[박종진의 과학 이야기] 연주시차

박종진

자칫 그럴 듯한 사자성어처럼 보이는 이 말은 먼 거리에 있는 별까지의 거리를 구할 때 사용하는 방법이다. 우리가 살고 있는 지구는 태양의 주위를 1년에 한 번씩 돈다. 사실은 지구가 태양을 완전히 한 바퀴 도는 기간을 우리가 1년으로 잡은 것이다.  
 
그러므로 지구가 태양을 돌며 그리는 원의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝, 예를 들어 춘분과 추분, 혹은 하지와 동지는 그 원에서 정확히 서로의 반대 방향에 위치한다. 어떤 별을 예로 들어 지구의 하지 때 그 별의 각도를 재고, 반 년을 기다렸다가 동지에 다시 그 별의 각도를 잰다고 하면 두 시점의 지구는 태양을 기준으로 정 반대 방향에 놓이게 된다. 게다가 우리는 지구와 태양과의 거리는 이미 알고 있기 때문에 삼각측량법에 의해서 그 별과의 거리를 구할 수 있다.
 
거꾸로 말하면 지구는 가만히 있지 않고 공전하고 있다는 사실을 말해 주는 것이다. 오랫 동안 인류는 지구가 우주의 중심이라고 생각했다. 하나님이 창조하신 이 땅이 세상의 중심이어서 태양을 비롯하여 우주 만물이 지구를 중심으로 돈다는 것이 소위 천동설이다. 코페르니쿠스와 같이 일찍 눈을 뜬 선지자들은 그렇게 생각하지 않았지만 그때까지 아직 망원경도 발명되지 않았고 천체 관측 기구도 정밀하지 않아서 정확한 측량을 할 수 없어서 반박할 수 없었다.  
 
그러다가 1838년 독일의 천문학자였던 프리드리히 베셀이 백조 자리에 있는 별 하나를 관찰하여 최초로 그 별까지의 거리를 알아내는데 성공했다. 백조 자리 별의 정확한 연주시차를 밝혀 내서 그 별까지의 거리를 알아 낸 것이다. 따지고 보면 간단한 기하 문제를 푼 것이지만 그런 생각을 했다는 것은 정말 대단한 일이 아닐 수 없다.
 

원의 내각의 합은 360°이다. 그러므로 원을 360등분 하면 중심각이 1°인 부채꼴이 된다. 다시 그 부채꼴을 3,600 등분 한다면 중심각은 1/3600도가 될 것이다. 이렇게 나온 각, 즉 1도를 3,600으로 나눈 각을 기하학에서는 1초라고 한다. 등식으로 표시하면, 1도=3600초가 된다.
 
천문학에서는 연주시차가 1초가 되는 별까지의 거리를 파섹이란 단위로 표시하기로 했다. 그러므로 연주시차를 측정해서 1초의 각도를 갖은 별까지의 거리를 1파섹이라고 하며 약 3.25 광년의 거리다. 먼 별 사이의 거리를 나타낼 때는 파섹이란 단위를 쓰면 편리하지만 태양계 내에서의 거리는 AU라고 하는 천문단위를 사용하는데 1AU는 태양에서 지구까지의 거리다.

 
그러니까 태양에서 지구보다 30배나 멀리 떨어져 있는 해왕성까지의 거리는 쉽게 30AU라고 할 수 있다. 참 간단하다. 그러므로 파섹은 별까지의 거리에 사용하고, 태양계 안에서 행성간의 거리는 AU를 쓰면 간단하고 편하다.
 
그러나 연주시차를 이용해서 별까지의 거리를 구하는데 지구 대기권의 산란 현상이 지장을 주고 또 아주 멀리 있는 별이나 은하의 거리는 연주시차가 너무 작아져서 정확히 구할 수가 없다는 단점이 있다. 현재 100파섹 정도의 거리가 연주시차를 이용해서 거리를 구할 수 있는 한계라고 한다.  
 
어쨌거나 연주시차는 아주 작은 각도를 정밀하게 측정해야 한다는 단점이 있는데 아무리 가까운 별이라도 연주시차는 1/5000도 정도라고 한다. 각도기의 1도를 5,000으로 나눌 수 있을 만큼 정밀한 관측이 필요하다는 말이다. (작가)
 
 

박종진