천문학(astronomy)에 대하여

천문학(astronomy)이란?

우주를 이루고 있는 행성, 항성, 은하와 같은 천체들, 그리고 이들이 속해 있는 우주공간의 생성과 진화를 연구하는 학문을 의미합니다.

천문학자는 천체의 위치와 운동을 관측합니다. 하지만 단순히 천체를 관측할 뿐만 아니라 그 이상의 문제에 관심을 가지고 있습니다. 예를 들어 ‘별은 어떤 물질로 이루어져 있는지’, ‘별은 어떻게 빚을 내는지’ 등과 같은 질문에 답을 찾으려고 합니다. 그러므로 천문학자는 대부분 천체물리학자라고 할 수 있습니다. 천체물리학이란, 우주에서 일어나는 물리, 화학적인 과정을 연구하는 학문을 말합니다.

천문학자 중에서 관측천문학자는 망원경을 이용해서 천체를 관측하는 일을 전문으로 합니다. 이론천문학자는 관측된 자료에 물리와 수학법칙을 적용하여 우주와 천체의 성질을 밝혀내거나 새로운 물리 법칙을 발견합니다. 천문학자들은 전문적으로 나누어진 여러 영역에서 일하고 있습니다. 항성천문학자는 항성을 연구하고, 태양천문학자는 지구에서 가장 가까운 별인 태양을 연구합니다. 행성천문학자는 행성의 다양한 조건을 연구하며, 외부은하나 우주론을 다루는 천문학자들은 우주의 구조와 역사에 대해 연구합니다.

천문학은 아주 오래된 학문 분야로 고대 인도에서는 천체가 주기적으로 운동하는 것을 관측하였습니다. 역사에서 보면 천체의 주기를 연구하여 시간과 계절을 정하거나 바다에서 항해할 때와 같이 주로 실용적인 목적으로 활용했습니다.

하늘의 관찰

낮 하늘

태양은 낮 동안 하늘에서 가장 관심을 끄는 천체입니다. 날마다 태양 표면에서 일어나고 있는 여러 가지 폭풍과 다른 활동을 관찰 할 수 있습니다. 하지만 태양은 너무 밝기 때문에 특별한 장치를 사용하지 않으면 볼 수 없습니다. 햇빛이 너무 강해서 낮 동안에는 다른 항성이나 행성을 관찰할 수 없으나, 달은 가끔 낮에도 볼 수 있습니다. 햇빛은 지구 대기로 들어오면서 지구 대기를 구성하는 기체 분자와 부딪쳐 사방으로 흩어집니다. 이 때, 푸른색의 빛이 다른 색깔의 빛보다 훨씬 많이 산란되기 때문에 하늘이 파랗게 보입니다.

 

밤 하늘

달은 밤 하늘에서 가장 밝아 쉽게 관측이 가능합니다. 보름달, 반달, 초승달로 달라지는 달의 위상 변화는 달이 공전하는 동안 햇빛을 받는 면이 달라지기 때문에 나타나게 됩니다. 달의 위상이 변하는 주기는 약 1개월입니다.

달빛이 너무 밝을 때에는 별이나 행성이 관측하기 어렵지만, 달이 없는 캄캄한 밤에는 많은 별과 행성을 볼 수 있습니다. 대개는 행성이 먼저 나타나고, 밤이 깊어질수록 많은 별이 나타나게 됩니다. 밤 하늘에서 행성과 별은 거의 구별을 하기 어렵습니다. 하지만 행성의 위치는 하룻밤 사이에도 변하지만 별은 거이 변하지 않고, 행성의 빛은 일정하지만 별빛은 깜빡거립니다. 이러한 깜빡거림은 지구 대기를 이루고 있는 공기층이 흔들리면서 별빛이 꺾이기 때문입니다.

망원경을 사용하지 않고도 쉽게 볼 수 있는 행성은 금성, 목성, 화성, 토성, 수성입니다. 이 중에 금성이 가장 밝고 목성이 그 다음으로 밝습니다. 망원경을 사용하지 않고 볼 수 있는 별의 개수는 약 6000개 정도이며 이 중 시리우스가 밤 하늘에서 가장 밝게 빛나는 별입니다. 고대의 천문학자들은 별의 밝기를 몇 개의 등급으로 나누었습니다. 가장 밝은 별을 1등급, 그 다음 어두운 별을 2등급, 맨눈으로 겨우 볼 수 있는 아주 희미한 별을 6등급으로 정했습니다. 이러한 등급은 오늘날에도 사용하고 있습니다.

가끔 맨눈으로 밝은 혜성을 볼 수 도 있는데, 이 혜성은 일정한 궤도를 따라 태양 주위를 도는 얼음과 티끌로 이루어진 천체입니다. 혜성이 태양에 접근하면 지구에서도 볼 수 있을 정도로 밝게 빛납니다. 하지만 밤하늘에 혜성보다 밝게 빛나는 유성을 더 자주 볼 수 있는데, 유성은 암석이나 금속으로 이루어진 물체가 지구 대기권으로 들어올 때 대기와의 마찰로 타면서 빛을 내는 것입니다. 유성은 빠른 속도로 움직이다가 사라지며 이를 별똥별이라고 부릅니다.

 

서로 다른 위도의 하늘

위도가 달라지면 밤에 보는 하늘의 모습도 변합니다. 북극에 서 있는 사람은 남반구의 하늘에 떠 있는 별을 볼 수 없고, 남극에 서 있는 사람도 북반구의 별을 볼 수 없습니다. 하지만 적도에 있는 사람은 1년 동안 모든 별을 볼 수 있습니다.

흐르는 강물처럼 밤하늘을 가로지르는 은하수는 지구 어디에서나 볼 수 있습니다. 은하수는 수많은 별과 가스와 티끌이 모여 있는 곳으로, 태양이 속해 있는 우리은하의 원반 부분에 해당합니다. 북반구의 하늘에서는 외부은하 가운데 거리가 비교적 가까우면서 크기와 모양이 우리은하와 비슷한 안드로메다은하를 희미하게나마 볼 수 있습니다. 남반구에서는 대마젤란운과 소마젤란운이라는 두 외부은하를 볼 수 있습니다.

 

별이 움직이는 것처럼 보이는 이유

밤 하늘에서 별의 위치는 세월이 흐름에 따라 조금씩 변합니다. 하지만 지구가 자전하기 때문에 별은 매일 떴다가 지는 것처럼 보입니다. 지구는 자전축을 중심으로 서쪽에서 동쪽으로 회전하지만, 우리는 이런 움직임을 느끼지 못하고 별들이 동쪽에서 서쪽으로 회전하는 것처럼 보입니다. 북극성은 지구의 자전축을 연장한 곳에 있기 때문에 움직이지 않는 것처럼 보입니다. 때문에 북극성이 길잡이 역할을 해왔습니다.

 

별자리

별자리는 특정한 구역 안에서 있는 별의 집단을 의미합니다. 고대 이집트, 그리스, 중국 등의 천문학자들이 하늘을 연구하기 시작했을 때 매우 뚜렷한 집단을 이루는 별을 중심으로 하늘에 구역을 나누었습니다. 고대 그리스에서는 이러한 별자리에 신화에 나오는 영웅이나 짐승의 모습을 따서 이름을 붙였습니다. 반면 중국에서는 관직이름, 나라이름, 강, 배, 길, 시장 등 땅에 있는 이름을 별에 붙였습니다. 우리가 알고 있는 별자리의 이름은 대부분 고대 그리스 사람들이 생각해낸 것입니다.