들과 그리스 천문학자들의 시대부터 현재까지, 연구자들은 예측된 움직임으로부터 작은 이탈을 찾았다. 영국의 물리학자 아이작 뉴턴은 17세기 말에 달의 중력 이론을 발전시키는 데 달 관측을 이용했고, 달의 운동을 교란시키는 데 태양 중력의 일부 효과를 보여줄 수 있었다. 18세기와 19세기에 이르러 궤도운동과 자전 운동에 대한 수학적 연구는 부분적으로 항해를 위한 천체의 예측된 위치에 대한 정확한 표가 필요함에 따라 진전되었다. 이론이 개선된 관찰과 함께 발전하는 동안, 많은 작고 혼란스러운 불일치들이 계속해서 나타났다. 어떤 것들은 지구의 자전 속도의 불규칙함에서 비롯되고, 다른 것들은 지구와 달에 미치는 작은 조석 효과에서 비롯된다는 것이 점차 분명해졌다. 우주 탐사는 정확성을 크게 높였고, 동시에, 빠른 컴퓨터와 새로운 관측 도구의 이용은 그것을 달성할 수 있는 수단을 제공했다. 지구, 태양, 행성의 중력적 영향을 나타내는 항을 사용하여 달의 운동을 수학적으로 모델링한 분석법은 달의 운동 방정식의 직접 수치 적분을 기반으로 한 방법들에 길을 내주었다. 두 방법 모두 관찰에 기반한 상당한 입력이 필요했지만, 후자의 사용은 예측의 정확성을 크게 향상했다. 동시에, 아폴로 우주 비행사가 달 표면에 설치한 역반사기는 레이저로 달까지의 거리를 측정할 수 있게 해 주었고, 매우 긴 기준선 간섭계를 포함한 새로운 전파 천문학 기술, 달이 천체의 전파원을 가릴 때 관측할 수 있었다. 이러한 관측을 통해 과학자들은 지구의 조석 운동량 교환으로 인한 달의 속도 변화를 측정할 수 있었고, 상대성 이론에 대한 이해를 높였으며, 달과 지구에 대한 지구물리학적 지식도 향상되고 있다. 궤도 이심률은 또한 달이 태양과 지구 사이를 지나면서 지구의 태양 표면에 움직이는 그림자를 드리우는 일식에도 영향을 미친다. 만약 달이 근방에 있을 때 일식이 일어난다면, 달의 어두운 안쪽 그림자의 경로를 따라 관찰자들은 개기일식을 보게 된다. 만약 달이 원형에 가까이 있다면, 그것은 태양을 완전히 덮지 않을 것이다; 결과적인 일식은 고리형이며, 관측자들은 달의 실루엣 주변에서 태양 원반의 얇은 고리를 볼 수 있다. 현재 달과 지구는 중입자 중심을 27.322일 주기로 공전하고 있다. 전체 계는 1년에 한 번 태양 주위를 돌고 있기 때문에, 조도의 각도는 하루에 약 1도씩 변하기 때문에 보름달에서 다음 달까지의 시간은 29.531일, 즉 달의 시노 딕 월식 또는 시노 딕 공전 주기가 된다. 결과적으로, 낮과 밤의 경계선인 달의 터미네이터는 이 시노 딕 기간에 달 주위를 한 번 움직이며, 대부분의 위치를 거의 15일 동안 번갈아 가며 태양과 어둠을 노출시킨다. 항성 생성기와 동시 생성기는 조석 상호작용으로 인해 시간이 지남에 따라 서서히 변화하고 있다. 비록 조석 마찰이 지구의 자전을 늦추고 있지만, 운동량을 보존하는 것은 지구-달 계의 각운동량이 일정하게 유지된다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 달은 지구로부터 서서히 멀어지고 있고, 그 결과 낮과 달이 모두 길어지고 있다. 이 관계를 과거로 거슬러 올라가면, 두 시기 모두 수억 년 전에 상당히 짧았을 것이다.