생명 환경 과학

달의 어두운 면을 보지 못하는 이유 (달의 자전, 달의 하루 시간, 달 포획설, 달 동시 생성설)

24시간마다 지구의 표면은 어둠과 햇빛으로 뒤덮입니다. 일출과 일몰은 지구가 축을 중심으로 꾸준히 자전하면서 시계 장치처럼 발생합니다. 그러나 지구의 위성인 달도 자전할까요? 대답은 예입니다. 하지만 달은 지구보다 훨씬 더 느리게 자전합니다. 나사에 따르면, 달의 하루는 지구의 약 29.53일입니다. 다시 말해서, 지구는 24시간마다 한 바퀴 자전하지만, 달은 대략 709시간마다 일출을 경험합니다. 많은 천체와 마찬가지로, 달의 자전 운동은 행성이 생성된 후의 잔재일 수 있습니다. 나사에 따르면, 거대 충돌 가설이라고 불리는 테이아 충돌은 약 45억 년 전에 화성 크기와 비슷한 크기의 물체가 지구와 충돌했다고 제안합니다. 이 이론적인 대상은 테이아로 알려져 있으며, 테이아 충돌로 인한 열은 지구 표면을 녹여 마그마 바다를 만들고 지구가 회전하는 기화된 입자를 우주로 방출하게 했을지도 모릅니다. 거대 충돌 가설에 따르면, 이 먼지와 가스 구름은 원래 충돌의 힘으로 회전하고 있었습니다. 이 소용돌이치는 입자들은 함께 모였습니다. 왜냐하면, 질량이 질량을 끌어당기고 가스가 응축되면서 실제로 더 빠르게 회전하기 시작했기 때문입니다. 얼음 위에서 회전할 때 팔을 안으로 집어넣는 피겨 스케이팅 선수를 생각해 보세요. 스케이터의 질량은 그들의 가운데에 가까울수록 더 작아지므로 스케이터의 속도가 빨라집니다. 이는 물체를 회전시키는 데 필요한 회전력 또는 관성 모멘트와 각속도의 곱인 각운동량이 보존되기 때문입니다. 즉, 물체를 무게 중심에서 더 멀리 회전시키기 위해서는 더 많은 힘이 필요합니다. 그래서 피겨 스케이팅 선수는 팔을 내밀면 더 느리게 회전하고, 안으로 집어넣으면 더 빠르게 회전합니다. 달은 수십억 년 전 최초의 충돌 이후 각운동량을 유지해 왔습니다. 두 개의 회전하는 물체가 서로 부딪히며, 물리 법칙에 따르면 생성된 거대한 먼지 구름이 계속 회전할 것이고 결국 회전하는 먼지 구름이 응축되어 회전하는 달을 형성합니다. 달에는 지구와 달리 대기가 없으므로 움직이는 물체의 속도를 늦추는 공기 저항이 없습니다. 따라서 물체가 회전하면 계속 회전하는 경향이 있습니다. 물론, 지구가 어떻게 달을 가지게 되었는지에 대한 다른 이론들도 있습니다. 하나는 달이 지구의 중력에 의해 포획된 소행성처럼 떠도는 물체라는 달 포획설입니다. 나사에 따르면, 이 이론에서 달은 태양계의 다른 곳에서 생성되었으며, 그 후 달이 지나가면서 지구 궤도를 돌기 시작했기 때문에, 지구의 중력장으로 끌어당겨질 때 이미 자체 회전이 있었을 것이라고 합니다. 또 다른 이론은 달이 지구와 동시에 생성되었다는 달 동시 생성설입니다. 이 가설에서는 화성의 다섯 배 크기인 두 개의 거대한 물체가 서로 충돌했습니다. 그러고 나서 지구와 달의 위성은 충돌로 인한 물질의 구름으로 응축되었다고 나사는 보고했습니다. 그러나 달의 자전 속도를 결정하는 것은 지구입니다. 달은 약 27일 만에 한 바퀴를 도는데, 이는 달이 지구를 공전하는 데 걸리는 시간과 거의 같은 27.32일입니다. 그 결과 지구에 사는 사람들은 달의 한쪽 면만 볼 수 있습니다. 만약 달의 하루가 더 길거나 더 짧다면, 우리는 달이 지구를 공전할 때 달의 모든 표면을 볼 수 있을 것입니다. 사실, 지구는 실제로 타원형과 같은 타원 궤도를 돌기 때문에 궤도와 회전은 완벽하게 일치하지 않습니다. 달이 지구와 가장 가까운 궤도의 지점에 있을 때, 달의 자전 속도가 궤도보다 느려서 우리가 보통 볼 수 있는 표면의 8도를 추가로 볼 수 있습니다. 우리의 관점에서 달이 회전하지 않는 착시 현상은 조석 고정 또는 잠긴 몸체가 파트너의 중력으로 인해 축을 중심으로 한 바퀴 회전하는 것과 마찬가지로 잠긴 몸체가 파트너 주위를 공전하는 데 걸리는 시간이 동기 회전으로 인해 발생합니다. 다른 행성의 위성도 같은 효과를 경험합니다. 게다가, 달은 완전한 원이 아닙니다. 그것은 편향되어 있으며, 달은 대칭이 아닙니다. 지구를 향해 있는 달과 지구를 향해 있는 달의 반구 사이에는 질량과 밀도에 차이가 있습니다. 그 차이가 너무 커서 달 한쪽의 긴 쪽이 중력으로 인해 지구를 향해 붙어 있습니다. 그래서 달이 지구를 공전할 때, 달은 같은 면이 우리를 향하도록 회전합니다. 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간과 같으며, 약 한 달이 걸립니다. 즉, 지구와 달은 서로에게 인력을 작용하고, 가해지는 중력은 항상 두 물체가 서로 직접 마주 보고 있는 곳에서 가장 강하기 때문에 지구와 달이 서로 끌어당기면서 약간씩 늘어나게 됩니다. 그 결과, 달은 타원형으로 늘어서 항상 우리 쪽을 향하도록 가장 긴 축이 당겨집니다. 이것은 또한 지구의 조류가 매일 들어오고 나가게 하는 원인이기도 합니다. 실제로 달은 매우 느리게 자전할 수 있지만, 자전은 지구의 조수와 같은 중요한 사건의 핵심입니다. 조석 고정은 또한 행성과 달이 어떻게 움직이는지에 영향을 미칩니다. 이것은 지구와 달이 현재보다 훨씬 빠른 속도로 회전하기 때문에 이 천체가 처음 형성되었을 때 지구와 달의 하루가 훨씬 짧았다는 것을 의미합니다. 하버드 대학교와 SETI 연구소의 연구원들이 만든 모델은 심지어 초기 지구가 테이아와 충돌 당시 하루가 2.5시간밖에 되지 않았다고 추정합니다. 그러나 달의 가장 긴 축을 지구 쪽으로 끊임없이 끌어당기는 중력 때문에, 지구와 달의 하루는 시간이 지남에 따라 길어졌습니다.