달

물리적 조건

달의 크기는 지구의 1/3보다 작으며, 적도지름은 약 3,476㎞ 정도이다. 질량은 지구의 1/81.3에 불과하며, 지구의 밀도가 5.52g/㎤인 데 비해 달의 밀도는 약 3.34g/㎤이다. 달은 태양빛을 반사해 빛을 내지만 반사율(albedo), 즉 받은 빛을 반사하는 비율은 0.073에 불과하다. 달의 밝기는 주로 달표면의 기복과 이로 인해 생기는 그림자의 양에 따라 달라지므로 위상 주기에 따라 변한다.

달의 운동

달은 자전축을 중심으로 27.3일 만에 1바퀴씩 자전하는데, 이 주기는 달이 지구 주위를 1바퀴 공전하는 시간과 같다. 따라서 지구에서 볼 때 달은 거의 같은 면만 보이게 된다. 실질적인 자전율은 일정하나 달이 매일 움직이면서 그리는 호(弧)의 길이는 약간씩 변한다. 따라서 달이 지구를 향하는 면도 호의 길이에 따라 달라져서, 지구에서 볼 때 달의 구면은 달의 공전주기와 거의 같은 주기로 약간씩 진동하는 것처럼 보인다. 이같은 겉보기 진동을 광학칭동(光學秤動)이라고 하며 그 양은 보통 6~7°이다.

달의 관측

달 표면은 1609년 갈릴레오가 처음 관측한 이래 줄곧 망원경의 연구 대상이 되어왔다. 달 표면을 자세히 그린 초기의 월면도 중 하나는 폴란드의 천문학자 요한네스 헤벨리우스의 저서인 〈월면학(Selenographia)〉(1647)에 실려 있다. 이탈리아 예수회의 천문학자 G. B. 리치올리는 자신의 저서 〈새로운 알마게스트(Almagestum novum)〉(1651)에서 달표면의 어두운 지역을 바다(mare)로 표현했는데, 이들 가운데 '비의 바다(Mare Imbrium)'나 '감로주의 바다(Mare Nectaris)' 등과 같이 환상적인 이름을 썼다.

오늘날에는 달표면에 물이 전혀 없다고 알려졌으나 이같은 이름은 계속 쓰이고 있다. 위에 기술된 저서들이 발표된 뒤 수세기를 거치면서 더욱 상세한 월면도가 제작되었고, 마침내는 달사진이 제작되기에 이르렀다. 1959년에 와서는 소련(현 러시아)의 우주탐사선이 지구에서 볼 수 없는 달 뒷면 사진을 촬영했다. 1960년대말 미국의 달궤도선(Lunar Orbiter)은 지구에서 보이는 면과 그 뒷면을 포함한 달표면 전체를 근접촬영했다.

지형의 특징

달에서 눈에 가장 잘 띄는 구조는 구덩이(crater)이다(→ 운석구덩이). 이들 구덩이는 지름이 약 200㎞ 혹은 그 이상 되는 것도 있으며, 달표면에 매우 많이 흩어져 있으며 종종 서로 겹쳐 있기도 한다. 큰 구덩이의 대부분은 운석(隕石)이 빠른 속도로 달표면과 부딪쳐 생겨난 것이다. 그러나 지름이 1㎞이하인 작은 구덩이는 화산폭발로 생겨났을 수 있다.

둘레에 고리가 있는 구덩이도 많이 있으며, 이같은 고리는 일반적으로 주변보다 약 1.5㎞ 정도 높이 솟아 있지만 때때로 높이가 꽤 낮은 경우도 있다. 대부분의 경우 구덩이 안에는 하나의 중앙 봉우리나 여러 개의 봉우리가 있다. 바다로 알려진 달의 어두운 지역에는 구덩이가 상대적으로 적다. 이들 바다는 대부분의 구덩이가 생겨난 뒤에 거대한 용암류가 흘러들어간 지역일 것이라고 생각되고 있다.

또다른 중요한 지형은 열구(rille)로서, 이는 수백㎞까지 뻗어 있는 골이 깊은 도랑이다. 이들 열구는 바다나 큰 구덩이의 경계를 이루는 산맥이나 언덕에 나란히 무리를 지어 있는 경향이 있다. 어떤 것은 구덩이 벽을 가로질러 지나기도 한다.

달의 기원

달의 기원에 대한 이론은 여러 가지가 있다. 19세기말 영국의 천문학자 조지 다윈 경이 내놓은 가설은 수십 년 동안 상당한 관심을 끌었다. 태양조석(太陽潮汐)에 관한 수학이론을 바탕으로, 그는 달이 처음에는 지구의 일부분이었다가 조석작용으로 지구에서 떨어져나가 점점 멀어졌을 것이라고 했다. 그러나 1930년 해럴드 제프리스 경은 그와 같은 과정이 일어날 가능성은 거의 없다는 것을 설득력있게 보여주었다.

1950년대에 나와 널리 퍼진 달의 기원에 관한 또 하나의 이론은 달이 태양계의 다른 어떤 곳에서 생겨나 나중에 지구의 인력에 붙들렸을 것이라고 제안했다. 그뒤 이 이론의 바탕이 된 기본가설이 물리학적으로 있을 법하지 않다는 것이 밝혀져 자취를 감추게 되었다.

오늘날 대부분의 학자들은 태양계의 기원에 대해 응결설(凝結說)을 확장시킨 것을 받아들이고 있다. 이 이론에 따르면 지구는 티끌, 유성체(遊星體), 비교적 큰 소행성 등의 무리에서 물질이 유입되어 생겨났다. 반면에 달은 지구 주변에 남은 부스러기 물질이 응결되어 이루어졌으며, 달이 커지면서 지구에 흡수되지 않았다.

지구 주변에 남은 이들 부스러기 물질은 태양계가 생겨난 초기에 태양과 성분이 비슷한 물질 가운데 비휘발성(非揮發性) 원소가 모여 생겨난 것으로 보고 있다. 이 가운데 일부가 녹아 규산염물질에서 철-니켈로 이루어진 단단한 물체가 분리되었다. 이런 중금속 부스러기들이 유입되어 지구가 되었고, 반면 갓태어난 행성 주변궤도에 있던 암석질 물체가 응결되어 달이 생겨났다.

지구와 달의 관계

지구의 위성인 달을 보며 사람들은 낭만, 공포, 신비, 미신, 예언 같은 상징들을 흔히 떠올린다. 서양에서 달은 흔히 재앙과 어둠 등을 상징했으나 한국을 비롯한 동양에서는 달의 변화를 바탕으로 한 음력을 사용하는 등 생활과 밀접한 천체로 여겼다. 달에 상징적인 의미가 있든 없든, 달의 인력은 지구에 영향을 미치는데, 이 인력이 조석을 일으키기 때문이다. 달과 지구의 거리에 따라 달이 지구에 미치는 인력의 세기가 변하므로 만조와 간조의 규모도 달라진다.

달 탐사

우주 탐사의 초기에는 가장 많은 관심이 지구에서 가장 가까운 천체인 달에 집중되었다. 1959년 최초의 달 탐사선 소련의 루나 2호가 발사된 이후 달에 인간을 보내려는 노력이 시작되었으며, 1969년 미국의 아폴로 11호가 달 표면에 착륙하면서 결실을 맺었다. 소련(현 러시아)은 무인 탐사선을 이용해 달의 토양 시료를 수집해서 귀환했으며, 이후 유럽연합, 중국 등이 무인 탐사선을 이용한 달 탐사를 지속적으로 수행했다.

달 탐사의 목적은 크게 두 가지로 구분된다. 하나는 달에 인류가 거주하는 것을 목적으로 물과 같은 필수적인 자원의 활용 가능성 여부를 탐색하는 것이고, 다른 하나는 달에 있는 천연 자원을 인류가 이용하기 위한 것이다. 2003년 중국이 발표한 창어 계획은 장기적으로 달에 우주인이 머무는 기지를 건설하는 데 목적을 두어 진행되고 있는데, 창어 5호는 2020년 11월 24일 발사되어 12월 1일 달의 암석과 토양 표본을 수집했고, 12월 17일 네이멍구자치구로 귀환에 성공했다. 이에 따라 중국은 미국과 러시아에 이어 세번째 달 표본 수집 성공 국가로 기록되었다.