[science] 어랏, 달에 인간이 두고 온 것? 월면차, 레이저 반사경도 있네

한가위 앞두고 알아본 달의 과학

달에서 나침반으로 방향을 알아볼 수 있을까? 답은 지구와는 달리 달에는 자기장이 없어 나침반이 작동하지 않는다는 것이다. 달의 생성 초기 약 4억 년 동안에는 자기장이 있었으나 원인 모르게 사라진 것으로 과학자들은 보고 있다. 지구의 유일한 자연 위성인 달. 지구의 나이 약 46억 년과 거의 같은 나이지만 달은 지구와는 다르다. 아직 아는 것보다 모르는 것이 더 많다. 30일 추석 한가위를 앞두고 달의 과학을 살펴본다.

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◆조석(潮汐)현상이 지구 부풀게 해=

달의 중력은 지구를 타원형으로 부풀게 한다. 이를 조석현상이라고 한다. 밀물과 썰물을 일으키는 원인이다. 달과 가까운 지구 쪽과 그 반대쪽이 부풀어 오르는데 최대 지구의 반지름이 21㎝나 차이가 난다.

　한국천문연구원 김봉규 박사는 "조석현상은 지구의 하루를 길게 할뿐더러 달이 점점 지구로부터 멀어지게 하는 요인이기도 하다"고 설명했다. 달이 지구에 조석현상을 일으키느라 힘을 빼는 바람에 끈 떨어진 돌멩이(달)처럼 지구에서 연간 3.74㎝씩 멀어지고 있고, 지구의 하루를 100만 년에 15초씩 길어지게 한다는 것이다. 먼 훗날 달은 지금보다 훨씬 지구로부터 멀리 떨어져 있을 것이다. 지구와 달이 처음 같은 시기에 탄생했다고 가정하고 이를 역산하면 처음 지구의 하루는 6시간에 불과한 셈이다. 그게 46억 년을 거치면서 하루의 길이가 18시간 늘어난 것이다. 그러나 이는 달이 언제 어떻게 탄생했는지 알 수 없어 단지 추정에 불과할 뿐이다. 달에 의한 지구의 조석현상은 태양이 일으키는 것보다 두 배나 강하다.

달 탐사선인 아폴로 우주선에 탑승했던 우주인들이 달 표면에서 관측 장비와 암석 등을 운반하던 전기차인 월면차(月面車). [중앙포토] ◆얼음과 지진 존재=미국 항공우주국(NASA)은 올 6월 달의 남극 지방에 있는 곰보 자국 형태인 크레이터(crater) 속 표면 물질의 22% 정도가 얼음 성분이라는 사실을 알아냈다. 크레이터의 이름은 남극탐험가 새클턴의 이름을 따 붙였다. 이 크레이터의 깊이는 약 3.2㎞, 너비는 19.2㎞에 이른다. 얼음이 존재하면 달을 우주 탐사의 전진기지로 삼을 수 있다. 얼음으로 식수를 확보하고, 전기분해를 하면 연료인 수소와 산소를 얻을 수도 있다.

　달에는 지구처럼 지진이 일어난다. 지금까지 관측된 달의 지진은 규모 4 정도다. 지하 700㎞의 일정한 곳에서 발생하고 있다. 지구의 지진은 길어야 몇 분간 지속되지만 달의 지진은 1시간 이상 지속되기도 한다.

　추석 한가위의 보름달은 정월 보름달에 비해 더 작다. 겨울에 달이 지구에 더 가까이 오기 때문이다. 보름달이라고 해서 크기가 다 같은 것이 아닌 것이다. 가장 큰 보름달과 작은 보름달은 17%나 크기가 차이 난다. 달이 지구에 가장 가까울 때와 멀 때의 거리 차이가 4만5000㎞에 달하기 때문이다. 지구에서는 항상 달의 한쪽 면만을 볼 수 있다. 탐사선을 띄우지 않고는 뒷면을 볼 수 없다. 그래서 달의 계수나무나 옥토끼의 위치가 항상 동일하다. 달의 자전과 공전 주기가 같아서다.

　달 표면은 하루에 찜통과 냉장고를 오간다. 낮에는 섭씨 영상 125도, 밤에는 영하 170도 정도다. 아폴로 11호 등 달 탐사선들은 모두 선선한 아침을 택해 탐사를 한 뒤 귀환 길에 올랐었다. 미국 존스홉킨스대 연구팀은 달 북극에서 일교차가 20도 정도밖에 나지 않는 크레이터를 2004년 찾아내기도 했다. 이곳의 기온 차가 심하지 않아 달 기지 건설에 알맞다는 것이 연구팀의 설명이다.

달 표면에 설치된 레이저 반사경의 위치. A로 시작하는 곳은 미국 아폴로 우주선이, L로 시작하는 곳은 러시아가 설치한 것이다. ◆달과의 거리 레이저 반사경으로 측정=달에는 인간이 만든 물건이 꽤 있다. 아폴로 우주선이 탐사에 사용한 뒤 두고 온 월면 차, 미국 국기, 아폴로 우주선을 비롯한 미국과 러시아가 설치한 레이저 반사경 등이다. 지구와 달 간의 정확한 거리 측정은 미국이 설치한 3개의 반사경, 러시아가 설치한 2개의 반사경으로 한다. 레이저가 달을 왕복하는 데는 2.5초 걸린다. 달이 지구로부터 연간 3.74㎝씩 멀어지고 있다는 것도 레이저를 반사경에 쏘아 측정한 결과다.

　러시아의 반사경 하나는 실종 40년 만인 2010년 미국 과학자들에 의해 발견돼 다시 활용되고 있다. 무인 탐사로봇(루노호트1)에 실린 반사체는 1970년 11월 17일 달 표면에 착륙했으나 71년 9월 14일을 끝으로 실종됐었다.

박방주 기자 bpark@joongang.co.kr

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