지평좌표계
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1. 개요
지평좌표계는 천구 좌표계의 하나로, 천구를 지평선을 기준으로 상반구와 하반구로 나누어 천체의 위치를 나타낸다. 천구 지평선을 기준으로 물체의 고도와 방위각을 사용하여 천체의 위치를 특정하며, 관찰자의 위치에 따라 고도와 방위각 값이 달라진다. 지평좌표계는 천체의 출몰 시간을 결정하는 데 유용하며, 북반구 관찰자는 방위각을 통해 천체의 고도 변화를 파악할 수 있다.
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| 지평좌표계 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 천구 좌표계 |
| 중심 | 관측자 |
| 기본 평면 | 수평선 |
| 극 | 천정과 천저 |
| 주원점 | 수평선의 북점 또는 남점 |
| 좌표 | 고도와 방위각 |
| 좌표 | |
| 고도 (altitude, alt) | 수평선 위쪽으로의 각거리. 0°에서 +90° (천정) 사이의 값을 가짐. |
| 방위각 (azimuth, az) | 천체의 수평선을 따라 잰 각거리. 북쪽에서 시계 방향으로 0°에서 360°까지 측정. 때로는 남쪽을 기준으로 하기도 함. |
| 장점 | |
| 직관성 | 관측자의 위치를 기준으로 하기 때문에 천체의 위치를 쉽게 파악할 수 있음. |
| 간편성 | 간단한 도구로도 천체의 고도와 방위각을 측정할 수 있음. |
| 단점 | |
| 좌표 변화 | 천체의 고도와 방위각은 시간이 지남에 따라, 그리고 관측자의 위치에 따라 постійно 변함. 따라서 특정 천체의 위치를 나타내는 데 абсолютный не підходить. |
| 관측 제약 | 건물, 산 등 지형지물에 의해 관측이 제한될 수 있음. |
| 활용 | |
| 천문 항법 | 항해나 항공에서 천체의 위치를 이용하여 자신의 위치를 파악하는 데 사용됨. |
| 인공위성 추적 | 지상에서 인공위성의 위치를 추적하는 데 사용됨. |
| 아마추어 천문 관측 | 간단한 천체 망원경으로 천체를 관측하는 데 사용됨. |
2. 정의
이 천구 좌표계는 하늘을 두 개의 반구로 나눕니다. 물체가 지평선 위에 있어 보이는 상반구와, 지평선 아래에 있어 지구에 가려져 볼 수 없는 하반구입니다. 반구를 나누는 대원을 '''천구 지평선'''이라고 부르며, 이는 천구상에서 평면이 국소 중력 벡터에 수직인 대원으로 정의됩니다. 실제로는 지평선을 잔잔한 액체 표면, 예를 들어 수은 풀에 접선하는 평면으로 정의할 수 있습니다. 상반구의 극을 천정이라고 합니다. 하반구의 극을 천저라고 합니다.
다음은 두 개의 독립적인 수평 각좌표입니다.
- 고도 (alt.), 때로는 앙각 (el.) 또는 겉보기 높이라고도 하며, 물체와 관찰자의 국소 지평선 사이의 각도입니다. 보이는 물체의 경우, 0°에서 90° 사이의 각도입니다.
- 방위각 (az.)은 지평선 주위의 물체 각도로, 일반적으로 진북에서 동쪽으로 증가하는 방향으로 측정됩니다. 예를 들어, 유럽 남방 천문대(ESO)의 FITS 규칙에서는 남쪽에서 서쪽으로 증가하는 방향으로 측정하거나, 슬론 디지털 스카이 서베이(Sloan Digital Sky Survey)의 FITS 규칙에서는 남쪽에서 동쪽으로 증가하는 방향으로 측정하는 경우가 있습니다.
수평 좌표계는 ''지심 좌표계''와 혼동해서는 안 됩니다. 수평 좌표는 관찰자의 방향을 정의하지만 원점의 위치는 정의하지 않으며, 지심 좌표는 지구 중심 천구 기준계와 대조적으로 지구 표면의 원점 위치를 정의합니다.
3. 일반적인 특징
지평 좌표계는 별이 아닌 지구의 특정 위치에 고정되어 있다. 따라서 하늘에 있는 물체의 고도와 방위각은 시간이 지남에 따라 변하며, 물체는 지구 자전에 따라 하늘을 가로질러 이동하는 것처럼 보인다. 또한, 지평 좌표계는 관찰자의 국지적 지평선을 기준으로 정의되므로, 지구상의 다른 위치에서 동시에 관찰되는 동일한 물체는 서로 다른 고도와 방위각 값을 갖게 된다.
지평선의 사방위는 유용한 참조가 되는 특정 방위각 값을 갖는다.
| 사방위 | 방위각 |
|---|---|
| 북 | 0° |
| 동 | 90° |
| 남 | 180° |
| 서 | 270° |
3. 1. 특수한 경우
지평 좌표는 하늘에 있는 물체의 출몰 시간을 결정하는 데 매우 유용하다. 물체의 고도가 0°일 때, 그것은 지평선에 있다. 그 순간 고도가 증가하면 뜨는 것이고, 고도가 감소하면 지는 것이다. 그러나 천구의 모든 물체는 항상 서쪽으로 보이는 일주 운동의 영향을 받는다.북반구 관찰자는 천체의 방위각을 고려하여 고도가 증가하는지 감소하는지를 결정할 수 있다.
- 방위각이 0°와 180° 사이(북-동-남)이면, 물체는 뜨고 있는 것이다.
- 방위각이 180°와 360° 사이(남-서-북)이면, 물체는 지고 있는 것이다.
다음과 같은 특수한 경우가 있다.
- 북극에서 보면 모든 방향이 남쪽이고, 남극에서 보면 모든 방향이 북쪽이므로, 두 위치 모두에서 방위각은 정의되지 않는다. 두 극에서 볼 때, 별(또는 고정된 적도 좌표를 가진 모든 물체)은 고도가 일정하므로 뜨거나 지지 않는다. 태양, 달, 행성은 극에서 볼 때 1년 동안 적위가 끊임없이 변하기 때문에 뜰 수도 있고 질 수도 있다.
- 적도에서 보면, 천구 극에 있는 물체는 지평선에 고정된 채로 고정된 지점에 머무른다.
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