태양계

앞에서

먼저 알 것 · 초6 · 지구의 운동지구의 자전과 공전지구가 하루에 한 바퀴씩 서쪽에서 동쪽으로 자전해서 낮과 밤이 생기고, 1년에 한 바퀴씩 태양 둘레를 공전해서 계절마다 밤하늘에 보이는 별자리가 달라져요.

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중학에서 — 이 단원

이 단원 · 중1 · 태양계태양계

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같은 개념 · 다음 층 · 고등 지구과학 · 행성우주과학태양계행성의 운동을 케플러 법칙으로 설명하고, 다른 별 둘레를 도는 외계 행성을 찾는 방법을 배워요.

이어지는 것 · 중2 · 별과 우주우주 탐사사람들은 탐사선 · 우주 망원경 · 인공위성 · 우주 정거장으로 우주를 조사해요. 우주 탐사를 위해 만든 기술은 위성 통신 · 날씨 예보 · 위치 찾기(GPS) · 정수 장치 · 의료 영상처럼 생활에도 쓰여요. 우리나라는 누리호로 위성을 쏘아 올리고 달 궤도선 다누리로 달을 조사하고 있어요.

태양계는 태양과 그 둘레를 도는 천체들의 무리예요. 스스로 빛을 내는 별은 태양 하나뿐이고, 태양계 전체 질량의 약 99.8% 를 차지해요. 태양 둘레를 도는 큰 천체가 행성이에요 — 태양에서 가까운 차례로 수성 · 금성 · 지구 · 화성 · 목성 · 토성 · 천왕성 · 해왕성, 모두 8개예요. 행성 둘레를 도는 천체는 위성(지구의 달, 목성의 이오 · 유로파 …), 행성보다 작은 공 모양 천체는 왜소 행성(명왕성 · 세레스 …), 주로 화성과 목성 사이를 도는 작은 암석 천체는 소행성, 얼음과 먼지로 되어 태양에 가까워지면 긴 꼬리가 생기는 천체는 혜성이에요.

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태양계 3D — 오늘 행성의 실제 자리

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자료 · 계산 행성 지도 NASA/JPL-Caltech · NASA/JHUAPL · NASA SVS (공공 영역), 궤도 · 크기는 NASA 행성 자료표

해 볼 것 · 먼저 예상해 보세요 — 지구에서 해왕성까지는 지구에서 태양까지의 몇 배일까요? ‘실제 크기 비율’ · ‘실제 거리 비율’로 바꾸어 보고, 행성을 눌러 설명을 읽어요. 행성의 자리는 NASA JPL 궤도 요소로 계산한 그날의 실제 자리예요.

행성들은 크게 두 무리로 나뉘어요. 태양에 가까운 수성 · 금성 · 지구 · 화성은 크기가 작지만 암석과 금속으로 되어 있어 밀도가 크고, 단단한 표면이 있어요. 이 무리를 지구형 행성이라고 해요. 바깥의 목성 · 토성 · 천왕성 · 해왕성은 크기와 질량이 크지만 주로 수소 · 헬륨 같은 가벼운 기체로 되어 밀도가 작고, 단단한 표면이 없어요. 위성이 많고 모두 고리가 있어요. 이 무리가 목성형 행성이에요.

	지구형 행성	목성형 행성
행성	수성 · 금성 · 지구 · 화성	목성 · 토성 · 천왕성 · 해왕성
크기 · 질량	작다	크다
평균 밀도	크다(3.9 ~ 5.5 g/cm³)	작다(0.7 ~ 1.6 g/cm³)
표면	단단한 암석	기체(단단한 표면 없음)
위성	없거나 적다(0 ~ 2개)	많다
고리	없다	있다

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행성 자료 분석

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자료 · 계산 NASA 행성 자료표(NSSDCA Planetary Fact Sheet, D. R. Williams) — 지름 · 질량 · 밀도 · 거리 · 자전 주기, 위성 수는 2025년까지 확인된 것

해 볼 것 · 먼저 예상해 보세요 — 어떤 두 성질로 점을 찍으면 행성이 가장 또렷하게 두 무리로 나뉠까요? 가로 · 세로를 바꾸어 보고, 점을 눌러 직접 두 무리로 나눈 뒤 ‘정답 확인’을 눌러요.

같이 풀어 보기 1자료로 행성 나누기

어떤 행성 (가)는 지름이 지구의 약 9.4배, 평균 밀도가 0.69 g/cm³ 이고, (나)는 지름이 지구의 약 0.53배, 평균 밀도가 3.93 g/cm³ 이에요. (가) · (나)는 각각 어느 무리이고, 어떤 행성일까요?

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(가)는 크고 밀도가 작으므로 목성형 행성이에요. 밀도가 물(1 g/cm³)보다 작은 행성은 토성뿐이라 (가)는 토성이에요.

(나)는 작고 밀도가 크므로 지구형 행성이에요. 지름이 지구의 절반쯤이고 밀도가 지구(5.51)보다 작은 행성은 화성이에요.

같이 풀어 보기 2태양계를 줄여 보면

태양(지름 약 139만 km)을 지름 1.4 m 인 공으로 줄이면, 지구(지름 약 12,760 km)는 지름이 약 몇 cm 인 공이 될까요?

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줄인 비율은 $\dfrac{1.4\ \text{m}}{1{,}392{,}700\ \text{km}}$ 이에요. 지구는 태양 지름의 $\dfrac{12{,}760}{1{,}392{,}700} \approx \dfrac{1}{109}$ 이므로,

$1.4\ \text{m} \div 109 \approx 0.0128\ \text{m}$, 약 1.3 cm — 구슬만 한 크기예요.

지구의 위성인 달은 지름이 약 3,475 km 로 지구의 약 4분의 1 이에요. 대기와 물이 거의 없어 운석이 그대로 떨어지고, 그 자국인 크레이터가 비바람에 깎이지 않고 오래 남아요. 맨눈에 어둡게 보이는 곳은 용암이 굳은 낮은 평원인 바다, 밝게 보이는 곳은 높은 고지예요. 우리나라의 달 궤도선 다누리는 2022년 12월부터 달 둘레를 돌며 달 표면을 관측하고 있어요.

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달 탐사 3D

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자료 · 계산 NASA SVS CGI Moon Kit(퍼블릭 도메인) — 달 정찰 궤도선 LRO 의 카메라(LROC) 색 지도와 레이저 고도계(LOLA) 높이 지도. 착륙 지점 NASA NSSDCA, 지명 IAU 행성 지명 사전. 다누리의 궤도는 모양만

해 볼 것 · 먼저 예상해 보세요 — 어두운 ‘바다’와 밝은 고지 가운데 어느 쪽이 높을까요? 표면을 눌러 높이를 읽어 비교하고, ‘높이 10배’로 과장해 보세요. 햇빛 방향을 비스듬히 하면 크레이터가 또렷해져요. 아폴로 착륙 지점과 뒷면도 찾아봐요.

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먼저 알 개념은 이 단원의 앞부분에 있어요

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중학에서 — 이 단원

이 단원 · 중1 · 태양계태양의 표면과 활동

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같은 개념 · 다음 층 · 고등 지구과학태양의 표면과 활동태양 내부의 수소 핵융합으로 만들어진 에너지가 복사와 대류로 표면까지 전달되고, 흑점 수는 약 11년을 주기로 늘었다 줄었다 해요.

우리 눈에 보이는 태양의 둥근 표면을 광구라고 해요. 온도는 약 5,500 °C 예요. 광구를 망원경(태양 필터를 단)으로 보면 쌀알을 뿌려 놓은 것 같은 쌀알 무늬가 보여요 — 광구 아래에서 뜨거운 기체가 올라오고 식은 기체가 내려가는 대류 때문에 생겨요. 군데군데 검은 점처럼 보이는 흑점은 주변보다 온도가 낮아(약 4,000 °C) 어둡게 보이는 곳이에요.

흑점을 며칠 동안 관측하면 흑점의 자리가 동쪽에서 서쪽으로 옮겨 가요. 태양이 자전하기 때문이에요. 가장자리로 갈수록 흑점이 납작하게 보이고 조금씩만 움직이는 것처럼 보이는 것은 태양이 둥근 공이기 때문이에요.

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태양 관측소

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자료 · 계산 NASA SDO(태양 활동 관측 위성) HMI 연속광 · AIA 304 · 171 Å 사진(퍼블릭 도메인) — 2024년 5월 큰 흑점군 AR 3664, 2019년 12월 극소기. 흑점 수: 국제 흑점 수 SILSO(벨기에 왕립 천문대, CC BY-NC 4.0, NOAA SWPC 자료)

해 볼 것 · ‘흑점과 자전’에서 남쪽의 큰 흑점 무리를 날마다 눌러 찍어 보세요 — 하루에 몇 도씩 돌고, 한 바퀴에 며칠이 걸리나요? ‘AR 3664 예시’로 컴퓨터가 찾은 자리와 견줘 보고, ‘태양의 대기’에서 광구 → 채층 → 코로나를 넘겨 봐요.

같이 풀어 보기 3흑점으로 자전 주기 재기

어떤 흑점이 4일 동안 태양의 경도로 52° 옮겨 갔어요. 같은 빠르기로 돈다면 이 흑점이 한 바퀴(360°) 도는 데 약 며칠이 걸릴까요?

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하루에 $52° \div 4 = 13°$ 씩 돌아요.

한 바퀴는 $360° \div 13° \approx 27.7$, 약 28일이에요. (지구에서 보면 약 27일 — 태양의 적도 부근이 실제로 이 정도 빠르기로 돌아요.)

광구 바깥에는 태양의 대기가 있어요. 광구 바로 위의 얇은 대기층인 채층은 붉은색, 그 바깥으로 넓게 퍼진 코로나는 진주색이에요(온도가 100만 °C 안팎). 채층과 코로나는 광구보다 훨씬 어두워 평소에는 보이지 않고, 달이 광구를 가리는 개기 일식 때나 특수한 망원경 · 인공위성으로 봐요. 채층에서 코로나로 불꽃처럼 솟아오르는 기체를 홍염, 흑점 둘레에서 에너지가 갑자기 터져 나오는 폭발을 플레어라고 해요. 코로나에서는 전기를 띤 입자가 끊임없이 흘러나오는데, 이것이 태양풍이에요.

흑점 수는 약 11년을 주기로 늘었다 줄었다 해요. 흑점이 많은 극대기에는 태양 활동이 활발해 플레어와 코로나 물질 방출이 잦아지고, 지구에서는 이런 일이 생겨요.

• 오로라가 자주, 평소보다 낮은 위도에서도 보여요.
• 자기 폭풍 — 지구의 자기장이 크게 흔들려 나침반이 흔들리고 전력망이 고장 나기도 해요.
• 무선 통신 장애, GPS 위치 오차, 인공위성 고장.

2024년 5월 10 ~ 11일에는 위 그림의 흑점 무리 AR 3664 에서 터져 나온 물질이 지구에 닿아, 21년 만에 가장 센 자기 폭풍이 일어났어요. 오로라가 평소보다 훨씬 낮은 위도에서도 보였어요.

같이 풀어 보기 4극대기와 극소기

「태양 관측소」의 흑점 수 그래프에서 13개월 평균이 가장 작았던 때는 2019년 12월, 가장 컸던 때는 2024년 10월이에요. ① 다음 극대기는 대략 몇 년쯤일까요? ② 극대기에 지구에서 더 자주 일어나는 일을 두 가지 쓰세요.

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① 흑점 수는 약 11년마다 되풀이하므로 2024 + 11 = 2035년 무렵이에요.

② 오로라가 자주 보인다, 자기 폭풍 · 통신 장애가 잦다(GPS 오차 · 인공위성 고장도 돼요).

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같은 개념 · 앞 층 · 초6 · 지구의 운동지구의 자전과 공전지구가 하루에 한 바퀴씩 서쪽에서 동쪽으로 자전해서 낮과 밤이 생기고, 1년에 한 바퀴씩 태양 둘레를 공전해서 계절마다 밤하늘에 보이는 별자리가 달라져요.

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중학에서 — 이 단원

이 단원 · 중1 · 태양계지구의 자전과 공전

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같은 개념 · 다음 층 · 고등 지구과학지구의 자전과 공전하늘의 별을 천구에 나타내고 좌표로 위치를 적으며, 공전 궤도 위에서 지구의 위치가 바뀌는 것을 별의 연주 시차로 확인해요.

이어지는 것 · 중2 · 별과 우주연주 시차와 별까지의 거리지구가 공전하면 가까운 별은 먼 별들을 배경으로 위치가 조금씩 바뀌어 보여요. 6개월 간격으로 잰 시차의 절반이 연주 시차이고, 별이 멀수록 연주 시차가 작아요(거리와 반비례). 연주 시차가 1″(1초, 1도의 3600분의 1)인 별까지의 거리를 1 pc(파섹, 약 3.26광년)이라고 해요.

지구는 자전축을 중심으로 서쪽에서 동쪽으로 하루에 한 바퀴 자전해요. 한 시간에 $360° \div 24 = 15°$ 씩 도는 셈이에요. 그래서 지구에 사는 우리에게는 해 · 달 · 별이 반대로 동쪽에서 서쪽으로 하루에 한 바퀴씩 도는 것처럼 보여요. 이 겉보기 운동을 일주 운동이라고 해요. 북쪽 하늘의 별들은 북극성을 중심으로 시계 반대 방향으로 돌아요.

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밤하늘 — 일주 운동

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자료 · 계산 예일 밝은 별 목록 5판 (Hoffleit & Warren 1991, 공공 영역) 9,096개

해 볼 것 · 먼저 예상해 보세요 — 남쪽 하늘의 별은 시간이 지나면 어느 쪽으로 옮겨 갈까요? ‘궤적’을 켜고 일주 운동을 흘려 보며, 별들이 북극성을 중심으로 1시간에 15° 씩 도는 것을 확인해요.

같이 풀어 보기 5일주 운동의 빠르기

밤 9시에 남쪽 하늘 높이 보이던 별을 3시간 뒤 같은 곳에서 다시 보았어요. 이 별은 어느 쪽으로 몇 도 옮겨 가 보일까요?

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지구는 1시간에 15° 씩 자전하므로 별은 반대로 1시간에 15° 씩 동쪽에서 서쪽으로 도는 것처럼 보여요.

3시간이면 $15° \times 3 = 45°$ — 서쪽으로 45° 옮겨 가 보여요.

지구는 태양 둘레를 1년에 한 바퀴 공전해요. 그래서 지구에서 본 태양은 별자리 사이를 서쪽에서 동쪽으로 하루에 약 1° 씩 옮겨 가, 1년 뒤 제자리로 돌아오는 것처럼 보여요. 이것을 태양의 연주 운동이라 하고, 태양이 지나가는 길을 황도, 황도에 있는 별자리를 황도 12궁이라고 해요.

태양이 있는 쪽의 별자리는 낮에 떠 있어 햇빛 때문에 보이지 않아요. 대신 태양의 맞은편 별자리가 밤새 보이고, 한밤중에 남쪽 하늘 높이 떠요. 지구가 공전하면서 태양의 맞은편이 바뀌므로 계절마다 밤하늘에 보이는 별자리가 달라요 — 봄에는 처녀자리 · 사자자리, 여름에는 궁수자리 · 전갈자리, 가을에는 물고기자리 · 물병자리, 겨울에는 쌍둥이자리 · 황소자리 같은 별자리가 한밤중에 남쪽 하늘에 보여요.

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공전과 별자리 3D

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자료 · 계산 지구의 자리 NASA JPL 궤도 요소(Standish), 별 예일 밝은 별 목록(퍼블릭 도메인), 별자리 경계 IAU — 별자리 띠는 태양을 가운데에 두고 그린 모식도(거리 · 크기는 줄임)

해 볼 것 · 먼저 예상해 보세요 — 지구가 공전 궤도를 반 바퀴 돌면, 한밤중 남쪽 하늘의 별자리는 어떻게 될까요? 춘분 · 하지 · 추분 · 동지 단추를 누르거나 ‘▶ 공전’으로 흘려 보세요. 주황 별자리 = 태양이 있는 별자리, 파랑 별자리 = 한밤중에 보이는 별자리예요.

같이 풀어 보기 6한밤중의 별자리

위 그림에서 지구가 B 에 있을 때, ① 태양은 어느 별자리 쪽에 있어 보일까요? ② 한밤중 남쪽 하늘에 보이는 별자리는 무엇일까요?

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① 지구 B 에서 태양 쪽으로 이어 그 너머를 보면 궁수자리 쪽이에요 — 낮에 떠 있어 보이지 않아요.

② 태양의 맞은편, 지구 B 의 바깥쪽인 쌍둥이자리가 한밤중 남쪽 하늘에 보여요.

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같은 개념 · 앞 층 · 초6 · 지구와 달의 운동달의 위상과 일식 · 월식여러 날 동안 해 진 뒤 같은 시각에 달을 보면 초승달 → 상현달 → 보름달 → 하현달 → 그믐달로 모양이 바뀌고, 보이는 자리는 서쪽에서 동쪽으로 옮겨 가요.

먼저 알 것 · 초6 · 지구의 운동지구의 자전과 공전지구가 하루에 한 바퀴씩 서쪽에서 동쪽으로 자전해서 낮과 밤이 생기고, 1년에 한 바퀴씩 태양 둘레를 공전해서 계절마다 밤하늘에 보이는 별자리가 달라져요.

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중학에서 — 이 단원

이 단원 · 중1 · 태양계달의 위상과 일식 · 월식

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같은 개념 · 다음 층 · 고등 행성우주과학달의 위상과 일식 · 월식금성도 달처럼 위상이 바뀌어요 — 망원경으로 본 금성의 위상과 크기 변화는 태양 중심설의 증거가 되었어요.

달은 스스로 빛을 내지 못하고 햇빛을 반사해서 빛나요. 달은 언제나 태양을 향한 반쪽만 밝아요. 그런데 달이 지구 둘레를 공전하면서(위에서 보면 시계 반대 방향, 약 27.3일에 한 바퀴) 태양 · 지구 · 달의 위치 관계가 바뀌어, 밝은 반쪽을 지구에서 보는 각도가 달라져요. 그래서 지구에서 보이는 달의 모양 — 위상이 바뀌어요.

• 삭: 달이 태양과 같은 쪽에 있어 밝은 면이 지구 반대쪽을 봐요 — 보이지 않아요(음력 1일 무렵).
• 초승달 → 상현달: 오른쪽이 밝아져요. 상현달은 오른쪽 반이 밝고, 해 질 무렵 남쪽 하늘에 떠요(음력 7 ~ 8일 무렵).
• 망(보름달): 달이 태양의 맞은편에 있어 밝은 면이 모두 보여요 — 해 질 무렵 동쪽에서 떠서 밤새 보여요(음력 15일 무렵).
• 하현달 → 그믐달: 왼쪽만 밝아요. 하현달은 왼쪽 반이 밝고, 해 뜰 무렵 남쪽 하늘에 보여요(음력 22 ~ 23일 무렵).

삭에서 다음 삭까지는 약 29.5일이 걸려요(음력 한 달). 달이 지구 둘레를 한 바퀴 도는 27.3일보다 긴 것은, 그동안 지구도 태양 둘레를 돌아 태양의 방향이 바뀌기 때문이에요.

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달의 위상 · 일식 · 월식 3D

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자료 · 계산 NASA JPL Horizons(DE441)의 실제 달 · 태양 자리(2020 ~ 2040, 하루 간격을 보간), 달 지도 NASA LRO(SVS CGI Moon Kit, 퍼블릭 도메인), 일식 · 월식 목록 NASA GSFC(F. Espenak). 서울에서 보이는지는 그 자리로 계산. 크기 비율은 실제, 거리는 줄임

해 볼 것 · ‘달의 위상’에서 날짜를 움직이며 달의 자리와 ‘지구에서 본 달’을 비교해 보세요 — 상현달일 때 달은 지구의 어느 쪽에 있나요? ‘일식 · 월식’으로 바꾸면 실제 크기 · 거리예요. 목록에서 2026-03-03 개기 월식, 2035-09-02 개기 일식을 골라 보세요. ‘만약 달 궤도가 기울지 않았다면?’도 눌러 봐요.

같이 풀어 보기 7오늘 밤의 달

① 해 질 무렵 남쪽 하늘에 오른쪽 반이 밝은 달이 보였어요. 이 달의 이름은 무엇이고, 일주일쯤 뒤에는 어떤 모양일까요? ② 이 달은 위 그림의 어느 자리에 있을까요?

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① 오른쪽 반이 밝은 반달은 상현달이에요. 위상은 상현 → 보름 차례로 바뀌므로, 약 7일 뒤에는 **보름달(망)**이 돼요.

② 위에서 본 그림에서 지구를 기준으로 태양과 90° 떨어진 위쪽(상현달) 자리예요. 이때 지구에서는 밝은 반쪽의 절반만 보여요.

달이 태양을 가리는 현상이 일식, 달이 지구의 그림자 속에 들어가는 현상이 월식이에요.

• 일식 — 태양 · 달 · 지구 차례로 한 줄에 설 때(삭). 달의 그림자가 지구에 떨어져요. 그림자의 가운데 진한 곳(본그림자)에서는 태양이 완전히 가려지는 개기 일식, 바깥의 옅은 곳(반그림자)에서는 일부만 가려지는 부분 일식이 보여요. 달의 그림자는 지구보다 훨씬 작아서 좁은 지역에서만 볼 수 있어요.
• 월식 — 태양 · 지구 · 달 차례로 한 줄에 설 때(망). 달 전체가 지구의 본그림자에 들어가면 개기 월식, 일부만 들어가면 부분 월식이에요. 개기 월식 때 달은 사라지지 않고 붉게 보여요 — 지구 대기를 지나며 꺾인 붉은빛이 달을 비추기 때문이에요. 그 시각 밤인 곳이면 어디서나 볼 수 있어요.

삭이나 망이 될 때마다 식이 일어나지는 않아요. 달의 공전 궤도가 지구의 공전 궤도면에 약 5° 기울어 있어서, 대부분의 삭 · 망에서는 달이 태양 · 지구를 잇는 선의 조금 위나 아래로 비켜 지나가기 때문이에요. 「달의 위상 · 일식 · 월식 3D」의 실제 크기 · 거리에서 보면 달은 지구에서 지구 지름의 약 30배나 떨어져 있어서, 5° 만 기울어도 그림자를 쉽게 비켜 가요.

같이 풀어 보기 8서울에서 보는 일식 · 월식

① 2026년 3월 3일 밤 서울에서 개기 월식이 보였어요. 이날 달의 위상은 무엇이었을까요? ② 2035년 9월 2일 오전에는 개기 일식의 본그림자가 한반도를 지나가요. 이날 달의 위상은 무엇일까요? ③ 월식은 일식보다 넓은 지역에서 볼 수 있어요. 그 까닭은?

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① 월식은 태양 · 지구 · 달이 한 줄에 서는 **망(보름달)**일 때 일어나요.

② 일식은 태양 · 달 · 지구가 한 줄에 서는 삭일 때 일어나요(그래서 이날 밤에는 달이 보이지 않아요).

③ 월식은 달이 지구의 그림자 속에 들어가는 것이라 그 시각 밤인 지역이면 어디서나 보여요. 일식은 지구보다 훨씬 작은 달의 그림자가 떨어지는 좁은 지역에서만 보여요.

한 장 요약

한 장 요약

• 태양계 = 태양 · 8행성 · 위성 · 왜소 행성 · 소행성 · 혜성. 지구형 행성(수 · 금 · 지 · 화)은 작고 밀도가 크고, 목성형 행성(목 · 토 · 천 · 해)은 크고 밀도가 작으며 위성이 많고 고리가 있다.
• 태양 표면(광구)에는 쌀알 무늬와 흑점, 대기에는 채층 · 코로나 · 홍염 · 플레어가 있다. 흑점이 동 → 서로 옮겨 가 보이는 것은 태양이 자전하기 때문이다.
• 흑점 수는 약 11년 주기로 바뀌고, 극대기에는 오로라 · 자기 폭풍 · 통신 장애가 잦다.
• 자전(서 → 동, 1시간에 15°) → 천체의 일주 운동(동 → 서). 공전 → 태양이 별자리 사이를 옮겨 가 보이고(연주 운동), 계절마다 한밤중의 별자리가 바뀐다.
• 달은 늘 태양 쪽 반쪽이 밝고, 공전하며 보는 각도가 바뀌어 위상이 바뀐다(약 29.5일). 일식은 삭, 월식은 망일 때 — 달 궤도가 약 5° 기울어 매번 일어나지는 않는다.