천문학의 좌표계 봅시다

자 드디어 좌표계로 이야기를 시작합니다. 앞서서 좌표계라고 하면 아마 수학에서 뜻하지 뭔가 2차원 좌표계(x, y)이 생각 나쁘지 않자 3차원 좌표계(x, y, z)도 부상합니다. 간단하게 예기하면, 좌표계의 기능은 공간인 지점의 위치를 숫자로 표시하는 것입니다.그럼, 밤 맑은 여름 거의 매일, 즉 천구로 빛나지 않는 별의 위치는 어떻게 표시해야 할까. 어떻게든 남동의 맑은 하지날로 매우 밝게 빛나지 않은 천체라고 예기하면 그것이 무슨 다른 것인지 절대로 알 수 없습니다. 그렇게 예기하는 사람 옆에 가서 같이 쳐다보지 않는 이상, 아는 비결은 없습니다. 천체를 연구하기 위해서는 관측이 필요하며 그 결과를 기록하는 작업이 반드시 이루어져야 한다. 그리고 연구 결과를 다른 사람들과 공유하고 공동으로 연구하거나 어렵지 않기 때문에 분석하는 작업이 천문학에서 흔히 있는 하나입니다. 그러니 매일 저녁 맑음의 모든 천체에는 반드시 숫자로 표시되는 좌표치가 필요할 것이다. 그래야 혼란없이 천체의 위치를 설명할 수 있기 때문입니다. 사방천구 위의 별 위치를 정확하게 숫자로 표시할 수 있는 좌표계가 필요한 이유를 이해하실 수 있으시겠죠?앞서 가장 간단한 지평좌표계부터 살펴보겠습니다. 영어로는 Horizontal Coordinate, 그림으로 표시하면 관측자가 위치한 지역의 지평선을 그리고 그 지평면을 덮고 있는 천구를 그립니다. 우리가 보는 천체는 천구면에 위치하고 있습니다. 이 천체의 위치를 어느 값으로 나쁘지 않게 타면 될까요? 기준점을 먼저 정하고, 그 기준점에서 얼마나 나빠도 떨어졌는지를 숫자로 표시하면 됩니다. 그런데 기준점을 정했다고 해도 천구는 관측자로부터 거리, 즉 반경이 무한대 가상의 구체이기 때문에 천구면을 고해 우리가 쓰는 거리 단위(미터, 킬로미터 등)를 사용할 수 없을 뿐만 아니라 구형이므로 직간접선 거리로 측정할 수 없습니다. 이런 구형 표면에서의 위치를 표시할 수 있는 유하 한 단위는 각도 밖에 없습니다.지평 좌표계에서 천체의 위치를 표시하기 위해서는 먼저 있는 천체에서 지평면을 향해 선을 긋습니다. 이때 지평면과 맞지 않는 선은 직각이 돼야 한다. 이 선을 고로 지평면과 천체 사이의 각도를 計니다. 이 각도는 천체가 지평선에서 얼마나 아름답지 않고 높이 떠 있는가 하는 값을 나쁘지 않게 탑니다. 이것을 고도라고 부릅니다. 고도는 0~90°의 값을 갖도록 하겠습니다.그리고 다시 이 선이 지평선을 통과하지 않는 지점과 정북방향 사이의 각도를 計니다. 이를 방위각이라고 할 것이다. 이때 방위각을 측정하는 방향은 정북에서 동쪽으로 돌아가면서 측정합니다. 방위각은 0~360°까지의 값을 가집니다. 그럼 방위각을 측정하는 방향은 왜 동쪽으로 돌면서 나는 것일까요? 우리가 바로 북쪽을 향해 서면 동쪽은 시계 방향이죠. 우리가 각도계로 각도를 をはかる 때 시계방향으로 재니까 당연히 북,동,남,서방향으로 재죠.지평 좌표계에서는 천체의 위치를 방위와 고도로 표시할 것이다.

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지금 중요한 용어 몇 가지 더 배워볼게요.​의 가장 제1우선 관찰자가 있는 곳에서 수직으로 천구를 돌리고 레이저를 발사하겠다고 카죠크하픈다. 그럼 레이저가 가르치는 지점은 관찰자가 있는 곳에서 바라보는 하늘의 가장 높은 곳 1 합니다. 이 지점을 천정이라고 할 것이다. 천구에서 천구의 정반대 방향으로 위치한 지점은 관찰자가 볼 때 땅바닥을 통과해 천구와 만나는 지점이라고 할 수 있습니다. 이곳은 천장과 천장을 지나는 천구 모양의 원을 그릴 수 있는데 이는 수직권이라고 할 수 있다. 이 선들은 항상 지평면과 수직으로 만나므로 수직권이라고 이름 붙여졌습니다. 아까 어떤 천체의 방위각과 고도를 測る 때 사용했던 선이 바로 그 천체를 지나는 수직권이다.수직권을 따라 천장과 천체 사이의 각도를 천장 거리라고 한다. 그러므로 청천 고리와 고도의 관계는 90°-청천 고리=고도에서 포효은할 수가 있습니다.따라서 정북과 천정, 정남을 잇는 수직권은 특히 자오선이라고 부릅니다. 이 자오선을 천체가 지나갈 때 남중하면 포현할 것이다. 자오선과 남중은 앞으로도 자주 쓰이는 개념이므로 반드시 이해하도록 해야 한다. 이를테면 시의 태양이 자오선을 지날 때 태양이 남중한다고 하고 이를 정오라고 할 것이다.자오선을 영어로는 meridian이라고 하는데, 왜 북남선이라고 하지 않고 자오선이라고 했을까요? 자오선이라는 이름의 유래도 알아두면 재미있지만, 여기서 설명하면 주제와 상관없이 옆으로 길게 빠져나갈 수 있기 때문에 이것은 나중에 또 글을 남길 겁니다. 천문학의 용어중에는 한국의 전통문화와 관련된 용어가 많습니다. 알아두면 힘들게 용어를 외울 필요없이 머릿속에 들어옵니다.지평좌표계는 나를 기준으로 천구의 어느 지점(어느 방향, 어느 정도의 높이)에 천체가 있는지를 표시할 수 있어 쉽게 알 수 있는 장점이 있습니다. 하지만 지평 좌표계는 단점이 있습니다. 때때로 시간이 지날수록 지구의 자전에 따라 천체의 위치가 바뀌기 때문에 방위각과 고도가 계속 변화할 것이다. 그런데 동 1 한 천체에 대해서 좌표계 값이 계속 달라고 토지 아무래도 불편할 것이다.변함없는 좌표값을 갖도록 하려면 다른 좌표계를 사용할 필요가 있다. 그것이 다음에 나오는 적도 좌표계이다. 그러나 지평 좌표계가 전혀 도움이 되지 않는 것은 아닙니다. 천문학자들은 천체의 방위와 고도를 미리 살펴본다. 천체의 고도가 낮기 때문에, 지면 여러가지 방해 요소(대기 상태, 건물, 광해 등)가 많아지기 때문에, 어느 고도 이하로 내려가는 관측이 어려워지기 때문이다.다음은 천문학에서 가장 많이 사용되는 적도좌표계에 대해 알아보도록 하겠습니다.