달이 지구에서 점점 멀어지면 어떤 일이 일어날까요?

(단트리신문) - 달은 매년 지구에서 3.8cm씩 더 멀어지고 있습니다. 그렇다면 달이 계속해서 지구에서 멀어지면 어떤 일이 일어날까요?

과학자들은 우주비행사들이 달에 설치한 거울에서 반사된 레이저 빔을 이용하여 달까지의 거리를 측정합니다.

빛이 지구에서 달까지 갔다가 다시 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정함으로써, 달까지의 거리와 그 거리의 변화를 정확하게 측정할 수 있습니다.

달까지의 실제 거리는 달이 지구 주위를 공전함에 따라 매달 달라집니다. 평균적으로 달은 지구에서 385,000km 떨어져 있지만, 달의 궤도는 완벽한 원형이 아니기 때문에 지구 주위를 공전하면서 약 20,000km 정도 거리가 변합니다. 이러한 거리 변화 때문에 어떤 보름달은 다른 보름달보다 약간 더 크게 보이는데, 이를 슈퍼문이라고 합니다.

지구와 달의 움직임을 연구하는 것은 연구자들이 지구와 달이 형성된 이후 45억 년 동안 어떻게 변화해 왔는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

조석력

그렇다면 왜 달은 지구에서 점점 멀어지는 걸까요? 바로 조석 현상 때문입니다.

조석은 두 물체 사이의 중력 차이로 인해 발생합니다. 달의 중력은 거리가 멀어질수록 약해지기 때문에, 달을 향하는 지구의 면에서 달에서 멀리 떨어진 지구의 면보다 약 4% 더 강합니다.

이 조석력은 바다를 두 개의 볼록한 모양으로 움직이게 하는데, 하나는 달을 향하고 다른 하나는 달에서 멀어지는 방향입니다. 이는 달이 지구에 미치는 중력이 모든 곳에서 크기가 같은 평균적인 힘이 아니기 때문입니다.

달의 중력은 지구에 가까운 쪽에서 가장 강하여 달 쪽으로 뻗어 있는 물 덩어리를 만들어냅니다. 지구의 반대쪽에서는 중력이 약하여 다른 형태의 물 덩어리가 형성되지만, 지구의 다른 지역보다 훨씬 느리게 움직입니다.

달이 지구에 조석 현상을 일으키는 방식을 보여주는 애니메이션 이미지(실제 크기와 다름). 바닷물이 달 표면에서 상승했다가 다시 하강합니다. (이미지: NASA)

지구의 자전으로 인해 이러한 조석 팽창부는 움직이며, 달의 중력에 이끌려 계속해서 달 쪽으로 이동합니다. 어떤 지역에서는 이러한 조석 팽창으로 인해 해수면이 약 1.5미터까지 변동될 수 있습니다.

이 불룩한 액체 덩어리들은 달과 완벽하게 정렬되어 있지 않습니다. 지구의 자전으로 인해 앞으로 당겨지면서 달보다 약간 앞서 나가고 있습니다.

이 액체 덩어리들은 달에 중력을 행사하기도 합니다. 달 근처의 이 덩어리는 달을 지구 중심 쪽으로 끌어당길 뿐만 아니라, 마치 스포츠카 가 코너링할 때 얻는 추진력처럼 달의 궤도를 약간 앞으로 이동시킵니다.

달이 지구 주위를 공전함에 따라, 조석 질량은 달을 직접 향하지 않고, 조석 질량과 회전하는 지구 사이의 마찰 때문에 달보다 약간 앞쪽을 향하게 됩니다 (이미지: NASA).

이처럼 더 가까워진 조석 질량의 인력 때문에 달은 가속되어 궤도가 커집니다. 야구 선수가 홈런을 치는 상황을 상상해 보세요. 선수가 홈 베이스에서 공을 더 빠르게 치면 공은 더 높이 날아갑니다.

요약하자면, 지구 근처의 조석 질량의 중력이 달을 앞으로 끌어당겨 궤도 크기를 증가시키고 있습니다. 이는 달이 지구에서 약간 더 멀어진다는 것을 의미합니다. 이러한 효과는 매우 느리게 진행되어 수년에 걸쳐 평균적으로만 관찰할 수 있습니다.

달과 지구 사이의 거리가 멀어지는 것이 달에 영향을 미칠까요?

달은 궤도가 팽창함에 따라 운동량을 얻습니다. 실에 묶인 무거운 물체를 회전시키는 것을 상상해 보세요. 실이 길수록 물체의 운동량이 커지고 멈추기가 더 어려워집니다.

지구가 달의 운동량을 증가시키는 역할을 하기 때문에, 지구의 자전 속도는 운동량이 달로 전달되면서 느려집니다. 다시 말해, 달의 공전 운동량이 증가함에 따라 지구의 자전 운동량은 이를 상쇄하기 위해 감소합니다. 이러한 운동량 교환으로 인해 하루의 길이가 약간 길어집니다.

하지만 이러한 영향은 매우 미미하여, 384,000km의 거리에 비해 연간 3.8cm에 불과하며, 이는 연간 0.00000001%에 지나지 않습니다. 우리는 앞으로 수백만 년 동안 일식, 조석 현상, 그리고 24시간 낮을 계속해서 경험할 것입니다.

과거에 달은 우리에게 더 가까웠을까요?

달은 약 45억 년 전, 젊은 지구가 화성 크기의 원시 행성과 충돌하면서 대량의 물질이 우주로 흩어졌을 때 형성되었을 것으로 추정됩니다.

결국 그 물질들이 모여 달이 되었고, 처음에는 지구에 훨씬 더 가까웠습니다. 그때는 하늘에서 달이 훨씬 더 크게 보였을 것입니다.

화석화된 조개껍데기를 조사한 결과, 고생물학자들은 약 7천만 년 전 공룡 시대 말기에 하루의 길이가 천문학적 데이터와 정확히 일치하는 23.5시간이었다는 증거를 발견했습니다.

미래에는 무슨 일이 일어날까요?

그렇다면 달은 지구에서 점점 멀어지면서 결국 지구의 중력에서 벗어나게 될까요?

수백억 년 후의 미래를 상상해 보면, 지구의 자전 속도는 결국 느려져 달과 조석 고정될 수 있습니다. 이는 지구의 자전 주기와 달의 공전 주기가 정확히 같아진다는 것을 의미합니다. 이 시점에 이르면 달은 더 이상 멀리 떨어져 있지 않게 되며, 지구의 한쪽 면에서만 달을 볼 수 있게 됩니다.

하지만 두 가지 요인이 그런 일이 일어나는 것을 막을 것입니다. 첫째, 약 10억 년 후 태양은 더욱 밝아져 바닷물을 끓어오르게 할 것입니다. 그러면 더 이상 달을 밀어내는 거대한 조석 현상이 일어나지 않을 것입니다. 그로부터 수십억 년 후, 태양은 적색 거성으로 팽창하여 지구와 달을 파괴할 수도 있습니다.

하지만 이런 일들은 아직 먼 미래의 일이니 걱정하실 필요 없어요. 해변의 밀물과 썰물, 그리고 아름다운 달을 즐기세요.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/dieu-gi-se-xay-ra-khi-mat-trang-ngay-cang-tach-xa-trai-dat-20250919004840845.htm