태양, 달, 지구가 나란해지는 순간
태양일식은 달이 태양과 지구 사이에 놓이는 삭 무렵에 일어납니다. 달이 태양빛을 가리면 달 뒤로 원뿔 모양의 그림자가 만들어지고, 그 그림자가 지구 표면과 만나는 지역에서 일식을 볼 수 있습니다.
달은 태양보다 훨씬 작지만 지구와도 훨씬 가깝습니다. 그래서 하늘에서 본 두 천체의 각지름이 우연히 비슷하게 보이고, 조건이 맞으면 작은 달이 거대한 태양의 밝은 원반을 가릴 수 있습니다.
왜 매달 일식이 일어나지 않을까?
삭은 매달 찾아오지만 달의 궤도면은 지구가 태양을 도는 황도면에 대해 약 5도 기울어져 있습니다. 대부분의 삭에는 달이 지구에서 본 태양의 위쪽이나 아래쪽을 지나기 때문에 그림자가 지구를 비껴갑니다.
달이 자신의 궤도와 황도면이 만나는 교점 부근을 지나면서 동시에 삭이 되어야 태양·달·지구가 충분히 정렬됩니다. 이 제한된 시기를 일식 계절이라고 부르며, 같은 이유로 모든 지역에서 자주 개기일식을 볼 수 있는 것도 아닙니다.
달 그림자가 대부분의 달에는 지구의 위나 아래를 지나갑니다.
달이 황도면을 지나는 시기와 삭이 겹쳐야 태양일식이 가능합니다.
본영·반영·반본영의 차이
- 본영 Umbra
- 태양의 밝은 원반 전체가 달에 가려지는 짙은 중심 그림자입니다. 본영이 지표에 닿는 좁은 구역에서 개기일식이 나타납니다.
- 반영 Penumbra
- 태양의 일부만 달에 가려지는 넓은 바깥 그림자입니다. 반영 안에서는 부분일식을 볼 수 있으며 본영보다 훨씬 넓은 지역을 덮습니다.
- 반본영 Antumbra
- 본영 원뿔의 끝을 지나 달이 태양보다 작게 보이는 구간입니다. 이 그림자가 지표와 만나면 태양 둘레가 남는 금환일식이 됩니다.
달 그림자는 왜 지구 위에서 움직일까?
달은 지구 주위를 공전하고 지구도 자전합니다. 두 움직임이 합쳐지면서 그림자와 지표면의 교차점이 빠르게 이동하고, 결과적으로 좁고 긴 일식 경로가 만들어집니다. UMBRA의 붉은 띠는 한 순간의 그림자가 아니라 이 중심 그림자가 사건 전체 동안 지나간 구역을 합친 것입니다.
지구 중앙 부근에서 그림자를 정면으로 보면 중심 영역이 비교적 둥글게 보입니다. 반면 일출·일몰 지역이나 지구 가장자리에서는 그림자 원뿔이 곡면을 비스듬히 자르기 때문에 길쭉한 타원이 됩니다. 시작과 끝에서 경로 폭이 넓어 보이는 것도 같은 투영 효과와 낮은 태양 고도의 영향을 받습니다.
지구본의 넓고 어두운 절반은 태양을 등진 밤입니다. 달 그림자는 태양을 향한 낮 영역 안에서 이동하며, 밤 쪽에서는 태양 자체가 지평선 아래에 있으므로 일식을 관측할 수 없습니다.
참고 자료
아래 자료의 천문학적 설명을 바탕으로 내용을 정리했으며, 표현과 시각화 해설은 UMBRA의 구현 방식에 맞게 다시 작성했습니다.