[천문학] 시차. 삼각측량법. 천체의 거리. 천체의 지도를 그리다.

어릴 때 칼 세이건이 출연하는 과학 프로를 본 적이 있다.

우주선의 선장실과 같은 곳에서 우주의 신비를 설명하는 모습에 나도 천체 물리학을 꿈꿨던 적이 있었다.

한국에서 배고픈 직업이란 말에 너무 일찍 꿈을 접어버려 지금은 후회하고 있다.

어느 직업이나 한국에서는 배가 고프다는 것을 너무 늦게 알았버렸다.

각설하고 최근 재미난 "space"책을 보게 되었는데 우주에 관한 책이다.

삼각측량법

우주를 연구할 때 가장 기본이 되었던 것은 천체까지의 거리를 알아야 하는 것이다.

과학이 지금처럼 발달하기 전 거리를 측정하는 것은 무척 어려운 일이었다.

이런 우주의 지리적 탐사에 사용된 기초가 바로 삼각형과 관련된 원리다.

위키피디아에서 인용한 삼각측량법의 정의다.

삼각측량법이란 어떤 한 점의 좌표와 거리를 삼각형의 성질을 이용하여 알아내는 방법이다. 그 점과 두 기준점이 주어졌으면, 그 점과 두 기준점이 이루는 삼각형에서 밑변과 다른 두 변이 이루는 각을 각각 측정하고, 그 변의 길이를 측정한 뒤, 사인 법칙 등을 이용하여 일련의 계산을 수행함으로써, 그 점에 대해 좌표와 거리를 알아내는 방법이다.

간단히 말하면 삼각형의 밑변의 길이와 그 밑변을 만드는 각을 알면 마주보는 꼭지점까지의 거리를 알 수 있다는 것이다.

밑변은 지구의 관측자간의 거리가 될 것이고 꼭지점은 측정하는 천체가 된다.

이런 원리로 지구에서 달까지의 거리를 잴 수 있었다. 거리가 무려 384,000km이다.

시차

천체의 거리를 재는 삼각측량법의 원리는 시차로 알 수 있다.

검지를 쭉 뻗어 한 쪽 눈을 차례로 가리면 손가락이 동일 배경의 좌우로 위치하는 것을 느낀다.

이런 원리로 두 관측소에서 동일한 달을 관측하여 다른 조망을 얻는데 이런 효과를 시차(parallax)라고 한다.

달까지 거리 측정은 그리 어렵지 않았다. 달을 지나 지구에 가장 가까운 행성이 금성과 화성이다.

이런 난관을 어떻게 극복했을까?

먼저 거리를 바라보는 통을 크게 가져 보자. 적어도 태양계의 지도를 그리는 것이므로.

프랑스 천문학자 장 리셰는 남미 프랑스령 가이아나에서 그리고 이태리 천문학자 지오바니 카시니는 파리에서 같은 날 같은 시간에 고정된 별을 배경으로 화성의 위치를 측정하였다.

그리고 함께 모여 지구와 화성의 거리를 계산한 것이다.

지구는 태양의 주위를 돈다. 즉, 공전한다.

공전에 걸리는 시간은 12달이다.

태양의 둘레 중 양 끝점에 위치할 때 가장 큰 밑변을 가지게 된다.

지구와 태양 간의 거리는 약 1억 5천만 km이다.

이 거리를 천문단위(Astronomical Unit)로 정하고 천체를 측정하게 되었다.

태양과 지구간의 거리가 1초각으로 보이면 지구에서 1파섹(parsec - parallax second of arc)라고 정의한다.

천문학에서 사용되는 중요한 측정 단위가 탄생하였다.

1파섹 = 3.26 광년 = 30조km 이상.

천문학의 첫 걸음은 양쪽 눈과 손가락 하나로 시차의 중요성에서 시작한다.

기초와 원리는 어렵지 않다. 다만, 알아채기가 어려울 뿐이다.