달은 왜 같은 면만 보여줄까? 뒷면 이야기

달은 지구를 한 바퀴 공전하는 동안 자기 축을 중심으로도 한 바퀴 자전해요. 이를 동주기 자전이라고 합니다. 지구를 향한 면을 유지하며 궤도를 도는 셈이죠. 만약 달이 전혀 자전하지 않고 지구 주위만 돈다면, 우리는 한 바퀴 동안 달의 여러 면을 차례로 보게 될 거예요.

작은 물건 한쪽에 표시를 하고 가운데에 컵을 놓아 보세요. 표시가 계속 컵을 향하게 물건을 한 바퀴 움직이면, 물건 자체의 방향도 한 바퀴 돌아간 것을 알 수 있어요. 달의 현재 상태는 우연히 두 주기가 맞은 결과라기보다 오랜 조석 상호작용으로 자전이 조정된 결과입니다. NASA는 이 과정을 조석 고정으로 설명해요.

달의 앞면과 뒷면은 지구에서 보이는 방향을 기준으로 나눕니다. 반면 낮과 밤은 햇빛을 받는지로 나누어요. 뒷면도 달이 공전하는 동안 햇빛을 받았다가 어두워지므로, 뒷면 전체가 늘 깜깜하다는 뜻의 어두운 면이라는 표현은 정확하지 않습니다.

보름달일 때는 지구를 향한 쪽이 환하게 보이고, 삭 무렵에는 지구 반대편 쪽이 햇빛을 받고 있어요. 초승달의 어두운 부분도 뒷면이 드러난 것이 아니라 우리를 향한 면에서 햇빛을 직접 받지 못하는 부분입니다. 달의 모양이 달라지는 위상과 앞뒤 면의 구분을 분리해서 생각하면 덜 헷갈려요.

같은 면을 본다는 설명에도 작은 여지는 있어요. 달은 관측하는 시기에 따라 좌우로 살짝 돌아가거나 고개를 끄덕이는 것처럼 보입니다. 이런 겉보기 흔들림을 칭동이라고 해요. 덕분에 여러 시기의 모습을 모아 보면 딱 절반보다 조금 더 넓은 표면을 살펴볼 수 있습니다.

타원 궤도에서 공전 속도가 달라지고 달의 기울기도 관여해 우리에게 보이는 가장자리가 바뀝니다. 그렇다고 뒷면 한가운데가 지구에서 보이는 것은 아니에요. 비교하고 싶다면 같은 분화구나 어두운 무늬를 기준으로 날짜가 다른 사진들을 나란히 놓아 보세요. 달 전체의 밝기보다 가장자리와 무늬 사이 간격을 보는 편이 좋습니다.

1959년 소련의 루나 3호는 달 뒷면의 첫 사진을 지구로 보냈어요. 흐릿한 사진에서도 앞면과는 다른 풍경이 드러났습니다. 우리가 토끼 모양 등으로 읽는 넓고 어두운 평원, 즉 달의 바다가 뒷면에는 훨씬 적어요. 달의 바다는 물이 고인 바다가 아니라 오래전 용암이 식어 만들어진 지형입니다.

이후 NASA의 달 정찰 궤도선 LRO가 얻은 사진과 고도 자료로 뒷면을 훨씬 자세히 살펴볼 수 있게 됐어요. 아래 참고 자료에서는 루나 3호의 첫 사진과 LRO 자료로 재현한 모습을 비교할 수 있습니다. 익숙한 달 그림에서 잠시 벗어나 분화구가 빽빽한 반대편을 보면, 달을 하나의 입체적인 세계로 느끼게 됩니다.