천구좌표계: 천체 좌표: 간단한 단어로 설명하는 적경과 적위

2023년 7월 15일

~12 min

지구상에서 특정 장소(예를 들어, 도시)를 찾으려면 무엇이 필요할까요? 위도와 경도라는 좌표만 알면 됩니다. 예를 들어 서울은 위도 37° 북위, 경도 126° 동경에 위치합니다. 하지만 별보기 앱이 없는데 하늘에 있는 물체의 위치를 찾고 싶다면 어떻게 해야 할까요? 이 경우 물체의 천체 좌표를 알아야 합니다. 천문학에서 사용되는 다양한 천체 좌표계를 이해하는 것은 어렵게 느껴질 수 있지만, 원활하게 안내해드리기 위해 최선을 다하겠습니다. 그럼 시작하죠! 또한, [인포그래픽]((https://starwalk.space/infographics/celestial-coordinates)을 확인하면 천체 좌표에 대해 더 잘 이해할 수 있습니다.

천구란 무엇입니까?

천구 좌표에 대해 자세히 설명하기 전에 천구의 개념을 이해할 필요가 있습니다. 간단히 말해, 천구는 지구를 둘러싸고 있는 가상의 구체로서 지구에서 바라본 하늘 전체를 나타냅니다. 지구가 자전함에 따라 별과 다른 물체가 천구를 가로질러 움직이는 것처럼 보입니다.

천구는 지구에서 바라본 하늘 전체를 나타냅니다.
©Vito Technology, Inc.

다음은 천구의 몇 가지 중요한 기준점과 선입니다.

천구 적도: 지구의 적도면이 천구를 가로지르는 원입니다. 지구의 적도와 마찬가지로 천구를 북반구와 남반구로 나눕니다.
황도: 지구의 궤도면이 천구를 가로지르는 원입니다. 지구의 축 기울기](https://starwalk.space/news/what-causes-the-seasons-to-change)로 인해 황도와 천구의 적도는 서로 약 23.5°의 각도를 이루고 있습니다. 황도에 대한 자세한 내용은 황도에 대해 자세히 알아보기 전용 문서에서 확인할 수 있습니다.
북극성: 지구의 북극 바로 위의 천구에서 지구의 축이 천구와 교차하는 지점입니다. 하늘의 고정된 점으로, 모든 별은 이 점을 중심으로 시계 반대 방향으로 회전하는 것처럼 보입니다.
남천구: 지구의 남극 바로 위의 천구에서 지구의 축이 천구와 교차하는 지점입니다. 북극과 마찬가지로 고정된 점이며, 별들이 시계 방향으로 남극을 중심으로 회전하는 것처럼 보입니다.
천정: 관측자의 머리 바로 위에 있는 지점입니다.
천저: 관측자의 바로 아래, 천정 반대편에 있는 지점입니다.
춘분점: 3월 춘분에 태양이 천구 적도를 지나는 지점입니다.

이제 마지막으로 천문학에서 사용되는 주요 좌표계에 대해 이야기해 보겠습니다.

고도 및 방위각 (지평좌표계)

지평좌표계는 관측자의 수평선을 기준으로 천체의 위치를 설명하는 방식입니다. 이 좌표계는 고도와 방위각이라는 두 가지 주요 좌표를 사용합니다.

고도는 관측자의 수평선 위에 있는 물체의 각도 거리를 나타냅니다. 고도는 도 단위로 측정되며, 천정 +90°에서 천저 -90°까지의 범위입니다. 예를 들어, 하늘 물체의 고도가 45°인 경우 수평선과 지평선의 중간에 위치합니다.
방위각은 지평선을 따라 물체의 위치를 나타냅니다. 이는 지리적 북극을 가리키는 방향인 진북에서 시계 방향으로 도 단위로 측정됩니다. 따라서 물체의 방위각이 90°인 경우 관찰자로부터 동쪽 방향이고, 방위각이 180°인 경우 남쪽 방향이 됩니다.

지평좌표계는 관측자의 하늘에 대한 시각적 경험과 일치하기 때문에 일상적인 별 관측에 특히 유용합니다.

적위 및 적경 (적도좌표계)

적도좌표계는 천상의 적도를 기준으로 하늘 물체의 위치를 설명합니다. 적도좌표계는 적위과 적경의 두 가지 주요 좌표를 사용합니다.

적위(Dec)은 천체 적도의 북쪽 또는 남쪽 물체의 각도 거리를 측정합니다. 이는 지상 위도에 해당하는 천상의 거리입니다. 적위은 +90°(북천극)에서 -90°(남천극)까지의 범위에서 도 단위로 표시됩니다. 예를 들어, 물체의 적위이 +30°이면 천체 적도의 북쪽 1/3 지점에 위치한다는 뜻입니다.
적경(RA)는 춘분점을 기준으로 천체 적도를 따라 천체의 동쪽 각도 거리를 측정합니다. 적경란 지상 경도에 해당하는 천상의 고도입니다. 역사적인 이유로 도가 아닌 시, 분, 초로 표현됩니다. 지구의 하늘은 24시간에 360° 또는 1시간에 15° 회전하는 것처럼 보입니다. 따라서 천체 적도의 전체 360° 원은 24시간의 적경에 해당하며, 1시간의 적경은 15°에 해당합니다. 따라서 물체의 적경이 6시간이면 천구의 적도를 따라 춘분점에서 동쪽으로 90°(15°×6시간) 떨어진 곳에 위치한다는 뜻입니다.

적도 좌표계는 위 그림과 같이 지구를 중심으로 하는 지동 좌표계와 관측자의 위치에 따라 달라지는 상위 중심 좌표계가 있습니다. 대부분의 별 지도는 지구 중심 적도 좌표계를 사용합니다. 이러한 별 지도의 좌표를 망원경의 조준에 사용하려면 천체 중심 적도 좌표 또는 수평 좌표로 변환해야 합니다(이를 위한 특별한 공식이 있습니다). 다행히도 천체 중심 좌표를 사용하는 Sky Tonight와 같은 별 관측 앱을 다운로드하는 훨씬 쉬운 해결책이 있습니다. 이 글의 뒷부분에서 앱 사용 방법에 대해 자세히 설명해드리겠습니다.

황위 및 황경 (황도좌표계)

황도 좌표계는 황도를 기준으로 하늘 물체의 위치를 설명합니다. 황도 좌표계는 황위와 황경의 두 가지 주요 좌표를 사용합니다.

황위는 황도면의 북쪽 또는 남쪽에 있는 물체의 각도 거리를 측정합니다. 황위는 +90°(북극)에서 -90°(남극)까지의 범위에서 도 단위로 표시됩니다.
황경는 황도면을 따라 측정되며, 물체가 양자리 제1점에서 동쪽으로 향하는 각 거리를 나타냅니다. 황경는 0°에서 360° 범위의 도(度)로 표시되며, 황도를 중심으로 한 360° 원은 1년을 나타냅니다. 따라서 물체의 황경이 90°인 경우, 이는 물체가 황도 제 1점에서 동쪽으로 황도 주위의 4분의 1에 위치한다는 것을 의미합니다.

황도 좌표계는 천체의 궤도 경로와 일치하기 때문에 태양계 내 천체의 위치를 찾고 추적하는 데 특히 유용합니다. 관측 천문학, 우주선 항법, 행성 합 및 일식과 같은 현상을 계산하는 데 널리 사용됩니다.

기타 좌표계

천문학자들은 방금 설명한 세 가지 천체 좌표계 외에도 은하계 좌표계와 은하계 간 좌표계를 사용합니다. 전자는 은하계 내의 천체를 연구하는 데 사용되며, 후자는 우주의 대규모 구조를 연구하는 데 사용됩니다. 하지만 글을 너무 복잡하게 만들지 않기 위해 여기서는 자세히 다루지 않겠습니다. 앞서 언급한 세 가지 시스템만으로도 여러분의 실제적인 필요에 충분히 부합할 것입니다.

좌표를 사용하여 객체의 위치를 찾는 방법은 무엇입니까?

Sky Tonight의 적도 격자 — Sky Tonight 앱에서 천체의 좌표를 찾고 하늘 지도에 적도 또는 방위각 격자를 오버레이할 수 있습니다.
©Vito Technology, Inc.

이제 다양한 천체 좌표계에 대해 알았으니 망원경으로 하늘에서 어떤 물체의 위치를 찾는 것이 어렵지 않을 것입니다. Sky Tonight 앱의 도움으로 그 방법을 알아보세요.

Sky Tonight이 현재 위치를 사용하는지 확인하세요. 화면 하단의 빠른 설정 패널을 탭하고 위치를 확인합니다(위치가 "장치 위치"로 설정되어 있어야 합니다).
격자를 겹치세요. 같은 패널에서 지구본 아이콘을 한 번 탭하여 하늘 지도에 적도 격자를 겹치세요. 아이콘을 두 번 탭하면 하늘 지도에 방위각 격자가 겹쳐집니다. 선택해야 하는 격자 유형은 망원경의 거치대에 따라 다릅니다.
보고자 하는 사물의 좌표를 가져옵니다. 화면 하단의 돋보기 아이콘을 탭하고 검색 필드에 물체의 이름을 입력한 다음 물체의 정보 카드를 탭합니다. 그런 다음 데이터 탭을 엽니다. 여기에서 물체의 적도 좌표(RA, Dec)와 지평 좌표(방위각, 고도)를 확인할 수 있습니다. 모든 좌표는 이미 내 위치를 기준으로 제공되므로 아무것도 변환할 필요가 없습니다! 좌표를 외우거나 적어둔 후 파란색 대상 아이콘을 탭하면 하늘 지도에서 해당 물체를 볼 수 있습니다.
이제 적도 또는 수평 좌표를 사용하여 망원경을 조준할 수 있습니다. Sky Tonight의 격자를 추가 참조로 사용하세요.

흥미로운 사실

적경

적경(RA, right ascension)이 동서 위치를 측정하는 지상 경도와 같다는 것이 이상하지 않나요? "Ascension"이라는 단어가 위도(남북 위치를 측정하는)와 훨씬 더 잘 어울린다고 생각할 수 있습니다. 사실 고대 천문학에서는 천구의 적도가 지평선에 수직인 천구의 위치를 나타내는 "right sphere"라는 용어가 있었습니다(지구의 적도에서 관측 가능). Right sphere에서 모든 천체는 수직으로 상승("ascend rightly")합니다. 따라서 물체가 RA는 원래 "right sphere"에서 상승한다는 것을 의미했습니다.

적위 = 벗어나는 것

"적위 (declination)"이라는 용어의 기원을 모른다면 낯설게 느껴질 수도 있습니다. 초기 천문학자들은 황도가 적도에서 "벗어나는" 또는 "구부러지는" (decline) 거리를 설명하기 위해 이 용어를 사용했습니다. "Declination"이라는 단어의 어근이 **"벗어나는 것"**을 의미한다는 점을 고려하면 이 용어가 이해되기 시작합니다.

춘분점은 어디에 있습니까?

적도 좌표계에서 사용되는 춘분점은 황도대 양자리에서 따온 "First Point of Aries(양자리 첫 번째 지점)"으로 명명되었습니다. 황도대의 개념이 정립되던 당시에는 3월 춘분에 태양이 천상의 적도를 지나는 지점이 양자리에 위치했습니다. 그러나 전진 현상으로 인해 양자리 첫 번째 지점은 점차 이웃 별자리인 물고기자리로 옮겨갔습니다. 따라서 논리적으로는 물고기자리의 첫 번째 점으로 이름이 바뀌어야 합니다.

우리는 J2000.0 시대에 살고 있습니다

천체 좌표는 지구 자전축의 이동으로 인해 변경됩니다. 이 전진으로 인해 춘분점이 연간 약 50.3아크초의 속도로 서쪽으로 이동하게 됩니다. 따라서 좌표 그리드도 춘분점의 이동과 함께 이동하게 됩니다. 이러한 변화를 고려하려면 **별 카탈로그와 앱을 천체의 현재 위치를 반영하는 특정 "시대"**에 맞춰 정기적으로 업데이트해야 합니다. 업데이트 프로세스는 일반적으로 50년마다 수행됩니다. 현재 대부분의 카탈로그와 앱은 2000년도에 해당하는 현시대 J2000.0 좌표를 사용합니다. 다음 대규모 업데이트는 2050년으로 예정되어 있습니다.

요약

관측 천문학에는 수평(고도 및 방위각), 적도(적위 및 적경), 황도(황위 및 황경)의 세 가지 주요 좌표계가 있습니다. 각 좌표계는 고유한 용도로 사용되며, 천문학자와 일반 천문가가 천체의 위치를 정확하게 찾고 하늘에서 천체의 움직임을 추적할 수 있도록 도와줍니다.

텍스트 제공 :Vito Technology, Inc.

주제:천문학 기초 별보기