월식 그림자
데이터 범위
1. 기간 : BC 4174.05.03 ~ 21세기
2. 횟수 : 15,087
3. 종류 : 개기 4,422 / 부분 5,210 / 반영 5,455
ΔT 불확실성 : 0초
모든 과정 관측 도중에 달이 뜸 도중에 달이 짐 개기식 전체 관측 반영 경계선
월식 그림자 데이터
데이터 개요
1. 무엇을 담았나
(1) 기원전 4174년부터 서기 2100년까지의 월식 15,087건이다. 개기 4,422건, 부분 5,210건, 반영 5,455건이다.
(2) 월식 한 건은 DB의 한 줄(28개 열)이다. 화면의 날짜, 시각, 강도, 접촉, 지도는 모두 이 한 줄에서 계산한다.
(3) 달과 태양의 위치는 NASA JPL 호라이즌스(DE441)에서 받았다. 베셀요소는 이 위치로 직접 계산했다. 호라이즌스가 베셀요소를 주는 것은 아니다.
(4) 생성 : 2026년 10월.
2. 시간과 달력
(1) 표의 시각은 TT(지구시)다. 화면에 나오는 UT(세계시)는 UT = TT − ΔT로 바꾼 값이다.
(2) 날짜는 1582년 10월 15일 이전은 율리우스력, 이후는 그레고리력이다.
(3) 연도는 천문연도다. 0년 = BC 1년, −4173년 = BC 4174년이다.
3. 월식으로 넣는 기준
달이 반영에 조금이라도 닿으면(반영식 강도 0 초과) 월식으로 넣었다. NASA 월식 목록도 같은 기준이다.
원자료와 출처
1. 천체력
(1) JPL DE441. 호라이즌스 시스템에서 받았다.
(2) 요청 조건 : 지구 중심(500@399), 황도 J2000 좌표, 단위 km, 시각 TDB.
(3) 빛이 날아오는 시간은 따지지 않은 그 순간의 실제 위치다. 빛의 시간 보정은 계산 단계에서 직접 넣었다.
2. 받은 자료
(1) 달 : 월식 후보마다 평균 보름 시각 앞뒤 24시간을 1시간 간격으로 받았다. 월식이 받은 구간의 가장자리에 걸리면 구간을 넓혀서 다시 받았다.
(2) 태양 : 기간 전체를 하루 간격 표 하나로 받았다. 중간 시각은 가까운 6개 점으로 보간했다.
3. 월식 후보
기간 전체를 훑지 않았다. 평균 보름달(Meeus 49장)의 시각과 달의 위도 인수 F를 구해서, F가 교점 근처인 보름달(|sin F| 0.44 이하)만 후보로 삼았다. 일부러 넉넉하게 잡은 값이라 월식을 놓치지 않는다.
4. 참고 자료
(1) Meeus, Astronomical Algorithms (평균 보름달, 위도 인수)
(2) IAU 2015 결의 (태양, 달 반지름)
(3) Stephenson, Morrison, Hohenkerk (2016)와 Morrison 외 (2021 보충) (ΔT 모델)
(4) Park 외 (2021), The JPL Planetary and Lunar Ephemerides DE440 and DE441 (천체력)
(5) NASA Five Millennium Catalog of Lunar Eclipses, Espenak, Meeus (검증, 사로스 번호, 감마 부호 규칙)
기본 파라미터
1. 크기와 상수
(1) 길이 단위 : 지구 적도반지름 6,378.137 km(Re). 표의 x, y, l1, l2는 모두 이 단위다.
(2) 태양 반지름 695,700 km(IAU 2015)
(3) 달 반지름 1,737.4 km(IAU 2015 평균 반지름, 0.272395 Re). 달을 완전한 구로 보았다.
(4) 광속 299,792.458 km/s
(5) 황도 경사각 84,381.448″(J2000)
(6) 대기가 키우는 지구 그림자 : 지구 반지름에 0.0100 Re(약 64 km)를 더한다. 반영과 본영에 같은 양을 더한다. DB에는 넣지 않고 접촉과 강도를 정할 때만 더한다.
(7) 지평선 대기 굴절 34′(0.5667°)
2. ΔT
(1) 스티븐슨, 모리슨, 호헨커크(2016)와 2021년 보충 논문의 모델이다.
(2) DE441의 조석 가속도(−25.936″/세기²)에 맞춰 고쳤다.
계산 방법
1. 그림자 축
(1) 태양에서 빛이 떠난 때의 태양 위치와, 그 빛이 지구를 지나는 때의 지구 위치를 잇는 선이 그림자 축이다.
(2) 빛이 가는 시간(태양 약 499초, 달 약 1.3초)과 그동안 지구가 움직인 거리를 반영했다.
(3) 반영과 본영의 원뿔 반각은 sin f = (태양 반지름 ± 지구 반지름) ÷ 태양 거리다.
(4) 좌표는 J2000 황도에서 그날의 평균 적도로 세차 변환했다. 장동은 넣지 않았다.
2. 베셀요소 다항식
(1) 기준 시각 t0 : 최대식에 가장 가까운 정각(TT)이다. t는 t0에서 잰 시간(시간 단위)이다.
(2) t0 앞뒤 5시간을 5분 간격으로 계산해서 최소제곱으로 맞췄다. x, y는 3차, d, l1, l2는 2차, mu는 1차 다항식이다.
(3) 다항식으로 최대식을 다시 찾는다. 화면에서 읽는 값은 모두 DB의 다항식에서 나온다.
3. 접촉
(1) P1, P4 : 달 중심과 그림자 축의 거리 = 반영 반지름 + 달 반지름
(2) U1, U4 : 거리 = 본영 반지름 + 달 반지름
(3) U2, U3 : 거리 = 본영 반지름 − 달 반지름(개기월식만)
(4) 반영과 본영 반지름에는 대기 확대 0.0100 Re를 더해서 쓴다.
(5) 1분 간격으로 부호가 바뀌는 곳을 찾고 이분법으로 정밀하게 맞췄다.
4. 강도
(1) 반영식 강도 = (반영 반지름 + 달 반지름 − 거리) ÷ (2 × 달 반지름)
(2) 본영식 강도 = (본영 반지름 + 달 반지름 − 거리) ÷ (2 × 달 반지름)
(3) 달 지름 대비 비율이다. 일식 강도와 같은 뜻이다.
5. 종류
(1) 개기 : 본영식 강도 1 이상
(2) 부분 : 본영식 강도가 0보다 크고 1보다 작음
(3) 반영 : 본영식 강도 0 이하(반영만 지남)
6. 감마의 부호
달이 황도 북쪽을 지나면 +, 남쪽을 지나면 −다. NASA 월식 목록과 같은 규칙이다.
표에 들어 있는 값의 뜻
일식 표(solar_eclipse_besselian)와 열 구성이 같다. 뜻은 월식에 맞게 바꾸었다.
1. x, y(Re)
지구 그림자 축에 수직이고 지구 중심을 지나는 면에서, 달 중심이 그림자 축에서 얼마나 떨어져 있는지를 잰 값이다. x는 동쪽, y는 북쪽이다. √(x²+y²)가 가장 작아지는 때가 최대식이고, 그 값이 감마(γ)다.
2. d, mu(도)
d는 달의 적위, mu는 달의 그리니치 시간각이다. 달이 머리 위에 오는 지점이 위도 d, 경도 −mu다. mu는 UT = TT로 놓고 계산한 값이다.
3. l1, l2(Re)
달이 있는 거리에서 반영과 본영의 반지름이다. 대기 확대를 넣지 않은 기하학적 값이다.
4. tan_f1, tan_f2
반영과 본영 원뿔의 반각의 탄젠트다. l1, l2와 합치면 달까지의 거리도 되찾을 수 있다. 거리 = (l1 − l2) ÷ (tan_f1 + tan_f2)
5. 그 밖의 열
(1) k : 보름달 직전의 신월 번호(Meeus, 2000년 1월 6일이 0번)
(2) saros : NASA 월식 목록과 같은 번호 규칙(월 번호 = 135 × 사로스 + 208, 223으로 나눈 나머지)
(3) year, month, day : t0의 TT 날짜
화면 읽는 법
1. 정보표
(1) 월식 날짜, 최대식 시각, 접촉 시각은 UT다.
(2) 최대식 경도, 위도 : 최대식 때 달이 머리 위에 오는 지점이다. 지도의 달 그림이 이 지점이다.
(3) 지속(분) : 반영식은 P1~P4, 부분식은 U1~U4, 개기식은 U2~U3다.
2. 지도의 색 구역
(1) 모든 과정 관측 : 월식이 시작해서 끝날 때까지 달이 계속 떠 있는 곳이다. 개기월식과 부분월식은 U1~U4, 반영월식은 P1~P4가 기준이다.
(2) 도중에 달이 뜸 : 월식이 진행되는 동안 달이 떠오르는 곳이다. 앞부분은 못 본다.
(3) 도중에 달이 짐 : 월식이 진행되는 동안 달이 지는 곳이다. 뒷부분은 못 본다.
(4) 개기식 전체 관측 : U2~U3 내내 달이 떠 있는 곳이다. 개기월식에만 있고, 다른 색 위에 어둡게 겹쳐서 칠한다. 그래서 뜸, 짐 구역 안에서 개기식을 다 볼 수 있는 곳은 더 어둡게 보인다.
(5) 달이 뜨고 지는 선 : 접촉마다 달이 지평선에 걸리는 선이다. 실선은 본영 접촉, 점선은 반영 접촉이다.
(6) 극 쪽은 지도가 표시하는 위도(85.0511°)에서 잘랐다.
3. 어디서 보이나
(1) 달 중심이 지평선 위 −(34′ + 달 반지름각)보다 높으면 보이는 것으로 쳤다. 달 윗가장자리가 지평선에 닿는 순간이다.
(2) 지구는 WGS84 타원체이고, 달 시차(달이 가까워서 관측 장소에 따라 위치가 다르게 보이는 효과)를 넣었다.
(3) 경도마다 남극에서 북극까지 이분법으로 지평선에 걸리는 위도를 찾는다. 그 위도에서 달이 뜨고 진다.
4. ΔT 슬라이더
(1) 베셀요소는 TT 기준이라 ΔT에 상관없이 고정이다. ΔT는 화면에 보여 줄 때만 쓴다.
(2) UT 시각 = TT − ΔT
(3) 달이 머리 위인 지점의 경도 : mu_실제 = mu − 15.041°/시간 × ΔT(시간). 월식에서는 달이 하늘에서 움직이는 속도(mu의 변화율, 약 14.5°/시간)가 아니라 지구가 도는 속도(15.041°/시간)를 써야 맞다.
(4) 슬라이더는 ΔT의 불확실성만큼 모든 지역과 선을 경도 방향으로만 옮긴다.
검증 (NASA 목록과 비교)
1. 비교 대상
NASA Five Millennium Catalog of Lunar Eclipses(Espenak, Meeus)다. 기원전 1999년부터 서기 3000년까지 월식을 담은 표준 비교 자료다.
2. 두 자료가 쓰는 모델
(1) 달 : NASA는 ELP-2000/82(1983), 이 사이트는 JPL DE441(Park 외, 2021)
(2) 태양 : NASA는 VSOP87(1988), 이 사이트는 JPL DE441
(3) ΔT : NASA는 모리슨·스티븐슨(2004), 이 사이트는 스티븐슨·모리슨·호헨커크(2016)와 2021년 보충 논문
(4) 달의 조석 가속도 : NASA는 −25.858″/세기², 이 사이트는 DE441의 −25.936″/세기²
(5) 범위 : NASA는 기원전 1999년~서기 3000년, 이 사이트는 기원전 4174년~서기 2100년
3. 이 사이트가 더 새로운 부분
(1) 천체력 : DE441은 달 레이저 반사 측정을 포함한 관측 자료로 맞춘 JPL 천체력이다. 기원전 13200년부터 서기 17191년까지 한 천체력으로 이어서 계산한다. 이 사이트의 전 기간이 이 범위 안이다.
(2) ΔT : 2016년 논문은 기원전 720년부터 서기 2015년까지의 지구 자전 기록을 새로 분석한 모델이고, 2021년 보충 논문으로 다시 보완했다.
(3) 같은 논문이 주는 ΔT의 표준오차로 슬라이더의 움직임 범위를 정한다.
(4) 천체력의 조석 가속도와 ΔT 모델이 서로 어긋나지 않도록, ΔT를 DE441의 값(−25.936″/세기²)에 맞춰 고쳤다.
(5) 기원전 4174년부터 기원전 2000년까지는 NASA 월식 목록이 없는 구간이다. 이 구간은 비교하지 못했다.
4. 일치한 부분
(1) 1901년부터 2000년까지 월식은 229건이다. NASA 목록과 건수가 같다.
(2) 2018년부터 2022년까지 12건 : 최대식 시각은 수 초, 반영·부분·개기 지속시간은 1분 안으로 맞았다. 감마, 강도, 사로스 번호도 NASA 값과 맞았다.
(3) 최대식 시각(TD)은 서기 500년 이후 NASA와 12초 안으로 맞는다.
5. 모델이 달라서 생기는 차이
(1) 서기 500~1500년 사이의 UT는 최대 100초쯤 어긋난다. 같은 구간의 TD 시각은 12초 안으로 맞는다. 차이가 UT에서만 나는 것은 ΔT 모델이 다르기 때문이다.
(2) 기원전 1000년쯤의 TD 시각은 117초 차이가 난다. 두 자료의 달 조석 가속도 값이 다르고, 이 차이가 먼 과거로 갈수록 쌓인다.
(3) 이 차이는 어느 한쪽의 계산 실수가 아니라, 두 자료가 쓰는 모델이 달라서 생긴다. 이 사이트는 더 새로운 모델을 쓴다.
6. 상수와 계산 오차
(1) 대기 확대 0.0100 Re는 NASA 값과 맞추어 정했다. 반영식 강도와 본영식 강도의 차이가 NASA 값과 같아지는 값이다.
(2) 다항식이 원래 계산을 얼마나 따라가는지는 건마다 재서, 큰 오차가 있으면 경고가 나오게 했다.
한계
1. 아주 먼 옛날의 ΔT는 불확실하다. 이 불확실성이 가장 크다. 지도 구역과 UT 시각이 경도 방향으로 밀릴 수 있다. 슬라이더가 그 범위를 보여 준다.
2. 반영식 강도가 0에 아주 가까운 월식은 눈에 보이지 않는다. NASA 목록과 포함 여부가 다를 수 있다.
3. 반영월식의 시작과 끝은 눈으로 구분하기 어렵다. 표에는 계산상의 접촉 시각을 적었다.
4. 광행차, 장동, 달 가장자리의 흐릿함은 넣지 않았다. 접촉 시각이 눈으로 보는 것과 1분쯤 다를 수 있다.
5. 대기 확대는 모든 월식에 같은 값이다. 실제로는 화산 폭발 같은 일로 그림자의 밝기와 크기가 달라질 수 있다.
6. 달을 완전한 구로 보았다. 달 표면의 산과 분지는 따지지 않았다.
NASA JPL Horizons · NASA Five Millennium Catalog of Lunar Eclipses
다가오는 월식
월식 시간 : 최대식 / 세계시 (UT1)
반영월식
반영월식
2027-02-20 23:12:51
계산 중...
반영월식
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2027-07-18 16:02:58
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2027-08-17 07:13:50
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