왜 개기월식 때 달의 색이 붉어지는 것일까?

왜 개기월식 때 달의 색이 붉어지는 것일까?

가끔 뉴스로 전해지는 일식이나 월식을 본적이 있나요?
어떤 때는 저녁부터 밤까지 보름달의 98%가 가려지는 '거의 개기월식에 가까운 부분 월식'을 볼 수도 있습니다. 이러한 월식 중에서도 달의 전체가 가려지는 개기월식이나 대부분이 가려지는 거의 개기월식에 가까운 부분월식의 경우 달의 '지구의 그림자'가 되어 있는 부분이 적갈색으로 보입니다.
'도대체 왜 월식 때는 달이 붉어지는 것일까?'라는 의문에 대해 과학 매체 Live Science가 정리한 내용입니다.

월식은 보름달 무렵에 태양·지구·달이 거의 일직선으로 늘어서게 됨에 따라 태양에서 달에 비추는 빛이 차단되어 지구의 그림자가 달에 닿아 부분적 또는 전체적으로 빠져 보이는 현상입니다. 개기월식이나 거의 개기월식 때에 보이는 달의 모습을 1장의 사진으로 보여주는 것들도 인터넷에서 흔히 볼 수 있습니다.

보름달이었던 달에 지구의 그림자가 때문에 빛나는 부분이 작아지고, 마침내 달의 거의 전체가 가려지면 밤하늘과 같은 색이 아니라 적갈색으로 보이게 됩니다.

달이 지구의 그림자에 들어간다면, 검게 칠해져 밤하늘과 같은 색이 되는 것이 자연스러울 것 같습니다. Live Science는 이 의문에 대해 하늘이 푸른 이유인 '레일리 산란(Rayleigh. 빛의 파장에 비해 대단히 작은 입자에 의한 빛의 산란)'이라는 현상이 월식 동안 달이 붉어지는 이유라고 말했습니다.
 *영국의 물리학자(1842-1919). 수학을 응용하여 물리현상을 해명하였으며, 램지(Ramsay)와 함께 아르곤을 발견, 1904년 노벨 물리학상 수상. 또, 레일리파(波)와 레일리의 산란 등을 유도해 냈음.

레일리 산란은 빛의 파장이 액체나 공기 등의 매체를 진행할 때 스스로보다 훨씬 작은 미립자와 부딪혀 산란하는 현상을 말합니다. 낮 동안 지구에 쏟아지는 태양빛은 대기 중의 질소나 산소 등의 작은 분자에 의해 산란되어 일종의 필터에 걸려 있는 상태입니다.

태양광이 높은 각도에서 지상에 닿아 있을 때는, 파랑이나 보라색이라고 하는 파장이 짧아 산란하기 쉬운 빛이 점점 눈에 들어오기 때문에 하늘이 파랗게 보입니다. 그러나 태양빛이 낮은 각도에서 들어오는 일출이나 일몰 때는 빛이 낮 시간보다 길어 대기층을 통과하기 위해 파란색이나 보라색이 모두 흩어져 이번에는 파장이 길어 산란하기 어려운 빨간색이나 오렌지, 노란색 등의 빛이 눈에 쉽게 들어온다는 것입니다.

개기월식이나 거의 개기월식을 할 때는 확실히 지구가 태양과 달 사이로 들어가서 태양광이 직접 달에 닿는 것을 막습니다. 그러나 빛은 지구의 윤곽을 둘러싼 대기층을 통해 굴절돼 개기월식 때도 달에 살짝 쏟아지고 있다고 합니다. 따라서 개기월식으로 햇빛이 직접 비추지 않았음에도 불구하고 달의 모습은 어렴풋이 밤하늘에 떠올라 보이고 있습니다.

그런데 이때 쏟아지는 태양빛은 지구 대기층을 통과하고 있기 때문에 레일리 산란에 의해 빛의 파장은 산란되어 버립니다. 지구에 태양광이 닿는 경우와 같이, 파장이 짧은 파랑이나 보라색이라고 하는 빛은 달에 도달하기 전에 산란해 버리는 반면, 산란하기 어려운 빨강이나 오렌지색의 빛이 우선적으로 달에 도달합니다. 이에 따라 개기월식이나 거의 개기월식 때는 달이 적갈색으로 보인다는 것입니다.

개기월식 때 달의 색상은 월식의 진행정도나 대기조건에 따라서도 좌우됩니다. NASA에 따르면, 대규모 산불이나 화산 분화에 의한 화산재 등이 대기중에 떠돌고 있으면, 달이 보다 어두운 적색으로 보일 가능성이 있다고 합니다.

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Why does the moon turn red during a total lunar eclipse? | Live Science
https://www.livescience.com/33627-moon-red-orange-lunar-eclipse.html

Why Does the Moon Turn Red During a Total Lunar Eclipse?