달

달(Moon)은 지구의 유일한 자연위성이다. 지구 중심에서 달 중심까지의 거리는 평균 384399 km(0.00257 AU)이며, 근지점과 원지점 거리는 각각 362600 km과 405400 km이다. 공전궤도의 이심률은 0.0549, 공전주기는 27.321661일이며, 공전궤도면은 황도면과 5.145° 기울어져 있다. 질량은 @@NAMATH_INLINE@@\rm 7.342×10^{22}@@NAMATH_INLINE@@ kg, 반지름은 1737.1 km 이다. 달은 태양계 위성 중에 5번째로 크지만, 행성에 대한 비율로 따지면 제일 크다. 평균 밀도는 3.344 g@@NAMATH_INLINE@@\,@@NAMATH_INLINE@@cm^-3, 표면중력은 1.62 m@@NAMATH_INLINE@@\,@@NAMATH_INLINE@@s^-2이다. 달의 자기장은 지구 자기장 세기의 1% 미만이라고 알려져 있다. 달은 국부적으로 지각이 자화되어 있을 뿐 지구에서처럼 다이나모가 작용하는 것으로 보이지는 않는다.

공전주기는 자전주기와 동일한 27.321661일이다. 이는 달과 지구 사이에 작용하는 기조력(tidal force) 때문에 생기는 자연스러운 현상이다. 이처럼 동주기자전(synchronous rotation)의 결과 원리적으로는 우리가 달의 50% 밖에 볼 수 없지만, 칭동(libration) 현상 때문에 59%까지 가능하다(그림 5 참조). 오랜 시간이 지나면 지구의 자전주기와 달의 공전주기도 같아져 지구 한쪽에서는 언제나 달을 볼 수 있고 그 반대쪽에서는 볼 수 없게 된다. 과학자들은 뉴호라이즌스호 (New Horizons)의 탐사자료를 분석해 명왕성 (Pluto)과 카론 (Charon)은 이런 식으로 궤도를 돈다는 사실을 알아냈다.

그림 1. 달의 가까운 쪽 모습.()

그림 2. 달의 먼 쪽 모습.()

그림 3. 달의 북쪽 모습.()

그림 4. 달의 남쪽 모습.()

그림 5. 지구에서 보이는 달의 모습.()

목차

달의 지형은 '바다' (mare)라고 불리는 저지대와 이와 구분되는 고지대로 구분된다. 바다는 상대적으로 검고 회색을 띄는, 주로 현무암질로 된 용암 대지이고, 고지대는 밝은 색이며 충돌구(impact crater)가 빽빽하게 분포한다. 고지대는 약 45억년전에, 바다는 약 35억년 전에 생성된 것으로 추정된다. 달에 대기가 없기 때문에 충돌구가 쉽게 만들어지지만 풍화작용과 화산, 지질활동 등을 겪지 않아 오래 유지된다.

아폴로11호 (Apollo 11)가 설치한 지진계를 이용한 지진파 연구로 알아낸 달의 내부는 지각, 맨틀, 핵으로 구성되어 있다(그림 6 참조). 철로 된 고체 핵의 반지름은 250km정도이며 그 위에는 액체 핵이 약 50 - 100 km 사이에 분포하는 것으로 추정된다. 60 - 150 km 두께의 지각을 빼면, 나머지 두꺼운 층은 맨틀층이다. 지구의 핵과 마찬가지로 내핵은 고체이고 외핵은 액체로 추정된다. 작은 핵에 비해 맨틀은 두꺼운데, 부분적으로 녹아 있는 하부 맨틀과 중부 맨틀, 상부 맨틀로 구분한다.

그림 6. 내부 구조.(출처:)

달의 기원에 대한 여러가지 이론이 있는데 그 중 대표적인 4가지는 분리설, 동시생성설, 포획설, 충돌설이다. 동시생성설은 원시지구가 탄생할 즈음 미행성들이 뭉쳐져 동시에 만들어졌다는 가설이다. 철 성분 등이 지구에 비해 낮아 원시태양계원반의 동일한 지역에서 동시에 만들어졌다고 보기에는 성분의 차이가 커서 설명하기 어렵다. 포획설은 달이 독립적으로 만들어졌지만 지구 중력에 의해 포획되어 위성이 되었다는 가설이다. 외부에서 온 것이라고 보기에는 지구와 성분이 너무 비슷하고 포획되기 위해서는 달만큼 큰 제 3의 천체가 지구-달 계에서 충분한 에너지를 뺏어야 하는데 이렇게 복잡한 일이 일어날 확률이 너무 낮은 것이 문제로 제기되었다. 분리설은 지구의 바다에서 분리되어 떨어져 나가 달이 만들어졌다는 가설이다. 달의 부피를 고려하면 제일 큰 태평양이라도 너무 작고, 지질학적으로 볼 때 지구의 바다는 대륙 이동설에 의해 설명이 되기 때문에 지구의 바다에서 분리되어 달이 만들어졌다는 것은 설득력이 떨어진다. 충돌설은 가상의 행성인 테이아 (Theia)가 지구와 충돌해 지금의 지구와 달이 만들어졌다는 가설이다. 최근 컴퓨터 모의실험과 지질학적 증거 등 다양한 자료를 바탕으로 가능성이 입증되어 가장 유력한 가설로 굳혀지고 있다. 관측적으로도 충돌설을 지지하는 증거가 많다. 그 대표적인 것으로는, 지구 쪽으로 치우쳐 비대칭적으로 분포하는 달의 맨틀, 핵과 함께 마찬가지로 비대칭으로 분포하는 방사능 물질들이다. 지진계로 확인한 바에 의하면 달의 지각 두께는 평균적으로 앞면은 20km이고 뒷면은 80km이다.

1957년, 구소련이 인류 최초로 스푸트니크1호 (Sputnik 1)를 성공적으로 발사하자, 미국은 이를 따라잡기 위해 우주 개발에 박차를 가했다. 미국은 '스푸트니크 충격'에서 벗어나기 위해 구소련보다 먼저 달에 착륙한다는 목표를 세우고 1958년 파이오니어1, 2호를 발사했지만 연달아 실패했다. 처음 달에 도착한 우주선은 구소련의 무인우주선 루나2호(Luna2)였다(1959년). 그해 10월 4일에는 루나3호(Luna 3)가 인간이 단 한번도 본 적이 없는 달의 뒷면 사진을 지구로 전송했다. 1966년 루나10호가 달 연착륙에 성공했고, 1968년에는 존드5호 ( Zond 5)가 달에 갔다가 돌아오는데 성공하면서 달에 인류를 보낼 수 있다는 가능성을 증명했다.

미국은 구소련보다 늦은 1964년에야 레인저7호를 달에 보내는데 성공했으며 미국항공우주국 NASA를 확대 개편해 1961년부터 1972년까지 달탐사 프로젝트인 아폴로계획을 수행했다. 이어, 1968년 아폴로8호(Apollo 8)가 처음으로 달을 방문했다. 보먼(Frank Frederick Borman, Ⅱ), 러블(James Arthur Lovell, Jr.), 앤더스(William Alison Anders)가 달궤도에 진입해 탐사활동을 벌였지만 착륙하지는 않았다. 1969년 7월 아폴로11호에 암스트롱(Neil Alden Armstrong) 등이 탑승해 달에 착륙한 것을 시작으로 1972년까지 4년동안 여섯 차례 유인 비행에 성공했다. 그러나 아폴로17호를 끝으로 현재까지 유인 비행은 멈춘 상황이다.

한편 일본과 중국은 2007년 9월과 10월, 각각 달 탐사 위성인 카구야 (Kaguya)와 창어1호 (Chang'e 1)를 발사했다. 중국은 이후에도 달에 우주선을 보냈는데 2019년 1월 창어4호는 달 뒷면에 성공적으로 착륙해 세계 최초로 달 뒷면에 착륙한 기록을 보유하게 되었다. 인도는 2008년 찬드라얀1호 (Chandrayaan 1)를 달로 보냈다. 우리나라는 2022년에 달탐사 우주선을 보낼 계획으로 준비하고 있다.

하늘에 있는 달이라는 단어의 원래 의미는 '높다' 혹은 '높은 곳'이었다. 매달다, 키다리(키달이), 다락(달악), 비탈(빗달)이 모두 높다는 의미를 갖고 있다. 달동네라는 말도 달이 보이는 동네라는 뜻이 아니고 '높은 곳에 있는 동네'라는 의미라고 한다.

달은 태양만큼이나 인류에게 큰 영향을 미쳐왔다. 밤에 볼 수 있는 가장 밝은 천체인 데다가 주기를 가지고 차고 기울어 시간 측정에 근거가 되기도 한다. 음력은 달을 기준으로 하는 역법이다. 우리나라를 비롯한 동양과 서양에서는 삭이나 망일 때를 명절로 지키고 있다. 중세부터는 서양과 동양에서 달에 대한 인식이 달라진다. 보름달이 뜨면 소원을 비는 동양과 달리 서양에서는 보름달이 뜨면 늑대인간이 돌아다는다든지 광기가 발동한다는지 하는 공포, 불안 등을 상징하는 것으로 달을 생각했다.