달(Moon)은 지구의 자연 위성입니다. 태양계의 위성 중에서 크기는 다섯 번째이며, 자연 위성 중 가장 큽니다. 지구 중심부터 달 중심까지 거리는 평균 38만 4400km입니다. 달 지름은 지구의 약 4분의 1, 태양의 약 400분의 1이며, 그 길이는 3,476km입니다. 달의 공전주기는 약 27.3일이며, 달의 부피는 지구의 약 50분의 1 정도이며, 표면 중력은 지구의 약 17퍼센트입니다.
1. 달의 탄생과 지구와의 관계
달의 기원에 관해서는 포획설, 분리설, 쌍둥이설, 충돌설 등 많은 가설이 있었지만, 최근에는 거대 충돌설이 대세가 되었습니다. 거대 충돌설이란 지구 형성 초기에 화성만 한 크기의 천체 테이아가 충돌해 두 천체가 합체하고, 그 충격으로 천체 일부가 우주 공간으로 날아가 지구 주위를 회전하면서 기체와 먼지구름을 형성하게 되고, 이것이 모여 달을 만들었다는 학설입니다. 달의 성분 분석 등 여러 정황이 이에 부합되어 현재는 거의 정설로 굳어지고 있습니다.
다른 가설들을 살펴보면, 원시지구를 돌고 있던 많은 미행성이 뭉쳐 그 미행성들이 지구와 달을 생성했다는 쌍둥이설, 지구의 대양 부분이 떨어져 나가 달이 되었다는 분리설, 과거의 달이 지구의 중력에 의해 포획되어 달이 지구 주위를 공전하게 되었다는 포획설 등이 있지만, 어느 것이든 현상을 만족할 만큼 설명해 주지 못한다는 약점을 갖고 있습니다.
이에 반해 거대 충돌설은 컴퓨터 시뮬레이션으로 그 가능성이 입증되었으며, 달 암석의 화학 조성이 지구와 매우 비슷하다는 점도 이 학설을 강력히 지지해 주고 있어 현재로는 가장 유력한 학설이 됩니다.
그리고 테이아가 지구와 충돌한 각도가 이상적인 45도가 되어 지구와 달이 공존하는 결과를 만들었으며, 지구에 절대적인 영향을 주게 되었다고 합니다.
달이 지구 주위를 한 번 공전하는 데 걸리는 시간은 27.3일인데, 이는 달의 자전 시간과 같습니다. 그러므로 지구에서는 항상 달의 한쪽 면만을 볼 수 있습니다. 이것은 지구와 달이 서로 조석력을 주고받지만, 지구가 달보다 80배나 더 무겁기 때문에 달은 지구의 조석보다 더 큰 영향을 받아 달의 양쪽이 당겨져 펴집니다. 이는 달의 만조 부분이며, 이것이 달의 자전 속도를 늦추고, 달이 지구로부터 점점 떨어지게 해서 공전주기와 자전주기가 똑같아지게 만듭니다. 그래서 결국 만조 부분이 지구와 일직선상에 놓이고, 하루가 한 달과 같아지게 되자 달의 자전 속도도 더 이상 느려지지 않게 되었습니다. 이 현상을 '조석 고정(tidal locking)'이라 하는데, 비슷한 크기의 행성과 위성은 대게 이런 상태에 놓이게 됩니다.
달의 공전주기는 27.3일이지만, 지구-달-태양의 위치 변화는 29.5일(삭망 주기)을 주기로 달라지는 달의 상을 만듭니다. 이것을 달의 위상변화라 하며, 달의 위상은 달이 초승달, 상현, 보름달, 하현, 그믐의 형태로 변화합니다. 달의 상이 달라지는 원리는 달이 스스로 빛을 내지 않기 때문에 달, 지구, 태양의 위치 관계에 따라 달 표면에 햇빛을 받는 장소가 지구에서 볼 때 달라지기 때문입니다. 태양에 비친 반구는 밝지만, 반대쪽 반구는 어두운 상태가 되고, 그것을 달을 태양과 같은 쪽에서 바라보면 보름달, 반대쪽에서 보면 그믐달이 됩니다.
달은 15억 년쯤 후면 지구를 떠나게 됩니다. 지금도 1년에 3.8cm씩 지구로부터 멀어지고 있습니다. 달이 멀어지는 이유는 달이 만드는 지구의 밀물, 썰물 때문이며, 이 바닷물의 움직임이 해저의 지면과 마찰을 일으켜 지구의 자전에 약간 크레이크를 걸어 자전 속도를 떨어뜨립니다. 그때 생기는 에너지가 달에 전해져 달의 공전에 힘을 보태게 됩니다. 원운동 하는 물체를 앞으로 밀면 물체가 더 높은 궤도, 더 큰 원을 그리는 것과 같은 원리입니다. 달이 지구로부터 조금씩 멀어지는 것은 이처럼 달이 만들고 있는 조석 간만 때문입니다. 달이 조금씩 멀어지다 보면 15억 년 후면 확실히 지구와의 연결이 끊어질 것으로 과학자들은 추측하고 있습니다.
2. 달의 지형
달의 지형은 바다, 고지, 크레이터, 산과 산맥, 계곡으로 되어 있습니다.
바다는 현무암과 용암대지이며, 검은색과 회색을 띱니다. 이 바다는 달의 앞면에서는 31.2퍼센트의 면적을 차지하고 있지만 뒷면은 2.6퍼센트만을 차지합니다. 과거에 갈릴레오 갈릴레이가 달에 바다가 있다고 착각하여 '달의 바다'라고 말한 것에서 유래되었습니다.
고지는 달 표면에서 바다를 제외한 밝은 색조를 띠는 곳입니다. 대륙에는 분화구들이 빽빽하게 모여 있으며, 대륙을 이루는 광물은 주로 알루미늄과 칼슘이 많이 함유된 사장석과 비슷하여 상대적으로 밝게 보입니다.
크레이터는 달에서 흔한 지형이며 대부분의 크레이터 충돌로 생겨났습니다. 상대적으로 달의 앞면보다 뒷면에 더 많습니다.
달의 산은 지구의 산처럼 달의 표면이 솟아오른 것을 말하며, 그 산들이 모여있는 것을 산맥이라 합니다.
달의 계곡은 달의 표면이 움푹 파인 곳을 말하며, 대표적으로 슈뢰터 계곡이 있습니다.
지구에서 가장 가까운 천체인 만큼 달은 현재까지 인류가 직접 탐험한 유일한 천체입니다. 1968년 아폴로 8호는 최초로 사람을 태우고 달 주위를 돌았으며, 총 10회 선회한 뒤 지구로 귀환하였습니다. 1969년에는 유인 우주선 폴로 11호가 달에 착륙하였고 닐 암스트롱이 달에 첫발을 딛고 지구로 귀환하였습니다. 이후 한동안 달 탐사가 중단되었지만, 2000년대에 다시 달 탐사를 재개했습니다. 2020년부터 세계 각국에서 달 유인기지를 건설하려는 계획이 활발하게 이루어지고 있습니다.