1. 개요
영문 : saros cycle, Saros (astronomy)
사로스 주기(Saros 週期)는 한 형태의 일식 또는 월식이 지구에서 관측시 천구상의 동일한 위치에 반복되는 주기로 6585.321347일의 회합주기를 말한다. 이 한 주기의 시간단위를 1사로스 라고 한다.
6585.321347일을 년, 월, 일, 시, 분, 초로 변환하면 18년 10~12일[1] 7시간 42분 44.3808초이다.
2. 상세
사로스(Saros) 라는 말의 가장 오래된 기록은 기원전 수세기경에 칼데아 지역(신바빌로니아) 천문학자들이 쓴 기록이 있다.[2] 여기에는 바빌로니아 숫자 3600을 뜻하는 'sāru', 또는 '일련의 일식이 있는 하늘'을 뜻하는 고대 그리스어 동사 'saro'라는 단어가 있으며, 훗날 에드먼드 핼리[3]가 비잔티움 제국의 사전인 '수다'사전에서 일식주기를 뜻하는 saros라는 단어를 사용한것이 오늘날까지 이어져 오고 있다.모든 형태의 (부분,개기,금환)일식과 (부분, 개기)월식은 지구 전지역으로 놓고 보면 1년에 보통 3~6번씩 일어난다. 매 달 일어나지 않는 이유는 천구상 태양이 지나는 길과 달이 지나는 길이 약 5.14도(5도9분) 기울어져 있기 때문에 정확히 겹치는 경로가 잘 발생하지 않기 때문이다. 달이 삭 위치에 있을때 태양과 정확히 겹치면 일식, 망 위치일때 지구의 그림자와 겹치면 월식이 일어난다. 정확히는 삭망월과 교점월만 주기가 겹치면 일식 또는 월식이 일어난다. 이 주기는 대략 177일.
6585.321347일의 주기를 계산해내는 방법은 다음과 같다.
교점년, 식년(draconic year) : 태양의 황도와 백도의 교점[4][5]을 통과하여 다시 되돌아올때까지의 기간 : 346.6201 일
삭망월(Synodic month) : 삭에서 다음 삭까지 걸리는 시간 : 29.530589 일
근점월(Anomaistic month) : 달이 한번 근지점에 도달 후 다음 근지점에 오는데 걸리는 시간 : 27.554550일
교점월(draconic months) : 달이 백도와 황도면이 교차하는 교점[6]으로부터 한바퀴 돌아서 다시 교점에 오기까지 걸리는 시간 : 27.212221일
일식 또는 월식이 일어나려면 일단 삭 또는 망이 필수여야 하므로 삭망월을 기준으로 잡고 다른 주기의 최소공배수의 근사값을 일일이 찾아낸다.
223삭망월 : 6585.321347일
239근점월 : 6585.53745일
242교점월 : 6585.357482 일
19교점년 : 6585.7819일
이 4개의 공전주기의 최소공배수 근사치가 6585일이다. 정확히는 223삭망월에 해당하는 6585.321347일이다.
따라서 일식과 월식이 일어난지 223삭망월에 해당하는 6585.321347일(=18년 10~12일 7시간 42분 44.3808초) 후에 똑같은 형태의 식이 일어나는 것이고 이것이 1사로스주기가 되는 것이다.삭망월(Synodic month) : 삭에서 다음 삭까지 걸리는 시간 : 29.530589 일
근점월(Anomaistic month) : 달이 한번 근지점에 도달 후 다음 근지점에 오는데 걸리는 시간 : 27.554550일
교점월(draconic months) : 달이 백도와 황도면이 교차하는 교점[6]으로부터 한바퀴 돌아서 다시 교점에 오기까지 걸리는 시간 : 27.212221일
일식 또는 월식이 일어나려면 일단 삭 또는 망이 필수여야 하므로 삭망월을 기준으로 잡고 다른 주기의 최소공배수의 근사값을 일일이 찾아낸다.
223삭망월 : 6585.321347일
239근점월 : 6585.53745일
242교점월 : 6585.357482 일
19교점년 : 6585.7819일
이 4개의 공전주기의 최소공배수 근사치가 6585일이다. 정확히는 223삭망월에 해당하는 6585.321347일이다.
2.1. 한 사로스마다의 궤도이동
하지만 1사로스, 그러니까 18년 11일마다 정확히 같은 자리에서 일식, 월식을 관측할 수 있는것은 아니다.18년 11일하고도 0.321347일에 해당하는 약 8시간(약간 안되는) 시간만큼 모든 현상이 늦게 일어난다. 지구는 8시간동안 약 120도를 자전하므로 한번 식이 일어난 후 1사로스 후에는 120도 만큼 서쪽에서 다시 식을 볼 수 있게 되는 것이다.
그럼 3사로스 후에는 같은 위치에서 같은식을 볼 수 있을까? 그것도 아니다.
위의 첫번째 그림을 보면 1사로스가 진행됨에 따라 일식궤도가 120도 가량 서쪽으로, 그리고 조금씩 북쪽으로 움직인다. 그리고 3사로스마다는 조금씩 동쪽으로 움직인다. 위의 애니메이션의 136번 솔라사로스의 전체 이동궤도 애니메이션을 보면 1360년 6월 14일에 남극에서 첫 일식이 시작되고 2622년 6월 30일에 북극에서 71번째의 일식을 마지막으로 솔라사로스 시리즈가 끝난다. gif애니메이션을 3장씩(3사로스씩) 보면 일식의 궤도가 장기간에 걸쳐서 동쪽으로 가기도 하고 서쪽으로 가기도하며 전체 솔라사로스 진행은 북쪽으로 움직인다.
짝수번호의 솔라사로스의 일식은 남극에서, 홀수번호의 솔라사로스는 북극에서 시작한다. 월식은 시작 위치가 일식과는 반대로 짝수번호 루나사로스의 월식은 지구그림자의 북쪽에서, 홀수번호는 남쪽에서 시작한다.
136번 루나사로스의 월식의 경우 1680년 4월 13일에 지구 그림자의 북쪽에서부터 첫 월식, 달의 이동 궤도가 점점 남쪽으로 내려오면서 72번월식을 마지막으로 2960년 6월 1일에 끝난다. 가장 최근에 대한민국에서 볼 수 있었던 2022년 11월 8일의 개기월식이 136번 루나사로스인데 달이 지구 본그림자의 약간 북쪽을 지나는 개기월식이다. 사로스가 진행됨에 따라 달의 궤도가 지구 본그림자 북쪽에서 중심~남쪽으로 점점 이동하고 있으며 15사로스 후에 발생하는 2293년 4월 21일 월식에는 지구 본그림자 정중앙을 완벽하게 지나가게 된다.
일식과 월식의 궤도가 남쪽 또는 북쪽으로 움직이고, 일식이면 심지어 동서로 휘청이며 움직이는 이유는 다음과 같다.
1. 일단 1사로스 주기의 년, 일, 시 중에서 시간 부분이 정확히 8시간이 아니라 7시간 42분 44.3808초다. 이 8시간보다 조금 적은만큼이 세번 누적되면, 그러니까 3사로스 후에는 시간으로 51분 46.8576초, 각도(경도)로는 동쪽으로 12.94524도[7] 오차를 발생시킨다.
2. 삭망월에 대해 다른 공전주기(교점월,근점월,근점년)들이 정확하게 정수배가 아니다. 위의 계산법에서 보이듯 각 주기의 배숫값이 일 수는 일치하지만 소수점이 차이난다. 삭망월뿐만 아니라 교점월, 근점월, 근점년들에 대해서도 각각 다른 주기에 비해 단 하나도 정수배가 없다.
3. 일반적으로 표기하는 삭망월은 일정한 값이 아닌 평균값이다. 공전 주기 문서에도 나와있듯 달은 타원 운동을 하기 때문에 공전 각속도가 매번 달라진다. 이 변화로 인해 실제 삭 간격이나 망 간격은 29.2~29.8일 범위로 벌어진다.
4. 달이 태양의 중력에 영향을 받아 달의 공전궤도에 교란이 발생해서 공전 궤도가 미묘하게 흔들린다. 이것을 중력섭동이라고 한다.[8] 달이 지구를 공전하면서 태양에서 멀어질때와 가까워질때의 태양으로부터 받는 조석력이 조금씩 달라진다. 게다가 그동안 지구도 공전하므로 매번 조석력이 또 달라진다. 다만 그렇다고 달의 공전궤도가 크게 뒤틀릴 정도는 아니고, 정말 미묘하게 흔들린다.문제는 이 중력 섭동을 수학적으로 계산하는 과정이 끔찍하게 어렵고 복잡하다...
2. 삭망월에 대해 다른 공전주기(교점월,근점월,근점년)들이 정확하게 정수배가 아니다. 위의 계산법에서 보이듯 각 주기의 배숫값이 일 수는 일치하지만 소수점이 차이난다. 삭망월뿐만 아니라 교점월, 근점월, 근점년들에 대해서도 각각 다른 주기에 비해 단 하나도 정수배가 없다.
3. 일반적으로 표기하는 삭망월은 일정한 값이 아닌 평균값이다. 공전 주기 문서에도 나와있듯 달은 타원 운동을 하기 때문에 공전 각속도가 매번 달라진다. 이 변화로 인해 실제 삭 간격이나 망 간격은 29.2~29.8일 범위로 벌어진다.
4. 달이 태양의 중력에 영향을 받아 달의 공전궤도에 교란이 발생해서 공전 궤도가 미묘하게 흔들린다. 이것을 중력섭동이라고 한다.[8] 달이 지구를 공전하면서 태양에서 멀어질때와 가까워질때의 태양으로부터 받는 조석력이 조금씩 달라진다. 게다가 그동안 지구도 공전하므로 매번 조석력이 또 달라진다. 다만 그렇다고 달의 공전궤도가 크게 뒤틀릴 정도는 아니고, 정말 미묘하게 흔들린다.
상기 이유에 따라서 1사로스, 3사로스마다 조금씩 식을 볼 수 있는 위치와 시간과 그 궤도가 차이가 생긴다.
만약 223삭망월의 소숫점값이 0.3333...이고 각 공전주기의 최소공배수가 정확히 정수배라면 3사로스 마다 거의 비슷한 위치에서 같은 사로스의 식을 볼 수 있을것이다.
2.2. 사로스 고유 번호
각 사로스 주기들은 일식, 월식별로 고유 번호가 존재하며 그 주기는 매우 긴시간에 걸쳐서 시작하고 끝나는, 일명 시리즈가 있다. 보통 전체 사로스 주기는 생성부터 소멸까지 1226년에서 1550년정도 지속되며 한 시리즈 안에서 일식 또는 월식이 각각 69~87번 발생한다.현재 지구에서 진행되고 있는 사로스 주기는 솔라(태양)40개, 루나(달) 40개가 있다. 시간이 진행되면 일부 사로스가 끝나거나 생성되며 그 수는 불규칙하다. 그러니까 진행되고 있는 사로스의 갯수가 40개보다 많아질수도, 적어질수도 있는 것이다. 현재 대한민국에서 관측가능했던 가장 최근의 일식은 2020년 6월 21일에 수도권 관측기준 태양면적의 45%가 가려지는 부분일식이 있었으며 이는 137번 솔라사로스에 해당한다. 이후에 대한민국에서 관측가능한 일식은 2030년 6월 1일에 수도권에서 태양면적의 약 70%가 가려지는 부분일식을 관측할 수 있으며 128번 솔라사로스에 해당한다. 2035년 9월 2일 강원도 고성군 최북단 부근에서 볼 수 있는 개기일식은 145번 솔라사로스에 해당한다. 월식의 경우 마지막으로 관측되었던 월식인 2022년 11월 8일에 발생한 개기월식이 136번 루나사로스에 해당된다.
2.3. 솔라-루나사로스의 관계
일식과 월식의 사로스 시리즈는 별개이지만 대신 모든 사로스는 반드시 태양과 달이 반대인 다른 사로스와 연관되어있다. 특정 형태의 일식이나 월식이 발생하면 약 9년 5.5일 후에 같은 형태로, 일식의 경우 월식이, 월식의 경우 일식이 발생한다. 이 9년 5일 12시간은 정확히 0.5사로스에 해당하며 이를 사르(sar)라고 한다.일식이 일어나고 한 사르후의 월식의 루나사로스번호는 7을 빼면 되고, 월식에서 한 사르 후의 일식의 솔라사로스 번호는 7을 더하면 된다.
3. 기타
사로스 상관 없이 20~21세기의 모든 일식과 월식이 언제 어디서 발생하는지 보고 싶다면 이곳으로특정 사로스를 검색하고 싶다면 영문 위키피디아에 Solar/lunar Saros (숫자)를 검색하면 된다.
모바일게임 소녀전선의 이벤트 사로스 주기는 여기서 이름과 모티프를 따왔다. 이외에도 일식과 월식의 용어들[11] 또한 인게임의 지역 이름에 쓰였다.
4. 관련 문서
5. 자료정보
나사 이클립스 웹사이트한국천문연구원 천문우주지식정보
개기일식은 왜 드물게 일어나는가?-과학잡지뉴턴
https://earthsky.org/space/march-20-eclipse-and-the-saros/
위키백과-사로스주기
영문위키피디아-사로스사이클
네이버블로그-황도와 백도
네이버블로그-삭망월,항성월,회귀월,근점월,교점월 설명
네이버블로그-볓빛유랑단-천문과학지식-사로스주기
위키백과-달의 교점
한국천문연구원-전 지구 일식과 월식 예보
위키피디아-일식,월식 시즌-0.5사로스 규칙
위키피디아-감마(일식)
[1] 윤년에 따라 조금씩 달라진다.[2] 그래서 사로스 주기의 다른 말로 칼데아 주기 라고도 한다.[3] 헬리 혜성의 어원이 된 영국의 천문학자. 1656년 11월 8일 영국 런던 헤겔스턴 ~ 1742년 1월 14일 영국 그리니치[4] 영어로는 Lunar node. 백도는 황도와 천구상의 2점에서 교차하는데, 달의 공전방향으로 백도가 황도를 남에서 북으로 가로지르는 점을 승교점(昇交點) Ascending node, 북에서 남으로 가로지르는 점을 강교점(降交點) Descending node 라고 한다.[5] 황도와 백도가 아니라 황도와 지구적도의 교점은 태양이 북쪽으로 갈 때 춘분점, 남쪽으로 갈 때 추분점이라고 한다. 일명 태양의 승교점과 강교점.[6] 승교점 또는 강교점[7] 12°56'43''[8] 태양이 지구를 끌어당기는 힘인 기조력(조석력)에 의해 밀물과 썰물이 발생하는데, 하물며 지구를 공전하는 달의 궤도에 영향이 없을수가 없다.[9] 달력상 7일이 추가된 이유는 밤에서 낮으로 바뀌며 1일, 12시간이 지나면서 또 1일이 추가되었기 때문이다. 윤년의 여부에 따라서 또 달라질 수 있다.[10] 달 또는 지구의 '그림자의 중심'이 그 '그림자가 닿는 천체의 중심'에서 떨어져 있는 정도. 적도기준 북쪽이면 양의 값, 남쪽이면 음의 값이다. 감마의 절댓값이 0에 가까워질수록 그 천체의 중심에 가까워지고 정확히 1이라면 그림자의 중심이 그 그림자가 닿는 천체의 테두리에 딱 접하게 된다. 일식일때 감마값이 ±1이 넘는다면 달 그림자 중심이 지구 바깥쪽에 있으므로 지구 어느곳에서도 개기, 금환일식을 볼 수 없다. 월식일때는 무조건 부분월식도 아닌 반영월식만 볼 수 있다.[11] 장-단주기섭동, 월식의 진행과정인 초휴 식기 식심 생광 복원, 황도, 본그림자, 금환, 테이아 대충돌, 탈레스의 일식 예언, 승교점, 강교점, 위난의바다, 고요의 바다, 라그랑주점 등. 여담으로 이 문서도 소녀전선 이벤트 문서가 생겨난 뒤에 생겼다.