잘 알려진 대로 우리 지구같은 행성들은 태양의 주위를 공전하고 있습니다. 행성들은 위성을 거느리고 있기도 한데, 지구는 유일한 위성인 달을 데리고 태양을 돌고 있습니다. 그 셋은 서로 다양하게 배열되는데 모두가 일직선으로 늘어서는 경우 지구에서는 보름 아니면 그믐달로 보이게 됩니다. 보름일때는 태양, 지구, 달의 순서로 늘어서게 되고, 그믐일때는 태양, 달, 지구의 순서가 됩니다.
일식의 원리
다음 그림은 개기월식과 개기일식의 원리를 보여줍니다. 즉, 보름달일때만 월식이 일어나고, 그믐일때만 일식이 일어납니다. 그림처럼 달이 만드는 그림자에 비해 지구가 만드는 그림자가 훨씬 크므로, 개기월식은 지구의 넓은 범위에서 관측이 가능하지만, 일식은 매우 좁은 범위에서만 가능합니다.
그림의 위쪽은 북쪽, 아래쪽은 남쪽이 됩니다. 즉, 지구, 달은 태양 자전축을 중심으로 화면을 뚫고 나오는 방향으로 돌게 됩니다. 그러므로 일식이나 월식의 그림자들은 대부분 지구나 달을 가로방향으로 가로지르면서 진행됩니다.
그림 : 일식과 월식의 원리 (Image credit : Rice Space Institute)
그럼 일식과 월식은 왜 매달 일어나지 않을까요? 지구가 태양을 한바퀴 도는 일년 동안 달은 그믐과 보름을 반복하므로, 대략 24번 정도 서로 일직선으로 늘어서게 됩니다. 하지만, 지구가 돌고 있는 공전궤도면과 달이 공전하는 궤도면의 각도는 서로 다르기 때문에 항상 세 천체가 한 평면에 있지 못합니다. 다음 그림을 통해 쉽게 이해하실 수 있습니다.
그림 : 일월식이 항상 일어나지 않는 이유 (Image Credit : New Jersey Institute of Technology)
덕분에 일식과 월식은 귀한 현상이 됩니다. 특히나 아무 곳에서나 볼 수 없는 일식은 매우 귀하며, 그 마저도 지구와 달이 지닌 고유한 궤도 특성으로 인해 특정지역에서 더 자주 일어나게 됩니다.
일식의 종류
그림 : 2001~2020년에 관측되는 일식 (Image Credit : NASA Goddard Space Flight Center)
위 그림은 2001년부터 2020년동안 일어나는 일식을 볼 수 있는 경로(Path)로 그림 좌하단에 적힌 대로 개기(파란색, Total), 금환(빨간색, Annular), 하이브리드(핑크색, Hybrid) 일식으로 표시되어 있습니다. 세 일식은 어떤 차이가 있을까요? 우선 개기일식 경로의 폭이 더 좁고, 금환일식의 폭이 더 넓습니다. 그리고 (보통 지도를 그리는 도법에 따라, 극지역으로 갈수록 왜곡이 심해지므로 경로의 폭이 더 넓게 보입니다.) 하이브리드의 경우는 거의 실처럼 얇습니다. 각 일식이 어떻게 일어나는지는 아래 그림을 통해 이해해봅시다.
그림 : 개기일식과 금환일식 (Image credit : timeanddate.com)
그림에는 세 종류의 달그림자가 보입니다. 그중 가운데 달 그림자가 직접적으로 만들어내는 뾰족한 본그림자와 만나는 지역에서는 개기일식이 관측됩니다. 반면 그 옆의 반그림자 지역(회색의 지역)에서는 태양의 일부만 가려지는 부분일식이 관측됩니다. 그리고 위나 아래 달의 본그림자가 지구에 다다르지 못하는 위치에서는 금환일식이 보입니다. 간단하게 생각해보면, 달이 지구와 가깝게 붙으면 그림자 크기가 충분히 커서 개기일식이 되고, 좀 멀어지면 달이 충분히 태양을 못 가려서(달이 태양보다 작게 보여서) 금환일식이 됩니다. 만약 금환일식이 보이는 지역을 ISS가 관통해서 지나간다면 개기일식을 볼 수 있겠지요. 그리고 마지막으로 달의 크기가 정확하게 태양을 가리면 하이브리드 일식이 됩니다. 아래 사진은 세종류 일식의 예입니다. 코로나의 모습은 태양이 완전히 가려지는 개기 또는 하이브리드 일식에서만 보입니다.
사진 : 3가지 종류의 일식 (Image credit : timeanddate.com)
개기일식
따라서 개기일식의 관심이 더 높습니다. 다음 사진은 절정에 다다른 개기일식의 모습입니다. 이 사진은 태양 표면의 홍염(표면에서 일어나는 폭발)을 잘 찍기 위해 노출을 조절해서 코로나가 작게 보입니다. (코로나를 크게 찍으면 노출 과다로 홍염 주변이 제대로 안 나옵니다.) 실제 육안으로 관측을 해보면 저 코로나가 태양보다 훨씬 크게 보입니다.
맨눈으로 보면 아래 사진 같은 느낌입니다. 광각렌즈로 촬영해서 보다 더 넓은 느낌으로 찍히긴 했습니다만, 개기일식의 순간 세상 전체는 몽환적으로 변합니다. 특히 태양이 거의 가려지기 직전에는 온세상에 에어컨을 틀어 놓은 듯 냉기가 밀려옵니다. 그러면서 지평선 전체에 노을이 지고, 저녁에 둥지로 돌아가는 새들의 군무 같은 행동이 보이기도 합니다.
사진 : 개기일식 (Image Credit : 김정현)
당연히 별이 보이며 태양의 좌우로 수성과 금성이 보이고 다른 몇 개의 외행성들도 함께 보입니다. 다만 은하수가 보일정도로 하늘이 어두워지지는 않습니다.
개기일식을 관측해보시면, 다양한 기억 속에서 절정처럼 멈춰진 장면 하나를 하나 얻게 되실 것이라고 저는 확신합니다.
금환일식
이번엔 금환일식을 알아봅시다. 저의 경우 개기일식에 비하면 금환일식의 감흥은 크지 않았습니다. 제가 봤던 2012년 오사카 금환일식의 경우에는 태양이 94.4%가 가려졌음에도 전혀 하늘이 어두워지지 않았고(새삼 태양빛이 어마어마하다는 것을 느꼈습니다.) 다만 태양이 순해졌다는 느낌을 받았습니다.
사진 : 금환일식 (Image Credit : Kevin Baird (licensed under the Creative Commons))
당시 일식만 보느라 정신이 팔려서 제대로 촬영은 못했지만, 금환식이 주는 재밌는 현상은 아래와 같은 금환식 그림자입니다.
사진 : Carson City, Nevada에서 촬영된 금환식 그림자 (Image Credit : Dean Altus)
미류나무 같은 하늘하늘한 나뭇잎들 아래에서 볼 수 있는 태양의 그림자입니다. 역시 평생을 살면서 찰나 밖에 볼 수 없는 몽환적인 그림자입니다.
하이브리드 일식
아래 사진은 2005년에 있었던 하이브리드 일식을 촬영한 자료입니다. 왼쪽이 하이브리드 일식, 오른쪽은 금환일식입니다.
사진 : 하이브리드일식과 개기일식
(Image Credit & Copyright: Left: Fred Espenak - Right: Stephan Heinsius (NASA APOD)
하이브리드 일식이 만들어내는 달그림자는 태양을 겨우 가릴 수 있을 정도의 크기이므로 하이브리드 최적 경로 밖에서는 금환일식으로 보입니다. 또한 관측가능한 남북 한계선의 폭이 50km 이내인 경우가 대부분입니다. 따라서 볼 수 있는 지역은 매우 한정적입니다.
게다가 지속시간 역시 30~40초 정도이므로, 하이브리드 일식을 봤다는(10년에 1번 정도) 기쁨은 가능하겠지만, 저라면 일반 개기일식을 하나라도 더 보러 갈 듯합니다.
여담으로, 1948년 5월 9일 한국에서도 이 하이브리드 일식을 볼 수 있었는데 GD 포인트에 가장 가까운 양양군 한계선의 폭은 불과 615m, 관측 가능시간은 0.7초였습니다. (사실상 금환일식)
그림 : 1948년의 하이브리드 일식 (Image Credit : NASA Goddard Space Flight Center)
그럼 2부에서는 2019년 7월 2일의 남미대륙 개기일식 관측에 대해 알아보고, 개기일식을 실제로 관측할 때 필요한 것들 것 무엇인지 알아보겠습니다.
[계속]
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