달의 같은 면만 보이는 이유: 조석고정(Tidal Locking) 쉽게 설명

달의 같은 면만 보이는 이유

왜 우리는 항상 달의 같은 면만 볼까요? 그 이유는 달의 자전과 공전 주기가 같기 때문입니다. 달은 지구 주위를 돌면서 동시에 스스로도 회전합니다. 놀라운 점은, 달이 한 바퀴 자전하는 시간과 지구를 한 바퀴 도는 시간이 정확히 같다는 것입니다. 이 때문에 우리는 항상 달의 한쪽 면만 볼 수밖에 없습니다. 

 

달의 공전과 자전이 같다는 의미 이해

달의 공전과 자전이 같다는 의미는 두 친구가 손을 마주 잡은 상태에서 무거운 친구를 중심으로 손잡고 눈을 마주치며 한 바퀴 회전한다는 의미입니다. 그림으로 보면 보면 좀 더 이해가 쉽습니다. 

 

왼쪽의 그림은 달이 지구를 공전하는 동안 달이 자전을 하지 않는 경우 입니다. 반면에 오른쪽 그림은 달(가벼운 친구)이 지구(무거운 친구)의 눈을 마추치며 손잡고 회전하고 있는 상황입니다. 즉, 이렇게 회전하면 정확하게 자전과 공전의 주기가 같아지게 됩니다. 이러한 현상을 조석 고정(Tidal Locking)이라고 합니다. 

 

즉, 조석 고정 현상으로 인해 우리는 지구에서 달의 한 쪽만 볼 수 있습니다.  

달의 자전과 공전이 같다는 의미

 

 

조석 고정이란 무엇일까요?

조석 고정은 어떤 천체가 다른 천체를 공전할 때, 공전 주기와 자전 주기가 완전히 일치하여 항상 같은 면만을 상대 천체에게 보여주는 현상입니다. 

 

조석 고정이 일어나는 이유

• 중력의 불균일한 작용: 지구와 달 사이의 거리가 일정하지 않기 때문에, 지구의 중력이 달의 가까운 쪽과 먼 쪽을 다르게 끌어당깁니다. 이러한 중력의 차이가 달의 모양을 약간 찌그러뜨리게 되는데, 이를 조석력이라고 합니다.
• 마찰력: 조석력으로 인해 달 내부에 마찰력이 발생하고, 이 마찰력이 달의 자전을 서서히 늦춥니다. 시간이 흐르면서 달의 자전 속도가 지구 공전 속도와 같아지게 되고, 결국 조석 고정 상태가 됩니다.

즉, 지구가 중력에 의해 달에서 가장 당기기 쉬운 부분을 끌고 회전 시키면서 생기는 현상입니다. 

 

조석 고정의 예시

• 지구-달 시스템: 가장 대표적인 예시입니다. 달은 항상 지구에게 같은 면만을 보여주고 있습니다.
• 명왕성-카론 시스템: 명왕성과 카론은 서로에게 항상 같은 면만을 보여주는 쌍둥이 행성처럼 행동합니다.
• 많은 위성들: 목성, 토성 등의 행성을 도는 많은 위성들이 조석 고정 상태에 있습니다.