달의 자전과 공전

달이 공전한다는 얘기는 익히 알고 있지만 달의 자전 이야기는 그렇게 흔하게 듣지 못했을 것이다. 하지만 달은 분명히 자전(27.3일)을 한다. 지구인들은 달이 지구 주위를 공전하면서 항상 같은 면만을 보여 줬기 때문에 달이 자전을 하지 않는 것으로 착각하였던 것이다. 달이 느리지만 자전을 한다는 것이 알려진 후에는 사람들은 달이 어떻게 자전을 하는가에 대해서 항상 궁금해 하였다. 특히 달의 뒷모습을 궁금해 했다. 가서 확인할 수도 없는 노릇이니 말이다. 마침내 인류가 달의 뒷모습을 처음 본 것은 구소련의 루나 3호가 달의 뒷면으로 돌아가서 사진을 찍어 지구로 전송한 1959년의 일이다. 그 사진의 모습은 앞면과 비슷했는데 울퉁불퉁하고 많은 크레이터 자국으로 얼룩져 있었다.

그러면 달의 자전을 이해하기 쉽게 실험적으로 설명해 보자. 식탁 위에 촛불을 켜 놓고, 촛불은 지구가 되고 여러분은 달이 되어 보자. 여러분(달)이 촛불(지구)을 주시하면서 직접 식탁의 주위를 한바퀴 돌아보자. 그러면 언제나 여러분의 얼굴은 촛불을 향해 있게 되고 이때 식탁 주위를 한번 돈 여러분(달)도 스스로 자신의 축을 한바퀴 돈 셈이 된다. 이것이 달의 자전이다.

달은 이와 같은 방식으로 자전을 하고 있는데 이를 동주기 자전이라고 한다. 즉, 달이 지구를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간 동안 스스로 한 바퀴 자전하는 것이다. 그러므로 달의 공전 주기와 자전 주기는 똑같이 27.3일이다. 이런 일이 일어날 수 있는 것은 우연이 아니라 지구와 달 사이에 작용하는 만유인력(萬有引力) 때문이다. 만유인력이 원래는 더 빨랐던 달의 자전 주기에 영향을 미쳐서 공전 주기와 같아지도록 작용한 것이다. 이런 동주기 자전으로 달에서는 부분적으로 14일 동안 해가 비치고 나머지 14일은 해가 비치지 않는다.

달이 지구를 한 바퀴 돌고 동시에 스스로 도는 데 걸리는 시간은 27.3일이라고 했다. 그런데 특이하게도 달이 한번 기울었다가 다시 차는 데 걸리는 시간은 29.5일로 더 길다. 달이 한번 지구를 도는 동안 지구도 태양을 돈다. 달이 차고 기우는 주기는 태양과의 위치 관계와도 관련이 있기 때문에, 지구가 한 달 동안 움직이면, 그만큼 달이 지구를 공전한 것 보다 지구가 움직인 만큼 더 움직여야 달이 한 번 차고 기울게 된다. 그러니까, 태양-지구-달의 위치에서 달이 지구를 한바퀴 돌고 나면(27.3일) 지구가 더 움직였기 때문에 달도 그 만큼 더 움직여야 다시 태양-지구-달의 위치가 된다. 그 주기가 약 29.5일이라는 것이다.

지구의 자전과 달의 공자전지구가 자전하는 동안 달은 52분 만큼 더 움직여야 한다.

[네이버 지식백과] 달의 자전 - 달은 항상 지구를 바라보면서 돈다 (대단한 하늘여행, 2011. 4. 8., 푸른길)