지역별 뉴스를 확인하세요.

많이 본 뉴스

광고닫기

[박종진의 과학 이야기] 우주망원경

밤하늘에 반짝거리는 별빛을 파장 순으로 분석하면 가장 짧은 것이 감마선이고 그 다음이 X선, 자외선, 가시광선, 적외선, 전파의 순으로 늘어 놓을 수 있다. 지구의 대기층은 해로운 감마선이나 X선 등을 흡수하여 지상의 생명체를 보호한다.     짧은 파장의 빛은 그렇게 대기에 의해서 걸러지므로 감마선이나 X선을 이용하는 천체망원경은 지구의 대기권 밖에 설치할 수밖에 없다. 가시광선을 이용하는 망원경도 대기의 산란 현상 때문에 선명한 상을 얻기 힘들어서 아무래도 우주로 올려 보내는 편이 낫다. 단 긴 파장대를 쓰는 전파망원경은 지구 대기권에 영향을 받지 않으므로 지상에 설치해도 무방하다.   대표적인 우주망원경은 말할 것도 없이 허블 우주망원경이다. 1990년에 발사했는데 원래 계획은 약 10년 정도 사용하고 다시 지구에 귀환시켜서 박물관에 전시하려고 했지만, 그 동안 여러 차례 보수 공사를 한 덕에 32년이 지난 지금까지 일을 잘 하고 있다. 영화 Gravity는 허블 우주망원경을 고치러 우주에 올라가서 사고를 당한 우주인 얘기다.   여기서 라그랑주 포인트에 관한 설명이 필요하다. 천문학적인 비용이 드는 우주 산업에서 라그랑주 포인트의 이용만큼 중요한 것은 없다.   일반적으로 우주 공간은 무중력 상태라고 생각한다. 그런데 그 뜻은 지구 표면에 비해서 중력을 거의 느끼지 못한다는 말이지 중력이 전혀 없다는 말은 아니다. 태양은 물론이고 근처의 행성이나 위성의 영향을 받는다.     태양과 지구 사이에는 서로의 중력이 상쇄되는 지점이 있다. 지구에서 태양을 향해서 지구와 달 사이 거리의 4배쯤 가면 나오는 곳을 L1이라고 부른다. 만약 라그랑주 지점에 비켜나 있으면 중력이 조금이라도 세게 미치는 천체 쪽으로 끌려 가는 것을 방지하기 위해서 연료를 써야 한다.     라그랑주 포인트에서는 그런 불필요한 연료의 손실이 없기 때문에 우주의 휴게소라고 부른다. L1은 태양과 지구의 중력이 상쇄되는 곳이어서 연료 낭비 없이 임무를 수행할 수 있다. 2020년에 발사된 중국의 창어 5호가 여기에 있다.   허블 우주망원경은 주로 가시광선을 이용하지만 차세대 우주망원경이라고 불리는 제임스 웹 우주망원경은 적외선을 이용하므로 열에 아주 민감하다. L1는 태양과 지구 사이에 위치하기 때문에 열에 민감한 우주망원경을 운용할 수 없다.     반면 L2는 태양과 지구를 이은 일직선 상에서 태양의 정반대 쪽에 놓이게 되므로 태양빛이 지구에 의해 가려지게 되는 이점이 있다. 문제는 L2까지 가는데 한 달 정도 걸리기 때문에 우주왕복선을 보내서 고장 수리나 부품 교체가 불가능하다. 무슨 일이 생기면 그냥 버려야 한다. 제임스 웹 우주망원경은 지구에 의해 태양빛이 가려지는 L2에 위치한다.   그 밖에도 우주망원경의 아이디어를 처음으로 낸 스피쳐를 기리는 스피쳐 적외선 우주망원경이 있고, X선을 사용하는 찬드라 관측선, 자외선을 이용하는 GALEX, 감마선을 사용하는 INTEGRAL, 그리고 외계 행성 탐사를 주임무로 하는 TESS가 있다.     우주에는 구름도 없고 더군다나 밤낮이 없어서 언제나 관측이 가능하지만, 우주망원경을 만들어 궤도에 올리는데 천문학적인 비용이 들고 너무 먼 곳에 있으면 보수나 수리가 불가능하다. (작가)   박종진박종진의 과학 이야기 우주망원경 적외선 우주망원경 허블 우주망원경 지구 대기권

2023-04-21

[박종진의 과학 이야기] 연주시차

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)     박종진박종진의 과학 이야기 연주시차 지구의 하지 지구 대기권 반대 방향

2023-03-10

많이 본 뉴스




실시간 뉴스