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계정을 잊어버리셨나요?

by 꿀과학 Nov 23. 2016

멀리 바라볼수록 흔들리지 않는다

연주시차를 이용한 별의 거리 측정

길이 측정
측정 도구가 없던 예전에는 발 크기를 기준으로 하는 피트(feet)와 같이 정확하지 않은 방법을 이용했습니다. 도구가 개발되면서 더 정확한 거리 측정이 가능해졌습니다. 짧은 길이는 자를, 조선시대에는 일정 거리를 이동하면 종과 북이 울리는 기리고차를, 오늘날에는 레이저나 초음파를 이용하여 간접적인 방법으로도 정확한 거리를 측정할 수 있습니다.

별의 거리 측정
별은 너무 멀리 있어서 거리를 직접 측정할 수 없습니다. 과학자들은 어떤 기발한 아이디어로 별까지의 거리를 측정할 수 있었을까요? 연주시차, 거리지수, 적색편이량(허블법칙)을 이용한 방법이 있습니니다.

먼저 우주에서 사용하는 단위를 알아보겠습니다. 일상에서 쓰이는 단위는 드넓은 우주에서 사용하기에 매우 불편합니다. 그래서 우주를 연구할 때 단위를 따로 만들어 사용하고 있습니다.

각도 단위

1° 를 3600 등분하면 1″입니다.

둥근 원은 360°(도)이고 1° 를 60 등분하면 1′(분), 1′을 60 등분하면 1″(초)입니다.

거리 단위

1AU(천문단위)는 지구와 태양의 평균 거리이며 약 1억 5천만 km입니다.

1Ly(광년)은 빛의 속도로 1년 동안 진행하는 거리입니다.

1 광시는 1시간 동안, 1 광분은 1분 동안 빛이 진행한 거리입니다.

1pc(파섹)은 3.26광년이고 10pc은 32.6광년입니다.

1"는 얼마나 작은 단위일까요? 각도기의 1° 눈금도 충분히 작은데 이걸 360등분 하는 게 가능하긴 한가요.

빛은 1초 동안 지구 둘레 7바퀴 이상을 진행합니다. 태양으로부터 지구까지 빛이 도달하는데는 8분 20초가 걸립니다. 우리가 일몰을 볼 때 태양은 이미 지평선 아래에 있지만 태양의 표면에서 출발한 빛이 지구까지 8분이 걸리기 때문에 우리는 8분 전 태양의 모습을 관찰할 수 있는 것입니다. 빛은 지구에서 화성까지 12분 목성까지 50분이 걸립니다. 1광년은 어느 정도인지 상상해보세요.

시차(視差, parallax)

시차(時差, time difference)는 시간의 차이를 의미합니다. 여기서는 관측 위치에 따라 바라보는 각도의 차이를 의미하는 시차를 알아보겠습니다.

손가락을 눈 앞에 두고 고개를 양 옆으로 조금만 움직여도 손가락을 기준으로 한 배경 사물들의 위치가 크게 바뀜을 알 수 있습니다. 이렇게 우리는 시선의 각도로 상대적인 위치의 변화와 원금감을 느낄 수 있습니다. 먼 거리의 물체일수록 시차는 작게 느껴집니다. 빠른 속도로 이동하는 비행기가 느리게 느껴지는 것도 멀리 있기 때문입니다. 가까이 위치한 나무나 주위 물체들은 빠르게 움직이고 멀리 있는 구름과 산은 천천히 움직이도록 하여 원근감을 주는 애니메이션 효과도 활용됩니다.

관측자는 한 물체를 보지만 충분히 멀리 있는 배경에 대해 물체의 위치가 다르게 관측됨. 출처: 위키백과

연주시차

지구가 태양을 한 바퀴 돌고 처음 위치로 돌아오는데 걸리는 시간은 1년입니다. 지구에서 별의 위치를 1월에 측정하고 6개월 뒤인 7월에 측정하면 태양으로부터 반대의 위치에서 별을 바라본 것입니다. 이때 별을 바라본 각도 차이의 절반을 우리는 연주시차(p)라고 하고 우리는 태양과 지구의 거리를 알고 있기 때문에 삼각측량을 이용해 별과의 거리를 알아낼 수 있습니다.