바다와 별사이

통영의 달아공원에서 아이들과 함께 찍은 밤하늘입니다.
날씨 좋은 날 시야가 넓고 어두워 밤하늘을 보기 최고더군요!

10월 25일은 마침 구름이 거의 없고 맑은 날이었습니다.
18시에 출발하려 했지만 아직 어둡지 않아
(일몰 후 1시간 30분 정도가 지나야 밤하늘을 볼 만큼 완전히 어두워집니다.)
통영 대교 밑에 있는 카페에 들러 수다를 떨었습니다.

19시 즈음 되어 달아공원으로 출발했습니다.
쌀쌀한 가을 밤이라 핫팩도 하나씩 챙겨서..

달아공원 전망대는 얕은 언덕 수준이고
큰 길가에서 거리도 얼마 안되어 금방 도착합니다.(주차장에서 2~3분)

전망대에 오르는 길엔 가로등이 있어
꽤 밝습니다.
그래도 이 밤에 혼자는 못 올라가겠다는...😂

전망대에 우리 밖에 없고
깜깜하고 맑은 밤이라 별이 굉장히 많이 보였습니다.
(단연 목성이 제일 밝음)

평소 무뚝뚝해 보이는 아이들인데도
감성 터지는 십대 여고생들이라
환호하고 좋아했습니다.
😆
(여기선 좀 시끄러워도 주변에 민가가 없어 좋은 것도 있구요.)

별이 너무 많이 보여
오히려 별자리를 알아보기 힘든 정도였습니다.

자기 핸드폰으로
별 사진 찍는 법을 알려주고
또 아이들을 모델 삼아 찍기도 했습니다.

핸드폰만으로
(허접한 실력임에도)
이 정도 사진을 찍을 수 있다니..
저도 무척 즐거운 시간이었습니다!!

아이들과 학교 옥상에서
국제우주정거장(ISS)을 관측하기로 했습니다.

전날 스텔라리움으로 돌려보았을 때 ISS가
19:38~19:40 즈음
우리 지역 머리 위를 지날 것으로 예상되었습니다.

<밤 하늘에서 국제우주정거장ISS) 찾는 법> - 클릭

하지만 19:30 즈음
꽤 밝은 인공위성이 지나가는 것을 발견한 후

정작 19:40 즈음에는
눈에 보이는 인공위성이 없어
10분 전의 그 인공위성이 ISS라고 여겼습니다.

🛰🛰🛰🛰🛰

예상보다 이벤트가 일찍 끝나버린 것 같아
아쉬운 마음에 별자리 몇 개를 알려주려
그 시각 서쪽 하늘에 떠 있던
아르크투르스를 별지시기로 가리켰습니다. ✨

마침
그 옆을 지나는 또 다른 인공위성을 발견하였습니다.
(ISS 일거라고는 생각도 못한채..)

그런데
그 인공위성이 직녀성(베가)을 향하는 것이었습니다.
이걸 말하자 아이들의 환호가 시작되었습니다.

(ISS가 직녀성 근처를 지날 것이라고 미리 얘기해 두었기 때문입니다.)

게다가 점점 더 밝아지더니
그 시각 가장 밝은 아르크투르스, 베가보다
훨씬 밝아졌습니다.

진짜 ISS를 잡은 것이었습니다!
저도 그냥 인공위성은 많이 보았지만
밝은 ISS를 직접본 건 처음이라 무척 흥분했는데
아이들의 흥분과 환호는 더했습니다.

학교 옥상 관측은
종종 아이들에게 예상보다
큰 감동을 주는 것 같습니다.^^

<관측 영상(full)> - 클릭

<별과 인공위성을 구분하는 방법>

그냥 순간적으로 쳐다보고
별과 인공위성을 구분하긴 힘듭니다.
하지만 10초 정도만 쳐다보고 있으면
금방 구분됩니다.

별✨은 1분을 넘게 쳐다보아도
그 자리에 그대로 있지만
인공위성🛰은 10초 정도만 쳐다보아도
하늘에서 이동하는 것이 보입니다.

인공위성은
(ISS도 인공위성입니다)
하늘에 떠서 반대편으로 질 때까지
보통 2~4분 정도 밖에 걸리지 않을 정도로
빠르게 이동하기 때문입니다. 😁

끝.

<출처:wouldyoulike.org>

 

계산 : 어떤 태양과 같은 별이 현재 지구-태양 간 거리보다 배 떨어져 있다면 그 별빛이 지구에 도달하는 양은 태양빛의 수준이 된다. (당연~!) 그런데 우주의 단면적은 배 증가한 셈(구의 표면적은 )이므로 태양들이 배 수준으로 우주를 빽빽히 채우고 있는 것과 같게 된다. 결국 우리 태양계의 태양과 같은 정도의 빛이 밤에도 지구에 도달하는 것이다. 즉, 별빛과 태양빛의 세기는 동일하므로 밤이든 낮이든 하늘은 항상 정오의 태양처럼 밝아야 한다.

  

<출처:네이버 블로그>

 

<출처:티스토리 블로그>

<출처:wikimedia commons>

<출처:wikimedia commons>

 

이 포스트 내용을 통해 다음을 알 수 있다.

몇 가지 별과 별자리를 이용하여 동서남북 방위를 파악할 수 있다.

밤하늘에 뜬 모든 별들은 하룻동안 동쪽 지평선에서 떠서 남쪽하늘을 지나 서쪽 지평선으로 진다. 그리고 각 별들은 매일 같은 위치에서 뜨고 진다. 이 말은 만약 오늘 밤 A라는 별이 어떤 교회 십자가 맨 위를 스치듯 떠올랐다면 내일도, 모레도, 내년에도, 몇 년 후에도 A는 같은 경로를 따라 그 교회 십자가 맨 위를 스치면서 뜬다는 의미이다. 물론 A가 뜨고 지는 시각은 매일 달라지겠지만 –매일 약 4분씩 일찍 뜨고 진다- 위치는 변하지 않는다.

1. 북쪽 방향

북쪽은 어디를 가리키는 말일까? 정답은 ‘북극’이다. 전 세계 어디에서든 북쪽이라 함은 북극 방향을 가리키는 것이라 할 수 있다. 북극에서 수직으로 머리를 들었을 때 보이는 별이 그 유명한 ‘북극성’이다. 모든 별은 이 북극성을 중심으로 하여 반시계 방향으로 하루에 한 바퀴를 돈다. 따라서 북극성을 찾으면 그 아래쪽이 북극 방향, 즉 북쪽이라고 얘기할 수 있다.

북극성을 찾는 가장 유명한 방법을 소개하면 다음 그림과 같다.

1) 북두칠성 또는 카시오페이아 이용하기

이는 하늘에서 그나마 찾기가 쉬운 북두칠성 또는 카시오페이아자리를 이용하는 것이다. 북두칠성의 국자 모양에서 입을 대는 부분의 두 별 간격을 다섯 배 연장하거나 카시오페이아를 이루는 별들을 연장하여 만나는 교점(빨간색 점선)과 또 다른 별 사이 간격을 다섯 배 연장하면 북극성을 만날 수 있다.

북두칠성은 보통 봄에, 카시오페이아는 가을에 북극성 위나 옆에서 볼 수 있으므로 이 둘을 이용하면 일 년 중 언제든 북극성을 찾을 수 있다. 참고로 북극성은 사람들이 보통 생각하는 것처럼 그리 밝은 별이 아닌 2등급의 평범한 별이다. 위치의 중요성과 자체 밝기는 무관하다.

별은 하루 중 뿐만 아니라 일 년 중에도 계속 이동하므로 다음을 보고 북극성을 찾는 연습을 해보자.

2) 북십자성 이용하기

3) 마차부자리 이용하기

 2. 동쪽 방향

천구의 적도와 지표면이 만나는 곳이 정확한 동쪽(정동)이다. 따라서 천구의 적도 상에 위치하는 별 또는 별자리를 이용해야 한다. 동쪽 지평선에서 뜬 별(별자리)은 시간이 흐르면 서쪽 지평선으로 지기 때문에 동쪽을 찾는 방법과 서쪽을 찾는 방법은 원리상 같다.

1) 오리온자리 이용하기

겨울철 유명한 별자리인 오리온자리에서 오리온의 허리띠에 해당하는 별 중 민타카는 거의 천구의 적도에 위치한다. 따라서 민타카가 지표면 위로 모습을 드러내는 지점이 정동에 해당하고 반대로 지표면 아래로 사라지는 지점이 정서에 해당한다.

2) 독수리자리 이용하기

여름철 밝은 별 중 하나인 알타이르를 포함한 독수리자리를 찾았다면 이 별자리가 뜨는 곳이 동쪽이고 지는 쪽이 서쪽이다.

3. 남쪽 방향

북쪽 방향을 찾을 때 북극성을 먼저 찾았듯이 남쪽 방향을 찾으려면 남극성을 먼저 찾아야 하지만 우리나라에서는 남극성을 직접 볼 수 없다. 이유는 다음과 같다. 북극성의 고도는 그 지역의 위도와 같기 때문에 우리나라(37°N)에서는 북극성을 지표면 위 37° 부근에서 볼 수 있다. 한편 같은 축의 반대편 끝인 남극성(천구의 남극)은 남쪽 지평선 37° 아래 지점에 위치해 있으므로 우리나라에서 직접 볼 순 없는 것이다.

별 또는 별자리로 남쪽 방향을 찾는다는 것은 정확히 남극성 방향을 찾는 것이다. 따라서 지표상 남쪽 방향과 일치할 수도 있고 단지 그 부근을 가리킬 수도 있다.

1) 오리온자리 이용하기

오리온자리는 방위를 찾는데 여러모로 유용하다. 위에서는 민타카를 이용해 정동과 정서를 찾을 수 있었는데 오리온의 허리띠 아래 즉, 오리온의 ‘칼’을 이용하면 남쪽 방향을 찾을 수 있다. 오리온대성운을 포함하는 세 천체는 오리온의 칼로 유명한데 이들을 아래쪽으로 연장하면 남쪽 방향을 알 수 있다. 세 천체가 똑바로 섰을 때 가장 정확하고 비스듬히 누워있다면 그 근처라고 생각해도 좋다.

오리온자리는 겨울철 즈음에만 유용하므로 다른 계절 별자리를 이용하는 방법도 알아두자.

2) 사자자리 이용하기

봄철 별자리인 사자자리에서 사자의 허리에 해당하는 조스마와 체르탄을 이으면 남쪽 방향을 알 수 있다. 역시 조스마와 체르탄이 일자로 서 있을 때 가장 정확하고 비스듬히 누워있다면 그 근처라고 생각해도 좋다.

3) 여름철 대삼각형 이용하기

여름철 밤하늘을 올려다보면 가장 밝은 별 세 개가 삼각형을 이루고 있다. 백조자리의 데네브, 거문고자리의 베가(직녀성), 독수리자리의 알타이르(견우성)가 이루고 있는 삼각형을 이용하면 남쪽 방향을 찾을 수 있는데 데네브와 베가의 중간 지점에서 알타이르 방향으로 화살표를 그으면 그 방향이 남쪽이다. 이 경우도 화살표가 똑바로 서 있을 때 가장 정확하고 비스듬히 누워있다면 그 근처라고 생각해도 좋다.

4) 전갈자리 이용하기

여름철 대표적인 별자리인 전갈자리는 정말 전갈답게 생겼다! 전갈의 오른 집게에 해당하는 드슈바와 팡을 아래쪽으로 이으면 남쪽 방향을 알 수 있다. 이 경우도 마찬가지로 드슈바와 팡이 일자로 서 있을 때 가장 정확하고 비스듬히 누워있다면 그 근처라고 생각해도 좋다.

- 『산책자를 위한 자연수업』(트리스탄 굴리)에서 참고함

이 포스트 내용을 통해 두 가지를 알 수 있다.

첫째, 밤하늘에서 가장 밝은 16개의 별을 알 수 있다.

둘째, 오늘 밤하늘에 남중한 밝은 별이 무슨 별인지 알 수 있다.

현재 밤하늘에 뜬 밝은 별이 하나 있다고 하자. 이 별이 무슨 별인지(이름이 무엇인지) 어떻게 알 수 있을까? 리겔일까? 데네브일까? 스피카일까?...

별을 구분할 수 있는 방법으로 보통 별자리에 의한 방식을 많이 소개한다. 천문학자들은 현재 하늘을 88개 구역으로 나누어 놓았고 각 구역은 특정 별자리가 차지하고 있다. 즉 공식적으로 88개의 별자리가 있는 셈이다. 이 중에서 우리나라에서 볼 수 있는 별자리는 67개이다.

계절별 주요 별자리를 미리 알아두었다가 밤하늘에 뜬 별자리가 무슨 별자리인지 금방 알아볼 수 있다면 그 별자리를 이루는 별들도 알아볼 수 있을 것이다.

하지만..

보통 한 별자리를 이루는 별들은 밝기가 각기 다른데 1등성 정도의 밝은 별은 한 개조차 갖고 있을까 말까한다. (물론 예외도 있다.) 이 얘기는 결국 요즘 같이 빛 공해가 심한 도시에서는 별자리 전체를 알아보기 힘들다는 의미이다. 우리가 눈을 들었을 때 금방 보이는 별들은 1~2등성 정도의 아주 밝은 별들 뿐이다!

이렇게 별자리 전체를 알아보기가 쉽지 않다면 그 안에 있는 별이 무슨 별인지 알아보기도 쉽지 않을 터.. 그래서 좀 다른 방식으로 별들에게 아는 척(!)을 해보자.

두 가지만 알면 된다!

1. 별들의 적경(위치를 나타낸 값)은 미리 외워둔다.

우리나라에서 볼 수 있는 16개의 밝은 별의 적경은 미리 외워 둔다. (정확한 값 말고 대충 근처 값을 외우고 있어도 상관없다.)

▶ 적경 : 범위는 0h~24h이고, 남쪽 하늘을 바라볼 때 오른쪽(서쪽)에서 왼쪽(동쪽)으로 갈수록 값이 커진다.

          http://sea42star.tistory.com/6?category=747187

위 그림에서 ‘4h35m(4시35분이라 읽는다)’ ‘7h45m’ 같은 값들이 각 별의 적경이다. 나는 주요 1등성 16개를 위와 같이 정리해 두고 적경값을 외웠다. (까먹으면 다시 보고..;;)

2. 항성시를 계산한다.

우리는 태양을 기준으로 한 ‘태양시’를 쓰고 있다. 쉽게 말해 태양이 정오에 남중했을 때를 낮 12시로 정해두고 하루를 24등분하여 24시간을 쓰고 있는 것이다.

하지만 멀리 있는 별을 기준으로 한 ‘항성시’라는 것도 있다. 당연히 별(항성)을 기준으로 한 시간이다. (정확하게는 ‘춘분점’-천구상의 특정 위치-이 기준이다.) 태양시와 다른 것은 항성시는 춘분점이 남중했을 때를 0시로 정해두고 하루를 24등분하여 24시간을 쓴다는 것이다.

위 그림을 보면 지구는 한 번 자전(A→B)하는 동안 공전궤도 상에서 약 1°(≒360°/365일)를 이동한다. 그림에서는 A와 B 둘 다 태양이 남중한 낮 12시이다. 즉 태양시로 24시간이 흐른 것이다. 그런데 춘분점을 기준으로 한 항성시로 보면 이미 한 바퀴(24h)를 지나 조금 더 자전한 것이다. 항성시는 태양시에 비해 하루에 약 3분 57초가 빠르다!

다르게 표현하면 하루를 의미하는 1태양일은 1항성일보다 조금 더 긴 시간이다.

태양이 매일 정해진 시각(06시, 18시 등)에 –계절에 따른 변화가 있지만 평균적으로- 뜨고 지는 것처럼 별은 매일 같은 항성시에 뜨고 진다. 그래서 별의 위치를 이해하기에는 항성시가 좋다. 우리가 해야 할 일은 태양시를 항성시로 바꾸어 주는 기술이다!

태양과 춘분점의 남중은 각각 태양시로 12시, 항성시로 0시를 의미하기 때문에 12시간의 시간차가 생긴다. 생각을 바꾸어 조금 쉽게 계산하려면 ‘추분점’을 이용하자! 추분점은 춘분점과 정확하게 12h 차이가 나기 때문에 앞으로는 이렇게 생각하자.

“태양시로 12시엔 태양이 남중하고, 항성시로 12시엔 추분점이 남중한다.”

이렇게 하면 둘의 관계를 생각하기가 좀 쉬워진다. 즉,

 이제 본격적인 계산이다.

(전반적으로 대략적인 값을 계산하는 방식이다. 우리가 밤하늘을 관측하는데 있어 항성시를 정확히 계산하는 것은 별 의미가 없다. 또한 우리가 쓰는 표준시간대와 우리의 남쪽자오선 사이의 시차가 30분 정도 나기 때문에 정확하게 항성시를 계산했어도 30분 정도의 오차는 발생한다.)

이렇게 계산하여 나온 항성시는 현재 남중한 천체의 적경과 같다!

그래서 앞에서 얘기한 16개 밝은 별의 적경을 미리 알고 있으면 현재 남중했거나 근처에 있는 별이 누구인지 알 수 있는 것이다!

예1) 12월 25일 18시에는 어떤 별이 남중할까?

       ① 항성시 계산

           : 9월 23일과 12월 25일 사이는 약 94일 차이가 난다.

               항성시 =  를 계산하면 18시 + 6시16분 = 00시16분

       ② 자, 그럼 위의 16개 별 중에 적경이 00h16m인 별을 찾자.

           보니 정확히 남중한 건 없고 서쪽으로 약간 치우친 곳에 포말하우트(22h57m)가 떠 있다.

 예2) 3월 6일 08시에는 어떤 별이 남중할까?

       ① 항성시 계산

           : 9월 23일과 (같은 해) 3월 6일 사이는 약 202일 차이가 난다.

               항성시 = 를 계산하면 08시 – 13시28분 = 18시32분

       ② 자, 그럼 위의 16개 별 중에 적경이 18h32m인 별을 찾자.

          보니 베가가 근처에 있다. 즉, 3월 6일 08시에는 베가(18h37m)가 남중해 있다. (물론 해가 이미 뜬 오전이라 볼 수는 없다.)

▶ 대략적이고 더 쉬운 시간차 계산법 : 개월수×2h + 일수×4m

   예1) 9월 23과 12월 25일은 대략 3개월 2일 차이가 난다. → 3×2h + 2×4m = 6h8m

   예2) 3월 6일과 9월 23일은 대략 6개월 17일 차이가 난다. → 6×2h + 17×4m = 13h8m

▶ 항성시 계산기 : https://www.iiap.res.in/personnel/reks/software/javascript/calclst.php

▶ 현재 항성시 : http://astro.subhashbose.com/siderealtime/

▶ 항성시 어플

이 포스트 내용을 통해 두 가지를 알 수 있다.

첫째, 음력 날짜에 따라 달의 위상(모양)을 알 수 있다.

둘째, 양력 날짜로도 달의 위상(모양)을 예상할 수 있다. → 이것이 더 유용

달은 대략 29.5일마다 지구 주위를 한 바퀴 돌고 있다(공전). 여기서 한 바퀴의 기준은 태양이다. 지구에서 보았을 때 달이 태양 방향과 일치한 후 지구 주위를 한 바퀴 돌아 다시 태양 방향에 올 때까지 약 29.5일이 걸린다는 것이다. 이러한 달의 한 생애(29.5일)를 기준으로 한 달력 체계가 음력이다. 그래서 매달 음력 날짜는 29일 또는 30일까지 있다. (반면 양력은 30일 또는 31일이다.)

<북극 상공에서 내려다본다고 가정했을 때 달의 모습>

<지구의 지표(우리나라)에서 바라본 달의 실제 모습>

달의 한 생애를 살펴보자.

달이 태양 방향에 있을 때는 밝은 태양으로 인해 달이 전혀 보이지 않는데 그때를 ‘삭’이라 하고 음력 1일에 해당한다(나이로는 0살). 달이 태어나는 것이다! 오른쪽 반달(음력7~8일)인 상현은 피어나는 청소년 시기이고 보름달(음력15일)은 활동이 왕성한 전성기 즉 장년의 때이다. 이후는 생애의 후반전에 해당하는데 왼쪽 반달(음력22~23일)인 하현은 늙어가는 노년기로서 그믐달을 지나며 죽어간다.

달이 차고 기운다는 건 이러한 달의 한 생애를 가리키는 표현이다.

이렇게 음력 날짜와 달의 생애는 밀접한 관련이 있다.

자, 그럼 양력 날짜로 달의 위상(모양)을 유추할 순 없을까?

다음은 『산책자를 위한 자연수업(트리스탄 굴리)』이라는 책에 나온 내용을 필자가 약간 수정하고 쉽게 설명을 덧붙여 정리한 공식이다.

먼저 특정 날짜의 달의 나이(0~29살)를 하나 알아둔다. 그 특정 날짜 -‘삭(0살)’인 날로 정하는게 좋다- 를 기준일이라 하자.

예를 들어, 2014년 3월 1일은 삭(0살/음력1일)이다.

     그렇다면, 같은 해 5월 31일은?

           = {0 + 2 + (30-1+31)} - 30×2 = 2살

즉, 달의 나이(≒음력 날짜)는 약 2살이다. (실제 5월 31일의 음력은 5월 3일이다.)

적용) 2018년 5월 15일은 삭(0살/음력1일)이다.

     그렇다면, 같은 해 10월 9일은?

           = {0 + 5 + (30-15+9)} = 29살

즉, 달의 나이(≒음력 날짜)는 약 29살이다. (실제 10월 9일의 음력은 9월 1일이다.)

여기서 두 가지만 추가로 기억하자.

1) 1년 중 특정일 -‘삭’인 날이 좋다- 의 나이를 미리 알아두면 ‘년’은 계산할 필요가 없다.

2) 하루나 이틀 정도의 오차는 있다.

연습) 2018년 1월 17일은 삭(0살/음력1일)이다.

      그렇다면, 같은 해 4월 3일은?                                                 19살 (실제 음력 2월 18일)

                                   7월 15일은?                                                 4살 (실제 음력 6월 3일)

                                   9월 27일은?                                               18살 (실제 음력 8월 18일)

복잡해 보이지만 몇 번 해 보면 결국 간단한 산수 문제이다!

여기에 한 가지 더 유용한 정보를 덧붙이면,

달의 나이에 12°를 곱하면 태양에 대하여 달의 위치를 쉽게 짐작할 수 있다.

예를 들어 달의 나이가 3살이면,

3 × 12° = 36°인데 달이 한 바퀴 공전하는 각도가 360°이므로 이는 1/10에 해당한다. 즉, 하늘에서 태양에 대하여 동쪽(왼쪽)으로 약 36° 떨어진 곳 즈음에 달(초승달)이 있다는 것이다. 이날은 해가 서쪽으로 지고 나서도 두어 시간 정도 뒤 따라 지고 있는 예쁜 초승달을 볼 수 있다.

천체 관측의 문제를 이해하기 위해서는 관측자의 시간과 위치, 대상 천체의 위치 이 세 가지를 충분히 고려해야 한다.

아래 문제를 해결해 보자.

1. ‘남중했다’는 것은 무엇을 의미할까?

1) ‘남중했다’는 것은 관측자 기준으로 어떤 천체(태양, 별, 행성 등)가 정확히 남쪽 하늘에 걸려있다는 것이다.
모든 천체들(별, 행성, 은하, 성단, 성운 등)은 하루 동안 동쪽 지평선에서 떠서 남쪽을 지나 서쪽 지평선으로 진다. (정확한 경로는 천구의 적도와 나란한 방향이다!) 이 과정에서 정확히 남쪽에 왔을 때를 남중했다고 한다.

2) 정확히 남쪽 하늘에 걸려있다는 건 천체가 남쪽 자오선이라는 가상의 세로선에 위치해 있다는 것이다.
머리 위에서 지평선을 가로지르는 수많은 가상의 세로선(수직권)을 생각할 수 있다. 이 중 천문학적으로 정확히 남쪽을 가로지르는 선을 남쪽 자오선이라고 한다(관측자가 있는 곳의 경도선과 나란하다). 천체가 하루 중 동에서 서로 이동하다 이 남쪽 자오선에 걸렸을 때를 남중했다고 표현한다.



2. ‘22시에 남중했다’는 것은 무엇을 의미할까?


우리나라에서 쓰는 시간은 우리나라에서 관측한 하늘의 상황을 정확히 반영하지 않는다!
예를 들어, 이론적으론 낮 12시(정오)에 태양이 남중해야 하지만 서울 기준(126.5°E)으로 2018년 6월 26일에 태양이 남중한 시각은 12시 34분이다.

출처 : https://astro.kasi.re.kr:444/life/pageView/9

이유가 무엇일까?
이 차이는 우리가 쓰는 시간 기준인 135°E 경도선이 우리나라 위에 있지 않고 오히려 일본 열도 위에 걸쳐 있기 때문이다. 그래서 태양 등 천체는 일본의 135°E 지역 하늘에 남중한 후 약 34분이 지나서 서울(126.5°E) 하늘에 남중하게 된다. 지구는 1시간에 15°씩 자전하는데 8.5°(=135°-126.5°)는 34분(=8.5도×4분/도)에 해당하기 때문이다.

출처 : http://study.zum.com/book/13601

위 그림에서 12시는 우리가 일반적으로 쓰는 우리나라 표준시(스마트폰나 손목시계의 시각)에 해당하고 11시30분은 우리나라 중앙 자오선을 기준으로 한 지방시(천문학적인 의미만 갖고 생활에선 쓰이지 않음)를 의미한다.
우리나라 어느 지점(129°E, 36°N)에서 22시에 천체가 남중했다는 것은 우리 손목시계(또는 스마트폰)가 22시를 가리킬 때 해당 천체가 129°E 지역에 남중했다는 것이다.(이때 129°E 자오선을 기준으로 한 지방시는 21시 36분에 해당한다.)



3. 시간각이란 무엇일까?


천체는 하루 중 시간이 흐름에 따라 동에서 서로 계속 이동한다. 그래서 시간각이라는 각도의 개념을 만들었다. 기준은 남쪽자오선이다. 자오선에서 -천구의 적도와 나란하게- 서쪽 방향으로 천체까지 잰 각도가 시간각이다(1h=15°). 다시 말해서 ‘남중 후 시간이 얼마나 흘렀느냐’이다. 어떤 천체의 시간각이 2h라는 건 남중 후 2시간이 흘러 약간 서쪽으로 이동했다는 걸 의미한다. 이때 자오선과 그 천체를 지나는 시간권(적도와 수직인 가상의 선)과의 각도는 30°(2h)이다. 즉 시간이 흐름에 따라 시간각은 계속 증가하는데 지구를 한 바퀴 돌아 다시 남쪽 자오선까지 오는 데 걸리는 시간인 24h이 최대값이다.

4. 별의 위치(주소)는 어떻게 결정할까?


두 가지 표현 방식이 있는데 둘의 공통점은, 수학에서 XY좌표 평면상의 특정 위치를 (x, y)로 표시하는 것처럼 두 개의 변수를 이용한다는 것이다. 이 두 변수(x와 y)가 천체에 따라 고정된 값을 가지느냐 계속 변하는 값을 가지느냐에 따라 고정주소와 상대주소로 나뉜다.

첫째, 고정주소 - 거실의 벽지 무늬 같은 거라고 생각하면 된다. 내가 거실 어디에 서 있든지에 관계없이, 또는 시간의 흐름에 관계없이 벽지의 특정 무늬(예>별모양)는 항상 정해진 위치에 있다! 즉, 나의 위치 및 시간에 관계없이 별은 고정된 주소를 가진다. 마치 네트워크의 고정IP처럼..


적경(x)과 적위(y)로 표시한다.


적경은 천구상의 한 지점인 춘분점을 기준으로 왼쪽 방향으로 잰 각도(1h=15°)이다. 적위는 천구의 적도를 기준으로 위아래 방향으로 잰 각도이다.
위 문제에서 천체는 적경(α)이 3h, 적위(δ)가 0°이라는 고정된 주소를 가지고 있음을 알 수 있다. 즉 천체는 춘분점으로부터 천구의 적도를 따라 왼쪽으로 45°(3h) 떨어진 곳에 있다.

둘째, 상대주소 – 이기적인 방법이다. 내가 지구상의 어디에 있든지(남극, 북극, 적도 혹은 그 어디라도) 나를 기준으로 별의 위치를 말하는 것이다. 이렇게 하면 같은 별인데도 내가 있는 위치에 따라 별의 주소가 달라진다. 마치 네트워크의 유동IP처럼..


방위각(x)과 고도(y)로 표시한다.

이렇듯 모든 천체는 항상 고정주소(적도좌표계)와 상대주소(지평좌표계)를 동시에 가진다. 고정주소는 변하지 않고 상대주소는 관측자의 위치나 시간에 따라 변한다는 것만 기억하자!


이제 됐다! 위 문제의 주요 정보를 정리하면 다음과 같다.

• 관측자의 시간 : 22시
• 관측자의 위치 : 129°E, 36°N
• 대상 천체의 위치 : 적경(α)=3h, 적위(δ)=0°

한 개씩 풀이하자면,

1) 태양의 시간각
135°E인 지점이 22시이면 태양이 정오(12시)에 남중한 이후 10시간이 흐른 것이다. 즉 135°E 지점의 자오선 기준으로 태양의 시간각은 10h인 것이다. 그런데 문제에서는 관측자가 있는 129°E 지점의 자오선 기준으로 태양의 시간각을 묻고 있으므로 24분(=6°×4분/°) 적은 9h36m이라고 답해야 한다.

2) 태양의 적경
적경이 3h인 천체가 남중했다는 것은 춘분점의 시간각이 3h라는 의미이다. 관측자(129°E) 기준으로 춘분점과 태양의 시간각의 차이는 6h26m(=9h26m-3h)이다. 시간각은 오른쪽 방향으로 잰 각도이지만 적경은 춘분점에서 왼쪽 방향으로 잰 각도이다. 따라서 태양의 적경은 17h34m(=24h-6h26m)이다.

3) 시기(월)
관측자가 거실의 한 가운데 서 있다고 생각할 때 하늘의 수많은 별들은 거실의 벽지 무늬라고 생각해도 좋다. 1년 동안 별(무늬)들 간의 상대적인 거리와 배치는 거의 변하지 않는데 이는 벽지 무늬가 항상 그대로인 것과 같다. 태양은 이 벽지를 배경으로 1년 동안 계속 동쪽(왼쪽)으로 이동하여 1년이 지나면 원래 출발했던 지점으로 돌아온다.
지구에서 볼 때 태양은 1년 동안 천구상을 한 바퀴(360°=24h) 돈다. 출발의 기준점을 춘분점(0h)이라고 할 때 태양이 다음 각 지점을 통과할 때의 날짜는 대략 다음과 같다.

춘분점(0h) - 3/21
하지점(6h) - 6/22
추분점(12h) - 9/23
동지점(18h) - 12/22

1년은 12달이고 적경은 최대 24h이므로 태양은 한 달에 2h(30°)씩 서에서 동으로 이동한다는 것을 알 수 있다.
따라서 위 문제의 태양 적경은 17h34m이므로 날짜로는 대략 12월15일 경인 것을 알 수 있다.



가능한 쉽게 설명하려 하지만 천구의 공간 개념이라는 게 직관적으로 떠올려 이해할 수 있는 개념이 아니라서 좀 길고 복잡해졌다.;;