인공위성이 지구를 보는 각도는 왜 일정할까?
위성 사진을 보면 늘 비슷한 각도와 그림자를 유지하는 경우가 많다. 계절이 바뀌어도, 날짜가 달라도 사진의 분위기가 크게 달라지지 않는다. 우연처럼 보이지만, 이는 철저히 계산된 결과다. 인공위성이 지구를 보는 각도가 일정한 이유는 궤도 설계 때문이다.
위성은 아무 방향으로 도는 게 아니다
인공위성은 단순히 지구 주위를 빙글빙글 도는 물체가 아니다. 목적에 따라 고도, 속도, 기울기가 정밀하게 정해진 궤도를 따른다. 그중 지구 관측 위성에 가장 많이 쓰이는 궤도가 바로 태양동기궤도다.
태양동기궤도란 무엇일까
태양동기궤도는 위성이 지구를 도는 동안 항상 같은 태양 각도에서 지표를 바라보도록 설계된 궤도다. 예를 들어, 위성이 서울 상공을 지날 때 언제나 오전 10시쯤의 햇빛 조건으로 관측하도록 맞춰진다. 이렇게 하면 그림자 길이와 빛의 방향이 일정해진다.
왜 각도를 일정하게 유지해야 할까
지구 관측의 핵심은 ‘비교’다. 숲이 얼마나 줄었는지, 도시가 얼마나 확장됐는지, 빙하가 얼마나 녹았는지를 알아보려면 같은 조건에서 찍은 사진이 필요하다. 태양 각도가 달라지면 그림자와 밝기가 달라져 정확한 비교가 어렵다.
그 비밀은 지구의 모양에 있다
지구는 완벽한 구형이 아니라 적도 쪽이 약간 불룩한 형태다. 이 때문에 위성의 궤도는 아주 천천히 회전한다. 태양동기궤도는 이 회전 속도를 지구의 공전 속도와 맞춰, 위성이 항상 같은 태양 위치를 유지하도록 설계한다. 자연 현상을 계산에 이용한 셈이다.
그래서 위성은 늘 같은 시간에 온다
이런 궤도 덕분에 특정 위성은 매일 거의 같은 시각에 같은 지역 상공을 지나간다. 날씨 위성, 환경 감시 위성, 지도 제작 위성 대부분이 이 방식을 사용한다. NASA의 지구 관측 위성들도 이 궤도를 적극 활용한다.
일정한 각도는 정확함을 만든다
각도가 일정하면 데이터의 신뢰도가 높아진다. 작은 변화도 실제 환경 변화인지, 빛의 차이인지 구분할 수 있기 때문이다. 위성 사진이 과학 자료로 사용될 수 있는 이유도 여기에 있다.
하늘 위의 규칙적인 시선
인공위성이 같은 각도로 지구를 바라보는 것은 편의가 아니라 필수다. 그 일정한 시선 덕분에 우리는 지구의 변화를 객관적으로 기록하고, 미래를 예측할 수 있다. 하늘 위에서는 이미, 아주 정교한 기준점이 지구를 묵묵히 바라보고 있다.