관측의 과학
천문학은 하늘의 학문이자 우주 물체와 천행을 다루는 과학이며 우리가 사는 우주의 본질을 탐구한다. 전문 천문학자는 망원경으로 별에서 나오는 빛을 들여다보거나 우주에서 오는 전파에 귀를 기울이면서 천문학을 연구한다. 관측할 때 쓰는 물건으로는 가정용 망원경이나 거대한 관측기구 또는 복잡한 인공위성이 있는데 이런 인공위성은 지면에 닿기 전 대기에 반사된 빛을 모으면서 지구 주위를 돈다. 더 깊은 연구가 필요할 때는 무인기구나 고고도 관측 장비를 탑재한 로켓에 망원경을 실어 날려 보내거나 심우주 탐사정에 몇 가지 장비를 실어서 태양계로 보낸다. 전문 천문학자 하는 일은 아주 다양하다. 태양과 태양계, 은하수와 우주 너머에 대해 연구하거나 대학교에서 강의하거나 정부 시설에서 위성을 설계하며 천체 투영관을 운용 하기도 한다. 일부는 책을 쓰기도 한다. 대부분은 박사학위를 취득하기 위해 몇 년씩 교육을 받았으며 그중 많은 천문학자는 복잡한 물리학을 연구하거나 눈으로 보이지 않는 밤하늘 너머까지 볼 수 있는 첨단 망원경을 사용하기도 한다. 하지만 전문 천문학자들은 별자리에 관해서는 전혀 공부하지 않으며 오히려 아마추어 천문학자나 취미로 별을 보는 사람들이 별자리에 대해서는 훨씬 많이 알고 있다. 여기서 말하는 별자리는 고대 천문학자들이 이름을 붙여준 임의의 별들의 집합이며 큰곰자리 따위를 말한다. 북두칠성이라는 이름은 이미 들어봤을 것이다. 북두칠성은 큰곰자리를 이루는 성좌이며 독립적인 별자리가 아니기 때문에 천문학자들이 만든 88개의 별자리에 속하지 않는다. 북두칠성처럼 성좌 하나가 별자리 하나에 속할 때도 있지만, 성좌 하나에 2개 이상의 별자리의 별들이 포함된 것도 있다. 예를 들어 가을의 대사각형은 큰 성좌로 페가수스자리의 3개의 별과 안드로메다자리 별 하나로 이루어져 있다. 전 세계에 대략 3만 명 정도 되는 전문 천문학자 외에도 하늘을 관측하는 걸 즐기는 수십만의 아마추어 천문학자들이 있다. 아마추어 천문학자들은 보통 별자리에 관해 잘 알고 있으며 길을 찾을 때 하늘에서 눈, 쌍안경, 그리고 망원경으로 찾은 별자리를 이정표로 사용한다. 많은 아마추어 천문학자는 천문학의 발전에 의미 있는 공헌을 한다. 이들은 변광성의 밝기 변화를 기록하거나 소행성, 혜성, 그리고 별의 폭발을 찾아내며 소행성이 밝은 별을 지날 때 그림자를 드리우는 순간을 잡기 위해 온 세계를 누비고 다닌다. 심지어 가정용 컴퓨터와 스마트폰으로 시민 과학 프로젝트를 통해 전문적인 연구에 참여하기도 한다.
우리가 보는 것 : 빛의 언어 이해하기
빛은 훌륭한 정보원이다. 우리 태양계의 행성, 달, 혜성 더 나아가 우리 은하계의 별, 성단 그리고 성운과 그 너머의 물질들까지, 빛을 관측하면 아주 많은 사실을 알아낼 수 있다. 고대인들은 물리학이나 별의 화학적 성질 같은 건 전혀 몰랐지만, 북두칠성이나 악마성, 달 표면의 사람처럼 보이는 반점들, 태양을 삼켜 일식을 만드는 용에 대한 전설과 신화를 믿었으며 이들은 후대에 전했다. 이야기는 문화권에 따라 조금씩 달라졌지만, 하늘에 대한 관심이 커진 사람들은 별들이 일정하게 움직인다는 사실을 발견했다. 폴리네시아에서 숙련된 항해사들은 지형지물 하나 없는 수백만 마일의 대양을 나침반도 없이 노를 저어서 건넌다. 이를 가능케 하는 건 조류와 탁월풍에 대한 지식과 별과 태양의 천문학적 이해다. 고대인들은 별을 보면서 별의 밝기와 위치, 그리고 별빛의 색을 기록했다. 이런 정보는 사람들이 하늘에서 한 천체를 다른 천체와 구별할 수 있게 도와주었고 고대인들은 천체들을 오래된 친구처럼 친숙하게 여기게 되었다. 하늘의 물체들을 구별하고, 기록하기 위해 알아야 할 기본은 다음과 같다. 별과 행성의 차이 이해하기. 별자리와 별 그리고 다른 천체들의 이름 알기. 광도의 개념을 알고 별의 밝기 관측하기. 광년의 개념 이해하기. 하늘에서의 위치 정의하기.
별의 차이점 알아보기
행성을 뜻하는 영어단어 planet의 어원은 '방랑자'를 뜻하는 고대 그리스어 planetes에서 왔다. 그리스인을 포함한 고대인들은 5개의 밝은 점이 별들 사이로 하늘을 가로질러 움직인다는 걸 알아차렸다. 어떤 것들은 주기적으로 움직였고, 어떤 것들은 되돌아가기도 했다. 하지만 그렇다는 사실만 알아냈을 뿐 아무도 그 이유를 밝혀내지 못했다. 그리고 이 빛나는 점들은 다른 별과는 달리 전혀 반짝이지 않았는데 역시 그 이유는 아무도 몰랐다. 문화권마다 이 빛나는 점들을 다르게 불렀으며 오늘날 우리는 행성이라고 칭한다. 영어 이름은 머큐리, 비너스, 마르스, 주피터, 새턴이다. 이 방랑자들은 실제로 이리저리 마구 돌아다니는 건 아니다. 행성은 우리 태양계의 중심별, 태양을 가운데 두고 공전한다. 이 행성들의 크기는 지구와는 어느 정도 비슷하지만 , 태양에 비하면 아주 작다. 우리 태양계의 행성들은 지구와 가까워서 망원경으로 자세히 볼 수 있으며 생김새와 크기도 알 수 있다. 이와 달리 지구에서 멀리 떨어진 별은 아주 성능 좋은 망원경으로 봐도 그저 빛나는 점으로 밖에 보이지 않는다.
별과 별자리의 이름 외우기
고대 천문학자들은 밤하늘의 별을 이어서 상상의 그림을 그렸다. 예를 들면 곰 모양의 큰곰자리, 백조가 날개를 편 형태의 백조자리, 묶여 있는 여인의 모습을 한 안드로메다자리, 메두사의 머리를 든 영웅인 페르세우스자리가 있다. 사실 대부분의 사람에게 안드로메다자리는 사슬에 묶인 여인은 커녕 그 비슷한모습으로도 보이지 않는다. 오늘날의 천문학자들은 눈에 보이는 모든 별을 사용하여 하늘을 88개의 별자리로 나눠놓았다. 국제천문연맹에서 별자리의 경계를 정해 어느 별이 어느 별자리에 속하는지 논란의 여지가 없도록 했다. 이전에는 만든 천문학자에 따라 별자리 지도의 내용이 달랐다.
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