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교육칼럼

[비센의 재미있는 과학 이야기] 99년만에 찾아온 토탈 이클립스

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작성자 석준영 작성일17-08-17 08:46 조회166회 댓글0건

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다가오는 8월 21일 월요일 아침에는 미국 서부 오레건주를 시작하여 사우스캐롤라이나 지역을 관통하는 개기 일식(total solar eclipse)이 나타날 것으로 예상된다고 합니다. 미국 CNN 방송에 따르면 북미지역에서 관측이 가능한 개기일식으로는 1918년 이후 99년만에 일어나는 진기한 현상입니다.  

일식(solar eclipse)이란, 달이 태양과 지구 사이에 끼어들어 태양이 달에 의해 가려지는 현상을 말합니다. 달은 태양보다 400분의 1정도로 작습니다. 이렇게 작은 달이 태양을 가릴 수 있는 것은 달이 태양에 비해 지구에 매우 가깝게 위치하기 때문입니다. 눈 앞에 위치한 엄지 손가락으로 커다란 빌딩을 가릴 수 있는 것과 같은 이치입니다. 이와 반대로 월식(lunar eclipse)은 달이 지구를 중심으로 태양의 반대편에 숨어버릴 때 생깁니다. 쉽게 말씀드리면, 일식은 태양-달-지구 순의 정렬일 때 일어나고, 월식은 태양-지구-달 순서로 늘어 설 때에 일어납니다. 달은 스스로 빛을 내는 것이 아니라 태양 빛이 달의 표면에 반사된 것을 지구에서 보는 것이기 때문에 지구의 그림자 속에 위치하면 태양 빛을 받을 수 없어 지구에서 볼 수 없게 되는 이치입니다. 달은 지구에 비해 약 4분의 1정도의 지름을 갖고 있습니다. 비유하자면, 지구가 축구공정도의 크기라면 달은 야구공보다 조금 더 작은 크기 정도에 해당합니다. 이러한 크기 차이 때문에, 지구의 그림자 속으로 달이 완전히 들어가버리면 지구의 대부분의 지역에서 공통적으로 개기월식(달이 완전히 보이지 않는 월식)을 관측할 수 있습니다. 하지만, 일식의 경우에는 지구의 일정 부분에서만 태양이 완전히 가려지는 개기일식을 관측하는 것이 가능하고, 다른 지역에서는 부분 일식만을 관측할 수 있게 됩니다. 이러한 이유로 오레건주보다 위도가 조금 높은 밴쿠버 지역에서는 태양이 초승달과 같이 보이는 부분 일식을 볼 수 있을 것으로 예상됩니다. 타임엔데이트(http://www.timeanddate.com) 사이트의 정보에 따르면 밴쿠버에서는 8월 21일 오전 9시 10분경 일식현상이 시작되고, 가장 많은 부분이 가려진 모습은 한시간정도 뒤인 오전 10시 21분경에 보여지며, 오전 11시 37분경 달이 태양을 완전히 빠져 나가게 될 것이라고 합니다. 하지만, 태양 빛은 워낙 강해서 완전히 가려지는 개기일식이 아닌 부분일식이 일어나는 경우, 주변이 밤처럼 어두워지거나 하는 일은 일어나지 않습니다. 참고로 실제 개기일식을 관측할 수 있는 지역의 경우, 완벽하게 태양이 달에 의해 가려지는 모습을 볼 수 있는 것은 약 160초정도이며 이 짧은 시간동안 어둑어둑해지는 것을 경험할 수 있습니다. 

일식은 태양을 달이 가려버리는 것이지만, 아이러니하게도 이때가 태양을 관측하기에 가장 좋은 순간입니다. 그렇기 때문에 태양을 연구하는 천문학자를 비롯한 많은 연구자들이 일식을 기다립니다. 태양은 빛이 너무나 강렬해서 직접적인 관측이 불가능합니다. 하지만, 일식이 일어나는 시기에는 빛의 양이 현저하게 줄어들기 때문에 플레어(flare) 등 태양표면에서 일어나는 현상들에 대한 관측이 가능해지는 것입니다. 태양 관련 천문학자들만이 일식을 이용한 관측을 하는 것은 아닙니다. 개기일식시기의 태양 주변에 위치한 별들의 위치를 관측함으로써 아인슈타인의 일반 상대성이론에 대한 증거를 알게 된 것은 물리학계에 유명한 일입니다. 아인슈타인의 일반 상대성이론에 따르면, 중력장 효과에 의해서 별과 같이 질량이 커다란 물체의 주변에서는 공간이 휘어지기 때문에 빛이 휘어져 진행한다고 설명했습니다. 아서 스랜리 에딩텅(Arthur Stanley Eddington, 1882-1944)이라는 영국 물리학자는 1919년에 일어난 개기일식때 태양 주변을 관측한 결과, 빛이 휘지 않는다면 지구에서 보일 수 없는 별이 개기일식 당시 관측된다는 사실을 확인했습니다. 이것은 아인슈타인의 일반 상대성이론이 맞다라는 결정적 증거로 인정되며 널리 알려지게 되었고. 이것은 아인슈타인이 과학계 뿐만 아니라 일반 대중들에게도 유명한 과학자가 되는 계기가 되었습니다. 

희귀한 모습이기에 당연히 많은 일반인들도 일식 관측에 관심을 갖습니다. 하지만, 아무리 태양빛이 줄어드는 상황이라고 하더라도 일식을 관측할 때에는 눈을 다치지 않도록 주의해야 합니다. 육안으로 직접 일식을 관측하는 것은 매우 위험한 행동입니다. 많은 분들이 일반 선글라스를 착용하고 일식 관측을하면괜찮겠지생각하시지만, 이 역시 태양으로부터 눈을 완벽하게 보호할 수는 없습니다. 선글라스는 자외선 차단 기능이 있기는 하지만, 주목적은 태양 빛에 의한 눈부심 현상을 줄여주는 것이기 때문에, 태양빛의 강한 에너지를 막아주는 역할을 하지 못합니다. 그런 선글라스를 끼고서 일식현상을 오랫동안 바라본다면 안구에 심각한 손상을 입을 수도 있습니다. 전문가들은 강한 빛을 차단할 수 있는 용접용 고글이나 특수한 태양 필터를 갖고 있는 보안경을 착용하고 일식을 관측할 것을 권장합니다. 태양이 완벽하게 가려진 개기일식이 일어나는 짧은 시간동안 태양을 직접 바라보는 것에 의해 안구가 심각하게 손상되지는 않겠지만, 개기일식이 아니라 부분일식이 일어나는 밴쿠버에서는 보안경없이 일식을 오랫 동안 바라보는 것은 시력에 좋지 않을 수 있습니다. 망원경이나 쌍안경을 통해서 개기일식을 관측하는 경우는 더욱 조심하여야 합니다. 여러 천문 관측 학회나 동아리들은 망원경 등을 이용해서 안전하게 개기일식을 관측하는 방법으로 투영방식을 권하고 있습니다. 투영방식이란 망원경을 통해 만들어진 이미지를 직접 보는 것이 아니라 스크린에 비추어 투영된 영상을 간접적으로 보는 방식을 말합니다. 

모든 사람들이 개기일식을 흥분과 기쁨으로 기다리고 있는 것은 아닙니다. 개기일식이 일어나면 태양빛이 평소에 약 70% 이하가 될 것으로 예상됩니다. 때문에 태양 빛을 이용해서 발전을 하는 태양광 발전시설은 일식기간 동안 효율이 크게 감소할 수 있습니다. 이에 많은 양의 전기를 넓은 사막지역의 태양광 발전시설을 통해 얻고 있는 캘리포니아주 전력 관계자들은 혹시 모를 사태를 대비해 보충 전력을 확보하느라 애를 쓰고 있다고 합니다. 

역사적으로 태양, 빛 등은 좋은 것으로 인식되고 어둠은 좋지 않은 것들에 비유되어 왔습니다. 덕분에 잠시동안 빛을 잃는 일식 현상은 여러 문화권에서 비슷하게 안좋은 시기로 생각해 왔습니다. 당연히 과학적 증거가 없는 미신적인 것들입니다. 괜히 그런 것들에 혹 하여 불안해 하지 마시고, 눈을 잘 보호하시면서 진기한 세기의 우주쇼를 즐겁고 안전하게 감상하시면 좋을 듯 합니다.


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