우리가 밤하늘에서 보는 달은 매일 모양이 조금씩 변합니다. 이를 "달의 위상 변화"라고 합니다. 그런데, 달뿐만 아니라 화성도 지구에서 볼 때 모양이 변하는 것처럼 보입니다. 하지만 이 두 천체의 위상 변화는 원인과 방식이 다릅니다. 이번 글에서는 달과 화성의 위상 변화를 비교하고, 왜 이런 차이가 발생하는지 분석해 보겠습니다.
1. 위상 변화란?
천체의 위상 변화란, 빛을 반사하는 천체가 태양, 지구, 관측자의 위치에 따라 보이는 모양이 변하는 현상을 말합니다. 달의 위상 변화는 태양 빛을 반사하는 달의 위치가 변하면서 생깁니다. 화성의 위상 변화는 태양, 지구, 화성의 상대적 위치에 따라 달과는 다른 방식으로 발생합니다.
2. 달의 위상 변화
1) 달의 공전과 위상 변화
달은 지구 주위를 약 27.3일에 한 바퀴 도는 공전을 합니다. 하지만 우리가 같은 달의 모양을 반복해서 보게 되는 주기는 29.5일(삭망월)입니다. 이 차이는 지구도 태양을 중심으로 공전하고 있기 때문입니다. 달이 태양으로부터 받는 빛의 양과 지구에서 볼 수 있는 부분이 변하면서 초승달 → 상현달 → 보름달 → 하현달 → 그믐달 순으로 변화합니다.
2) 달의 위상 변화 과정
① 신월(삭): 달이 태양과 같은 방향에 있어 보이지 않음.
② 초승달: 신월 후 오른쪽 일부가 빛을 반사하며 점점 커짐.
③ 상현달: 달의 절반이 빛을 반사하며 반달 모양.
④ 보름달(망): 태양 반대편에서 달 전체가 빛을 반사.
⑤ 하현달: 보름달 이후 점점 왼쪽이 빛을 반사하며 반달 모양.
⑥ 그믐달: 신월 직전으로 빛을 반사하는 부분이 거의 없음.
3) 달 위상의 주요 특징
달의 위상 변화는 지구의 공전과 달의 공전 속도에 의해 결정됩니다. 항상 같은 주기로 반복되는 패턴을 보입니다. 지구에서 관측할 때 달의 위상 변화는 매우 뚜렷하게 나타납니다.
3. 화성의 위상 변화
1) 화성의 공전과 위상 변화
화성은 지구보다 태양에서 더 먼 곳에 위치한 행성입니다. 따라서 달과는 다르게, 태양과 지구, 화성의 상대적 위치에 따라 보이는 모양이 변합니다. 화성의 공전 주기는 약 687일로, 지구보다 훨씬 길고 태양을 중심으로 더 큰 궤도를 돕니다.
2) 화성의 위상 변화 과정
화성도 태양 빛을 반사하는 천체이므로, 달처럼 위상 변화가 일어납니다. 하지만 화성의 위상 변화는 달과 다릅니다.
① 충(Opposition): 지구와 화성이 태양을 사이에 두고 반대편에 위치할 때입니다. 이때 화성의 전체 면이 빛을 반사하여 완전히 둥근 모습으로 보입니다. 마치 보름달처럼 밝고 둥글게 보입니다.
② 동·서방 최대 이각(Greatest Elongation): 지구에서 봤을 때, 화성이 태양과 일정한 각도로 떨어져 있을 때입니다. 이때 화성은 반달 모양(상현 또는 하현)으로 보입니다.
③ 합(Conjunction): 화성이 태양 뒤쪽에 있을 때입니다. 지구에서는 거의 보이지 않거나, 아주 작은 부분만 반사됩니다.
3) 화성 위상의 주요 특징
화성의 위상 변화는 지구와 화성의 위치 관계에 따라 다르게 나타납니다. 달과 달리, 지구에서 봤을 때 화성은 완전히 "초승달"이나 "그믐달"이 되지는 않습니다. 보름달처럼 가장 밝게 보일 때는 "충"에 위치할 때이며, 반달처럼 보일 때는 "최대 이각" 위치일 때입니다.
4. 달과 화성의 위상 변화 비교
| 비교 항목 | 달 | 화성 |
| 공전 주기 | 27.3일(삭망월 29.5일) | 687일 |
| 위상 변화 주기 | 약 29.5일(한 달) | 약 2년(687일) |
| 위상 변화 원인 | 달의 공전과 태양-지구-달의 위치 변화 | 태양-지구-화성의 상대적 위치 변화 |
| 위상 변화 패턴 | 초승달 → 상현달 → 보름달 → 하현달 → 그믐달 | 보름달(충) → 반달(최대 이각) → 어두워짐(합) |
| 최대 밝기 | 보름달(태양 반대편) | 충(태양 반대편) |
| 완전한 초승달 / 그믐달 가능 여부 | 가능 | 불가능(반달 정도까지만 가능) |
5. 마치며
달과 화성 모두 태양빛을 반사하는 천체이므로 지구에서 볼 때 위상이 변하는 모습을 보입니다. 하지만 그 변화 방식은 다릅니다. 달의 위상 변화는 주기적으로 반복되며(약 29.5일), 초승달, 보름달, 그믐달 등 다양한 모양으로 변화합니다. 화성의 위상 변화는 약 2년에 걸쳐 진행되며, 보름달 모양(충)이 될 때 가장 밝게 보이고, 반달 모양이 될 때는 최대 이각 위치일 때입니다. 화성은 달처럼 완전한 초승달이나 그믐달이 되지는 않으며, 항상 일정한 부분은 태양빛을 반사하고 있습니다. 이처럼 달과 화성의 위상 변화는 각 천체의 위치, 공전 궤도, 지구와의 상대적 위치에 따라 다르게 나타납니다. 앞으로 밤하늘을 볼 때, 이 차이를 직접 관찰해 보는 것도 흥미로운 경험이 될 것입니다!