일식

1. 개요

지구, 달, 태양이 일직선으로 배열될 때 달이 태양을 완전히 덮어버리는 극적인 천체 현상이다. 본래 태양이 너무 밝아 관측할 수 없었던 태양의 외곽 대기층인 코로나와 홍염을 맨눈으로 직접 관찰할 수 있는 거의 유일한 기회이기도 하다. 하루아침에 한낮이 밤처럼 어두워지고 기온이 급격히 떨어지는 등 지구상에서 경험할 수 있는 가장 웅장하고 압도적인 자연경관 중 하나로 꼽힌다.

2. 원리 및 발생 조건

태양의 지름은 달보다 약 400배 크지만, 지구에서 태양까지의 거리가 달까지의 거리보다 묘하게도 약 400배 멀기 때문에 지구에서 보는 태양과 달의 시지름이 약 0.5도로 거의 같아진다.^{[1]실제로 태양의 지름은 달보다 약 400배 크지만, 지구에서의 거리가 약 400배 멀어서 하늘에서 두 천체의 겉보기 크기가 약 0.5도로 같아 보인다.} 이 우연에 가까운 비율 덕분에 개기일식이 성립한다.

하지만 달의 궤도인 백도와 지구의 궤도인 황도가 약 5도 정도 기울어져 있어 달의 교점을 지나갈 때만 일식이 일어난다. 또한 달과 지구의 궤도는 완전한 원이 아닌 타원형이므로, 달이 지구와 가장 가까워지는 근지점 근처에 위치하여 달의 시지름이 태양보다 커질 때만 개기일식이 가능하다. 달이 멀리 떨어져 태양을 다 가리지 못하고 테두리가 남는 경우에는 금환일식이 된다.

3. 진행 과정 및 주요 현상

일식이 시작되면 달이 태양의 오른쪽부터 침식해 들어가기 시작하며 이를 부분식이라 부른다. 달이 태양을 거의 다 가리는 순간, 달 표면의 산맥과 계곡 사이로 태양 빛이 새어 나오면서 반짝이는 다이아몬드 반지 모양을 형성하는데, 이를 다이아몬드 링 현상이라고 한다. 또한 같은 원리로 빛의 조각들이 점상으로 연결되어 보이는 베일리의 묵주 현상이 나타난다.

달이 태양을 완전히 가리는 개기식 상태에 도달하면 주변은 순식간에 칠흑 같은 어둠에 휩싸인다. 태양의 광구가 사라진 자리에는 붉은색의 홍염과 은백색으로 펼쳐지는 태양 대기인 코로나가 장관을 이룬다. 이때 하늘에서는 평소에 볼 수 없던 밝은 행성들과 별들이 모습을 드러낸다. 달의 본그림자가 지나가면 역순으로 다이아몬드 링이 다시 나타나며 태양은 차츰 본래의 모습을 되찾는다.

4. 관측 및 영향

개기일식은 달의 본그림자(암영)가 지나가는 매우 좁은 지역인 개기일식 대에서만 관측할 수 있다. 이 그림자의 폭은 보통 100km에서 250km 남짓에 불과하며, 개기식이 지속되는 시간 역시 길어야 7분 30초 내외로 매우 짧다. 식의 진행 과정에서 일사량이 급감함에 따라 지상의 기온이 몇 도 이상 떨어지고 바람의 방향이 바뀌기도 한다. 밤이 온 것으로 착각한 새들이 둥지로 돌아가거나 곤충들이 울기 시작하는 등 동식물의 생태계에도 일시적인 혼란이 발생한다.

역사적으로 개기일식은 단순한 천문 현상을 넘어 중요한 과학적 발견의 계기가 되었다. 태양 대기 성분 분석의 발판이 되었음은 물론, 1919년 아서 에딩턴 경이 개기일식 중에 태양 주변을 지나가는 별빛이 굽어지는 현상을 관측함으로써 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 증명한 사례가 대표적이다.^{[2]https://doi.org/10.1098/rsta.1920.0009 — 에딩턴 경의 1919년 일식 관측 결과 논문으로, 태양 중력에 의한 빛의 굴절을 확인하여 일반 상대성 이론의 예측을 검증했다.}

5. 관측 시 주의사항

태양이 완전히 가려지는 개기식 순간을 제외한 모든 진행 과정에서는 절대로 맨눈으로 태양을 바라보아서는 안 된다. 태양의 강력한 자외선과 가시광선이 망막에 치명적인 손상을 입혀 황반변성이나 실명을 유발할 수 있기 때문이다. 반드시 검증된 일식 관측용 안경이나 특수 필터(ND 필터 등)를 장착한 망원경 및 카메라를 사용해야 한다. 일반 선글라스나 엑스레이 사진, 먹칠한 유리 등은 유해 광선을 제대로 막아주지 못하므로 절대로 사용해서는 안 된다.

6. 여담