천구의 기준점과 기준선
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작성자 타라곤 댓글 0건 조회 2,149회 작성일 12-06-14 23:13
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이제부터는 천구의 기준점과 기준선(Reference Makers)에 대하여 알아보도록 하자: 별들은 천구의 북극과천구의 남극의 둘레를 돈다. 지리적으로 남반구와 북반구의 하늘에는 각 각 남극점과 북극점이 있다. 천구의 남북극을 잇는 천구축은 지구 자전축의 연장축이다.
또 지평선에서 관측자가 서 있는 곳까지 위쪽으로 올라간 각도 만큼에 해당하는 곳이 그 관측자의 위도이다. 북반구에는 천구 북극으로 표시될 만한 별이 있는데 천구 북극에서 매우 가까운 이 별은 북극성 또는 폴라리스라고 부른다 . 다른 주요 기준점(Reference Makers)은 천구 적도 (celestial equator)가 있다: 지구 적도를 지평선 위로 연장한 가상의 원. 천구 적도는 극들으로부터 항상 90도에 있다. 모든 별들이 운행하는 길은 천구 적도와 평행하다.
또 지평선에서 관측자가 서 있는 곳까지 위쪽으로 올라간 각도 만큼에 해당하는 곳이 그 관측자의 위도이다. 북반구에는 천구 북극으로 표시될 만한 별이 있는데 천구 북극에서 매우 가까운 이 별은 북극성 또는 폴라리스라고 부른다 . 다른 주요 기준점(Reference Makers)은 천구 적도 (celestial equator)가 있다: 지구 적도를 지평선 위로 연장한 가상의 원. 천구 적도는 극들으로부터 항상 90도에 있다. 모든 별들이 운행하는 길은 천구 적도와 평행하다.
만일 당신이 작년 크리스마스날 북극(북위 90도)에서 산타를 만났다면, 바로 머리 위의 북극성과 지평선 위의 천구 적도를 볼 수 있었을 것이다. 머리 위로 똑바로 올라가 천구에 닿는 점을 천정(zenith)이라 하고 이는 항상 지평선에서 위로 90도 둥글게 잰 거리에 있다. 관측자가 서 있는 지평선의 북점에서 남점까지 잇는 호는 자오선(meridian)이라 부르고 별들에 대한 천정과 자오선의 위치는 천구의 자전과 관측자의 위치에 따라 달라지나 관측자의 지평선에 대해서는 변하지 않는다.
밤(또는 낮) 동안에 자오선을 통과하는 어떤 천체도 자오선상의 가장 높은 고도(천구 좌표계에서 지평선으로부터 천체까지의 거리)를 지나게 된다. 지평선에 대해 별이 지나온 각(거리)은 =90도-(관측자의 위도)이다.
밤(또는 낮) 동안에 자오선을 통과하는 어떤 천체도 자오선상의 가장 높은 고도(천구 좌표계에서 지평선으로부터 천체까지의 거리)를 지나게 된다. 지평선에 대해 별이 지나온 각(거리)은 =90도-(관측자의 위도)이다.
낮 시간 동안에 자오선은 오전과 오후 태양의 위치를 나눈다. 아침 시간에 태양은 ``ante meridiem'' (라틴어로 "자오선에 이르기 전") 이나 자오선의 동쪽에 위치하고 약자로 ``a.m.''이라 쓴다. 현지 정오에 태양은 바로 자오선상에 있다. 북반구 관측자에게 태양은 정남쪽에 있고(남중) 남반구의 관측자에게는 정북쪽(북중)에 위치한다.(그런데 적도 근처에 사는 사람들은 현지 정오의 태양을 각 각 다른 시간대에 정남쪽이나 정북쪽에서 볼 수있다.(다음 장에서 그 이유를 설명하기로 한다 ). 오후에 태양은 ``post meridiem'' (라틴어로 "자오선을 지난 후"를 뜻함), 혹은 자오선의 서쪽에 위치하고 약자로 "pm.''으로 나타낸다.
산타와 함께 북극에서 남쪽으로 1도씩 내려옴에 따라 천구북극은 천정으로부터 북쪽으로 1도씩 멀어지고 천구 적도의 가장 끝점은 남쪽 지평선으로부터 1도씩 위로 올라간다. 이런 현상은 천구와 지구상에 서 있는 당신과의 거리의 변화에는 전혀 영향을 주지 않는다(천구의 지름은 무한함을 기억하라). 그러나 천구에 비하면 한 톨의 모래알 같은 지구 위에서는 10마일 정도만 지나온 사람도 이 같은 것을 경험할 수 있다. 위에 보이는 그림은 알레스카의 먼 북쪽에 위치한 Fairbanks에서의 천구를 그린 것이다. 북극에서 약 25˚정도 남쪽으로 떨어져 있으므로 천구 북극은 Fairbanks 의 사람들의 천정에서 북쪽으로 약 25˚ 만큼 떨어져 있다.
당신이 집으로 가는 동안 천구의 북극은 천정으로부터 이동해 갔을 것이고 지평선에서 당신의 현재 위치까지 잰 각도는 당신의 위도와 같을 것이다. 지구 위에서 당신의 위치는 위도-경도(=지구좌표계) 좌표계에 따라 표시된다. 위도(latitude)는 지구 적도에서 남쪽이나 북쪽으로 올려 잰 각이다. 지도에서 보면 위도선들은 적도에 수평하게 그려져 있다. 경도(longitude)는 영국의 그리니치를 경도 0˚("본초자오선")으로 하여 동이나 서로 잰 각이다. 지도상에서 경도선들은 적도에 수직하게 그려져 있다. 북위 47˚에 위치한 시애틀이나 같은 위도의 다른 지역 관측자들에게 보이는 천구를 위에 그림으로 제시하였다.
좀 더 자세한 예로 북위 34˚의 로스엔젤레스를 들어보자. 그 곳의 사람들에게 천구북극은 북쪽 지평선으로 부터 34도 위쪽에 있다. 위에 보이는 북위 34도에서의 다이어그램을 보자. 지평선으로부터 천구북극의 위치를 찾는 순간 우리는 지구에서 우리의 위도를 알 수 있다. (이것은 요즘에도 항해사들이 잘 이용하는 방법이다.) 지구적도는 북극으로부터 90° 떨어져 있으므로 위의 그림에서도 알 수 있듯이 천구적도는 남쪽 지평선으로부터 90 - 34 = 56 도의 자오선이 지나는 점에 있다. 그리고 정확히 동점에서 서점을 연결하는 호의 연장호임을 보여준다. 별들은 하늘의 동편에서 뜨고 천구 적도에 평행한 원호를 운행하면서 당신의 자오선을 지날 때 최고의 고도에 도달하여 서쪽으로 진다. 이 별들의 경로는 지평선에 대하여 90 - 34 = 56도의 각을 이룬다.
당신이 북반구에 사는 경우, 별들이 일주하는 동안의 반 이상을 눈으로 볼 수 있으므로 천구적도 북쪽의 천체들은 지평선 위로 12시간 이상 떠 있을 것이다. 천구적도의 천체들은 12시간 동안 떠 있고 그보다 남쪽의 천체들은 12시간 보다 적게 당신의 눈에 보일 것이다. 반대로 당신이 남반구로 이사를 간다면 이와 반대되는 현상이 일어날 것은 자명하다.
혹 의심스러우면, 백문이 불여일견이라 이번 여름에는 호주로 한 번 별자리 여행을 떠나는 것도 좋을듯...
혹 의심스러우면, 백문이 불여일견이라 이번 여름에는 호주로 한 번 별자리 여행을 떠나는 것도 좋을듯...
이제 우리는 천구북극에서 가까운 별일수록 지평선 위에 더 오래 머문다는 것을 생각할 수 있다. 천구북극에서 1도내의 거리에 있는 별들은 지평선 위로 24시간 동안 보인다.---이러한 별들을 주극성(circumpolar)이라 한다. 천구남극에서도 그와 비슷한 거리의 별들이 있으며 역시주극성(circumpolar)으로 불린다.
이 주극성들은 결코 지평선 위로 떠오를 수가 없다.
이 주극성들은 결코 지평선 위로 떠오를 수가 없다.
루돌프의 언 코를 녹이기 위해 산타는 적도로 가기로 한다(위도 0도). 적도에서 당신은 천구적도는 정동점에서 천정을 지나 정서점을 연결하는 대원임을 확인할 수 있다. 이제 천구북극은 당신의 북쪽 지평선에 있다. 여기서 당신은 모든별의 반의 일주운동을 볼 수있고 그 모든 별들은 12시간 지평선 위에 떠 있다. 이 별들은 지평선에 대해 90도의 각을 유지하며 뜨고 질 것이다(각=90-0=90).
적도를 지나 계속해서 남쪽으로 이동하는 동안 천구 북극은 지평선 아래로 사라질 것이고 이제 서서히 천구남극이 그 모습을 드러내기 시작할 것이다. 천구적도의 호는 북쪽으로 조금씩 이동해가지만 여전히 정동점과 정서점을 연결하는 호의 연장호로 보일 것이다.
아래에 천구에서 천체의 기준점과 기준선(celestial reference marks )의 위치 변화에 대해 정리를 하였다. ("고도"(altitude)는 지평선 위로 잰 각임을 잊지 않기를 당부한다):
- 자오선은 항상 북점에서 천정 그리고 남점을 잇는 대원이다.
- 천정의 고도는 항상 90° 이다.(천정은 머리 위로 똑바로 이어 천구와 만나는 점이다)
- 천극(천구북극/남극)의 고도는 항상 관측자의 위도와 같다. 북반구의 사람들은 천구북극(NCP)을, 남반구의 사람들은 천구남극(SCP)을 볼 수 있다.
- 자오선 상에서 천구 적도의 고도는 = 90 -관측자의 위도이다.
- 천구적도는 항상 정동점과 정서점을 연결하는 대원이다.
- 지평선과 천구적도가 이루는 각은 = 90 - 관측자의 위도이다.
- 별들은 천구적도에 대해 수평한 경로를 따라 일주한다.
- 천극으로부터 주극성까지의 거리는 = 관측자의 위도와 같다.
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