LIBRARY

KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

천문학

달과 다른 위성들의 각지름: 설계에 대한 논증

달과 다른 위성들의 각지름

: 설계에 대한 논증 

(The Angular Size of the Moon and Other Planetary Satellites

: Argument of Design)

Danny R. Faulkner Ph. D.


요약

지구와 달이 태양과 지구를 공전하며 발생하는 개기일식의 상황은 태양계 내에서 매우 독특하다는 것과, 이것은 설계를 암시하는 것이라는 주장이 계속되어왔다. 이는 태양계에 존재하는 것으로 알려진 많은 위성(satellites)들을 통하여 얻어진 최신 자료들을 사용하여 재조사되고 있다. 이 주장은 이전 어느 때보다 더 강하게 보인다. 천문학계에선 설계되었다는 주장에 대한 몇몇 비판들이 형성되고 있다. 설계 개념의 정의와 적용에 대한 토론이 제안되고 있다.


도입


태양은 달보다 400배 가량 크다. 반면에 달은 태양에 비해 대략 400배 지구에 가깝다. 그래서 두 물체는 약 0.5도 라는 거의 동일한 각도 크기 내에 배열되어 있다. 이것은 개기일식(total solar eclipse)이라는 현상을 만드는데, 누구라도 이것을 한 번이라도 본 사람이면 자연계에서 가장 아름답고 경이로운, 그리고 매우 주목할만한 놀라운 사건이라고 증언할 수 있을 만큼 대단한 것이다. 만일 달이 약간 더 멀리 떨어져 있거나 작았더라면 (혹은 태양이 좀 더 가까웠거나 크기가 컸더라면), 개기일식은 불가능 했을 것이다. 만약 상황이 반대였다면 (달이 좀더 가까이 있거나 크기가 컸더라면), 개기일식의 놀라운 많은 특징들, 예를 들면 다이아몬드링 효과(diamond ring effect)나 베일리의 염주(Bailey's beads), 그리고 홍염(prominences)과 같은 것들은 쉽게 볼 수 없었을 것이다. 또한 개기일식은 지금보다 더 흔해질 수도 있었으며, 그렇다면 지금보다 덜 짜릿한 현상이 되었을 것이다.


개기일식이 아름다운만큼 아마도 더욱 중요한 것은, 개기일식이 아니면 어렵거나 불가능했을 특별한 태양 현상들에 대한 과학적 연구 기회를 제공하고 있다는 것이다. 예를 들면, 태양의 채층(chromosphere)은 완전히 가려진 상태의 시작과 끝에서만 찰나적으로 볼 수 있다. 우리가 태양으로부터 받는 대부분의 에너지는 광구(photosphere)라고 불리는 태양 가스체의 부분에서 비롯된다. 채층은 광구 바로 위에 놓여있는 얇고, 차가우며 좀더 희박한 태양 가스체의 영역이다. 채층의 약한 빛은 개기일식 동안 광구가 막혀있는 때를 제외하고는, 광구 때문에 보통은 관측될 수 없다. 역사적으로 채층의 방출 스펙트럼은 개기일식의 시작과 끝 무렵에 잠시 번쩍이는 스펙트럼으로 드러날 때 연구되어 왔다.


채층 위에 놓여 있는 것은 태양의 코로나(solar corona)로, 그것은 태양 직경의 몇 배 정도까지 뻗어있다. 오직 개기일식 동안에만 볼 수 있는 진주같은 백색 코로나(white corona)는 매우 희박하지만, 100만에서 200만도(K) 사이의 매우 높은 고온이다. 어떻게 이러한 고온이 유지될 수 있는지는 한동안 미스터리로 남아 있었고, 최근 몇몇 창조론자들은 이 높은 온도를 최근에 형성되었다는 증거로서 사용해 왔다. 코로나 속에서 자기장 선(magnetic field lines)들은 선명하게 보이며, 코로나의 크기와 모양은 흑점의 극소기에서부터 극대기까지 변화한다. 그래서 개기일식 동안에 코로나의 관찰은 태양 내부에서 일어나는 복잡한 자기상의 상호작용에 대한 단서를 제공해 준다.


일반상대성이론(general relativity)의 첫 번째 확증 중 하나는 태양의 질량에 의한 별빛의 굴곡(bending) 현상으로서, 이 굴곡은 오직 별들의 상(像)이 개기일식 동안에 태양 가장자리 근처에서만 관찰될 수 있는 것이다. 또한 개기일식(혹은 개기일식에 가까운)은 우리에게 태양과 달의 상대적인 크기를 잴 수 있는 특별한 기회를 제공해 준다. 이는 태양이 수축(shrinking)되고 있는지 아닌지에 대한 의문이나, 태양의 최근 기원에 대한 논쟁에 자료들을 제공하고 있다. 그리고 일식이 어느 지역에서 일어났는지에 대한 역사적인 자료들은, 지구의 회전이 조류의 마찰력에 의해 어떤 비율로 느려지고 있는지를 측정할 수 있게 했다. 이 또한 지구-달 운행체계의 생성 연대에 대한 상한치를 정할 수 있게 했다.


여러 세대 동안 천문학자들은 개기일식이 너무나 희귀한 사건이기 때문에, 이 개기일식을 보기 위해 매우 먼 장소들을 여행해 왔다. 평균적으로 어떤 한 장소에서는 개기일식을 몇 세기 동안에 오직 한 번 볼 수 있다. 따라서 특별한 계획 없이, 일반 사람들이 개기일식을 볼 수 있기란 매우 어렵다. 이전에 위트콤(Whitcomb)과 드영(De Young, 1978, p. 132-136), 그리고 멘딜로(Mendillo)와 하트(Hart)는 지구-달-태양 운행체계가 설계되었다는 논쟁을 통해, 개기일식에 필수적인 흥미로운 상황들에 대해 주의를 환기시켰다. 좀더 최근에는 엥글린(Englin)과 호웨(Howe)는 개기일식을 만들어낼 수 있는 지구-달 운행체계의 독특한 기하학적 배열은, 우연히 만들어질 수 없는 것이라고 결론지었다. 태양계 내에서 이처럼 정밀한 균형을 이루며, 희귀하고 완전한 아름다운 일식을 만들어내는 위성은 없다. 많은 경우에서 일식조차 없다. 위트콤과 드영(Whitcomb & De Young)의 작업 이후 20년 동안 태양계에서 알려진 위성들의 수는 거의 두 배가 되었다. 동시에 대부분 위성들의 크기와 공전 주기들은 매우 정확히 측정되었다. 가장 최근의 측정 자료들을 가지고, 지구의 달이 얼마나 독특한 지를 살펴보자.


비율들의 계산


표Ⅰ은 이 글을 쓸 당시에 알려진 61개의 위성들을 열거한 것이다. 이 글이 인쇄에 들어갈 즈음에 부가적으로 한 두 개의 위성들이 더 발견되거나 확인될 수도 있을 것이다. 그러나 어떤 것이라도 여기서 내려지게 되는 결론을 달라지게 하지는 않을 것이다. 모든 자료들은 1997년 천문학 연감(Astronomical Almanac)으로부터 취해졌다.

 

처음 두 칸들은 위성들의 이름이다. 세 번째 칸은 태양으로부터 행성의 거리로서 태양의 직경을 환산한 각지름(angular diameters, 행성, 항성 등 천체의 겉보기지름을 각도로 나타낸 것)을 나타냈다. 네 번째 칸은 행성들에서 보여지는 위성들의 각지름을 나타냈다. 각지름의 크기는 각 공전궤도(1997년 2월 1일 시점)의 평균 거리(semi-major axis)를 이용해 계산되었다. 비교를 편하게 하기 위해 각 숫자들은 과학적 표시법보다 간단히 소수점을 사용하여 표현하였다. 각 숫자의 정밀성은 위성들의 매개변수의 정밀성과 관계되는데, 여기에서 나타날 수 있는 불확실성은 대개 위성들의 직경에 대한 불확실성에 의한 것이다. 몇몇 위성들의 모습은 구형보다는 타원형인 것으로 알려져 있다. 이러한 경우에는 가장 큰 직경이 사용되었다.


행성들과 주요 위성들의 공전궤도는 거의 원형이기 때문에, 계산된 이들의 평균 각지름들은 비교적 정확한 근사치로서 시작될 수 있다. 만약 태양과 거의 같은 각지름을 가진 어떤 위성들이 발견된다면, 그 위성들은 일식 상황들을 대해 좀 더 조사될 것이다. 작은 위성들의 일부 궤도들은 타원형이다. 그래서 이것들 또한 공전 궤도의 끝부분에서 일식을 일으킬 가능성이 있다면 이것도 조사될 것이다.


특정한 위성에 의한 일식(eclipse)이 일어날 가능성, 희귀성, 아름다움을 평가하는 가장 좋은 방법은 태양과 위성의 직경의 크기를 비교하는 것이다. 예를 들면, 태양 대비 달의 직경 비율은 0.9719 이다. 이것은 전형적인 중심선 일치의 일식에서 개기일식보다는 고리 모양의 일식이 되기 쉽다는 걸 의미한다. 고리 모양의 일식(annular eclipse, 금환일식)은 달이 작아서 태양을 완전히 가리지 못하는 경우이다. 그래서 일식의 정점에서, 태양 광구의 얇은 고리, 또는 금환(annulus)을 볼 수 있게 된다. 이것은 달이 지구에서 가장 먼 원지점(apogee)에 있거나, 지구가 태양에 가장 가까이 다가가는 근일점(perihelion) 근처에서 일식이 발생할 때 특히 사실이다. 이것은 또한 일식의 지속 시간에도 영향을 미친다. 가장 긴 개기일식은 약 7분 정도로, 지구는 원일점(aphelion)에, 달은 근지점(perigee)에 있는 상태로 회귀선에서 정오경에 일어날 때이다.


만약 태양에 대한 위성들의 각지름 비율이 1보다 훨씬 작으면, 개기일식은 불가능하다고 결론지을 수 있다. 반면에 비율이 1보다 훨씬 크다면, 일식은 매우 완전하면서도 매우 자주 일어날 것이다. 완전히 덮어버리는 일식이 더 큰 영향을 가질 수도 있지만, 앞에서 기술한 것처럼, 이러한 일식들은 둘 다 개기일식의 경이로움을 손상시키는 경향이 있을 것이다. 개기일식의 아름다운 많은 부분들은 내부 코로나와 매우 다채로운 홍염의 모습에서 비롯된 것인데, 이것들은 태양 가장자리 근처에서 보여진다. 왜냐하면 달과 태양의 각지름은 거의 일치하기 때문에, 이러한 것들을 태양의 가장자리 둘레 모두에서 보여진다. 완전한 개기일식동안, 이것들은 단지 개기일식이 시작되고 끝나는, 제2, 제3 접촉점 근처에서 잠시 동안만 보여질 수 있는 것이다.


표2는 각지름의 비율(satellite/solar)이 0.9를 초과하는 34개 위성들을 나타내고 있다. 다른 37개 위성들은 어떠한 개기일식을 만들어내지 못함을 추정할 수 있다. 표2 에서 보면 알 수 있듯이, 개기일식을 만드는 대부분의 위성들은 너무 지나치게 큰 개기일식을 만든다는 것을 보여주고 있다. 가장 극단적인 것은 258 배라는 비율을 가지고 있는 명왕성의 위성이다. 가장 훌륭한 개기일식을 만들 수 있는 최적의 후보들은 토성 11 (0.95), 토성 16 (1.02), 그리고 천왕성 6 (1.08) 위성이다. 

표2. 위성과 태양의 각지름 비율(satellite/solar)이 0.9 를 초과하는 위성들.

 

토성 11 과 토성 16 위성은 구형이 아니다. 그들은 앞에서 말한 대로 길쭉하다. 따라서 각 크기를 재는 데에 가장 긴 직경이  사용되었다. 태양계에 있는 많은 위성들이 동기 궤도(synchronous orbits)를 따르는 것으로 믿어진다. 다시 말해 그들은 항상 한쪽 면을 모체 쪽으로 향하며 행성들을 선회한다는 것이다. 이는 조수의 원인이 될 수 있으며, 작고 길다란 위성들에 대해서는 특히 사실일 것으로 보인다. 어떤 특별한 위성에서, 이것은 가장 긴 직경이 행성쪽을 향하는 결과를 가져올 수 있다. 그래서 위성의 각 직경을 계산할 때 오히려 작은 직경이 사용될 필요가 있다. 그러므로 이러한 두 작은 위성들에서 개기일식을 기대하기는 어려워 보인다. 가장 큰 위성의 직경과 태양의 각 직경, 그리고 위성의 궤도 주기를 사용해서 일식의 지속시간을 계산할 수 있다. 일식의 지속시간은 제1, 제2, 제3, 그리고 제4 접촉 시간이라는 용어를 사용해서 가장 잘 표현될 수 있다. 제1 접촉은 일식을 진행하는 위성이 처음으로 태양표면을 가리기 시작하는 순간으로 정의되며, 이는 일반적으로 일식의 시작으로 간주되고 있다. 제2 접촉은 태양표면이 완전히 가려진 순간이고, 이것은 개기일식이 발현되기 시작했음을 표시한다. 제3 접촉은 개기일식의 끝이며, 제4 접촉은 일식의 끝이다. 제2 접촉에서 제3 접촉 사이의 시간이 개기일식의 지속시간이고, 전체 일식의 지속시간은 제1 접촉과 제4 접촉 사이의 시간이다.


토성 11의 일식 지속시간은 19초이며, 토성 16의 일식 지속시간은 17초 이다. 이 시간은 개기일식(또는 금환일식) 전후의 부분 단계들을 포함하여, 제1 접촉으로부터 제4 접촉에 이르는 전체 일식에 걸린 시간이다. 이 두 위성들의 직경에 대한 현재의 지식으로 개기일식의 시간을 계산하는 것은 불가능 하지만, 아마 1초보다 더 적을 것으로 추정된다. 이와 같은 일식은 거의 눈에 띄지 않을 것이며, 단지 과학적인 연구를 위해서나 사용될 것이다. 1.08의 비율을 가진 천왕성 6 은 훨씬 더 좋지 않은 상황이 존재한다. 그 위성이 길쭉한지는 알려져 있지 않지만, 작은 크기이다. 제1 접촉에서부터 제4 접촉까지 일식의 지속시간은 5초 미만이 될 것이며, 개기일식의 지속시간은 1초도 안 걸릴 것이다.


태양계의 작은 위성들은 개기일식을 위한 좋은 기회를 제공하지 않는다는 것은 분명하다. 왜냐하면 그들의 작은 크기와 빠른 움직임이 일식의 지속시간을 매우 짧게 할 것이기 때문이다. 그렇다면 긴 일식이 되기 위한 유일한 희망은 더 큰 위성들에서 보여질 것이라는 점은 분명해진다. 큰 위성들 대부분은 매우 과도한 개기일식들을 만들어내지만, 가장 가능성이 많은 것은 1.425 비율을 가진 목성 4 (Callisto) 이다. 계산에 의하면, 칼리스토(Callisto)는 제1 접촉부터 제4 접촉까지 16.6분이 지속되며, 2.9분 동안 개기일식이 지속된다. 언뜻 보면 이것은 진귀하고 아름다운 일식을 위해 필요한 우리들의 요구조건들을 충족시킨 것처럼 보인다. 하지만 지나치게 덮어버리는 개기일식으로 인해, 내부의 코로나와 홍염은 제2 접촉과 제3 접촉 즈음에 좁은 범위에서 흘끗 보여질 뿐이라는 것을 뜻한다. 저자는 개인적으로 1979년 2월 26일 마니토바(Manitoba)의 아르보그(Arborg)에서 2분 동안 지속된 개기일식을 관찰했었는데, 완전히 가려진 50초 동안 홍염은 개기일식이 시작 될 때의 태양의 동쪽 가장자리에서, 그리고 끝날 때의 서쪽 가장자리에서 매우 훌륭하게 관찰될 수 있었다. 이것은 그 당시 달이 근지점(달, 행성이 지구에 가장 가까워지는 지점)에 근접했기 때문에 일어났다. 이때 달은 약간 더 크게 보이게 되어, 처음엔 서쪽 가장자리에서 그 다음엔 동쪽 가장자리에서 이러한 모습들을 보여주었다. 칼리스토의 지나치게 덮어버리는 일식에다가, 빠른 움직임은 태양의 특징들을 보여주는 시간을 크게 줄일 것이다.


이것은 이들 계산 안에 감추어진 아주 미묘한 효과를 일으킨다. 개기일식은 태양에 가까이 있는 행성들에서는 극히 줄어드는 반면, 태양과 멀리 떨어져 있는 행성들에서는 아주 흔해진다는 것에 주목하라. 예를 들면, 목성의 16개 위성 중에서는 크기가 큰  4개의 위성(갈릴레오가 발견한)만이 개기 일식을 만들 수 있는 데에 비하여, 천왕성의 모든 위성들은 개기일식을 만들고, 명왕성의 하나뿐인 위성도 개기일식을 만든다.


이것은 행성이 태양으로부터 멀어질수록 태양의 각지름이 점점 줄어들기 때문이다. 이것은 세 가지 결과를 일으킨다. 첫 번째로, 이것은 개기일식에 필요한 조건을 낮춘다. 두 번째로, 이것은 매우 과도한 개기일식이 되게 한다. 세 번째로, 태양의 각지름이 줄어들게 되면 일식의 시각적인 효과가 줄어든다. 예를 들어 지구보다 태양과 5배 이상 멀리 떨어져 있는 목성에서는 코로나와 홍염이 지구에서 보이는 것보다 5배 이하로 작게 보인다. 토성과 그것보다 더 멀리 있는 행성에서부터 일식이 일어난 광구(태양에서 눈에 직접 보이는 표면)가 보이는 태양의 모습이 인상적이거나 매우 눈에 띌만한 것인가는 의심스럽다. 


결론


지난 20년간 태양계 행성들에서 발견된 위성들의 수가 두 배로 증가하였지만, 지구-달 운행체계가 유일하게 아름다운 개기일식을 일으킨다는 위트콤, 드영, 멘딜로(Whitcomb, De Young, Mendillo), 하트(Hart) 등의 이전 결론을 손상시키지 않았다. 여기에서 계산된 비율들은 그들의 결론이 이제까지 보다 더 견실한 것임을 증명하고 있다. 그리고 추가적인 고려 사항들은, 지구의 달에 의해서 만들어지는 일식보다 훌륭한 일식은 다른 행성들에서는 기대되지 않는다는 것을 보여주고 있다. 더욱이 먼 거리에 있는 큰 행성들에서는 태양의 크기가 줄어들기 때문에, 어떤 일식이라도 지구에서 보여지는 것과 같은 시각적인 효과가 나타나지 않을 것이다. 지구-달 운행체계는 세 가지 면에서 개기일식의 아름다움과 경이로움을 증가시키고 있다.


- 태양의 큰 시각도는 개기일식 동안에만 보여질 수 있는 높은 선명도의 모습을 제공한다.

- 최고 7 분까지 지속되는 개기일식의 적절한 지속 시간은 최대의 즐거움을 제공한다.

- 개기일식의 빈도는 드물게 일어나지만, 많은 사람들이 즐기기에 자주 충분히 일어난다.


한동안 이 글의 저자는 천체가 설계 되었다는 이론이 행여나 틀리지 않을까 하는 걱정을 갖고 있었다. 생물학 분야에서 논의할 때에, 설계되었다는 주장은 매우 설득력이 있다. 이를 테면 대기의 구성비율이나 중력 등과 같은 지구의 전체적인 환경들이 조금만 바뀌어도, 지구에서 생명체가 살아가는 것은 불가능할 것이다. 만약 태양의 크기나 온도, 그리고 지구의 공전 궤도가 바뀐다면 생물체들은 매우 큰 위험에 처할 것이다. 같은 논리가 원자로 이루어진 물질들의 특성들(탄소가 형성할 수 있는 여러 결합형태, 널리 용매로 사용되어지는 물의 상태, 그리고 물이 얼 때 부피가 늘어나는 특성 등등..)에 대해서도 말해질 수 있다. 간단히 말해서 설계되었다는 논거는, 자연이 지금과 같이 존재해야만 하며, 지금과 같지 않다면 생명체는 존재할 수 없다는 것이다. 심지어 진화론자들도 이러한 사실을 인식하고 있으며, 이것을 설명하기 위하여 ‘인류지향 원리(anthropic principle)’ 라는 용어가 사용되게 되었다. (Barrow and Tipler, 1986).


창조론자들은 자주 이 설득력 있는 설계 논증(design argument)을 여기서 설명한 것처럼 천문학 분야까지 확장 시키려고 한다. 그러나 지구-달 운행체계에 대한 설계 논증은 생물학 분야에서 보다는 매우 약해 보인다. 지구-달 운행체계가 독특하지 않더라도, 또는 개기일식이 일어나지 않더라도, 생명체들은 위태로워지지 않을 수 있다. 바꾸어 말하면, 지구-달 운행체계가 창조주의 창의력과 우리들의 즐거움에 대한 관심을 설명할 수 있다고 하더라도, 그것이 우리의 존재에 대한 설명까지는 해주지 못할 수 있다는 것이다.

 

바로우와 티플러(Barrow and Tipler)가 인류지향 원리의 장단점을 파악한 것처럼, 창조론자들도 설계 논증의 장단점을 파악해야 한다. 여기에서 언급된 한 가지를 포함하여 여러 천문학적 설계 논증들은 다양성이 약한 편이다. ‘설계(design)'에 대한 정의와 일관성 있게 설계 논증을 적용할 수 있는 방법론에 대한 더 많은 기초가 필요하다. 대부분의 사람들이 설계는 쉽게 인식된다고 생각하기 때문에, 현재로써는 설계에 대한 정의와 방법론은 존재하지 않는 것으로 나타난다. 이 점에서 마음속으로 두 가지의 비판을 할 수 있을 것이다. 첫째는 많은 사람들이 실제로 존재하지 않는 설계를 볼 수가 있고, 둘째는 다른 신념을 가지고 있는 사람들이 증거로 보지 않음에도, 설계가 반드시 있을 것이라는 고정관념 때문에, 일종의 순환논법을 가지고 설계를 주장할 수 있다는 것이다. 다른 창조론자들도 설계 논증을 정의하고 발전시키기 위해 토론에 참여하여 주기를 바라는 마음이다.



References

.The Astronomical Almanac for 1997. U. S. Government Printing Office. Washington, D.C.

.Barrow, J. D. and F. I. Tipler. 1986. The anthropic principle. Oxford University Press. New York.

.Englin, D. and G. F. Howe. 1985. An annular solar eclipse. Creation Research Society Quarterly 22: 7.

.Mendillo, M. and R. Hart. 1974. Resonances. Physics Today 27(2): 73.

.Whitcornb, J. C. and D. B. DeYoung. 1974. The Moon, its creation, form, and significance. BMH Books. Winona Lake, IN. pp. 132-136.


*참조 : 개기일식 : 설계인가, 우연의 일치인가? 

https://creation.kr/SolarSystem/?idx=1294332&bmode=view

하나님의 창조 속에 나타나 있는 형태, 수, 패턴, 황금비율 : 피보나치 수열, 황금 나선, 그리고 행성의 공전주기

https://creation.kr/IntelligentDesign/?idx=1291588&bmode=view


번역 - 한동대 창조과학연구소

주소 - https://www.creationresearch.org/crsq-1998-volume-35-number-1_angular-size-of-the-moon

출처 - CRSQ Vol 35(1), June 1998.



서울특별시 종로구 창경궁로26길 28-3

대표전화 02-419-6465  /  팩스 02-451-0130  /  desk@creation.kr

고유번호 : 219-82-00916             Copyright ⓒ 한국창조과학회

상호명 : (주)창조과학미디어  /  대표자 : 박영민

사업자번호 : 120-87-70892

통신판매업신고 : 제 2021-서울종로-1605 호

주소 : 서울특별시 종로구 창경궁로26길 28-5

대표전화 : 02-419-6484

개인정보책임자 : 김광