천구의 극
1. 개요
천구의 극은 지구의 자전축이 천구와 만나는 두 점으로, 천구 북극과 천구 남극으로 나뉜다. 천구 북극은 현재 북극성인 폴라리스 근처에 위치하며, 세차 운동으로 인해 다른 별이 북극성이 되기도 한다. 북반구에서는 북극성을 통해 천구 북극을 찾을 수 있으며, 남반구에서는 남십자성 등을 이용하여 천구 남극을 찾을 수 있다.
| 약칭 | 천극 |
|---|---|
| 영어 명칭 | celestial pole |
| 한자 명칭 | 天球의 極 |
| 정의 | 천구에서 지구 자전축이 연장되어 만나는 가상의 두 점 |
|---|---|
| 종류 | 천구의 북극 (North Celestial Pole, NCP) 천구의 남극 (South Celestial Pole, SCP) |
| 위치 | 관측자의 위치에 따라 다르게 보임 |
| 천구의 북극 | 지구의 북극에서 하늘로 뻗어 나간 가상의 점 |
| 천구의 남극 | 지구의 남극에서 하늘로 뻗어 나간 가상의 점 |
| 별자리 | 천구의 북극: 작은곰자리 근처 (Polaris, 북극성) 천구의 남극: 팔분의자리 근처 (상대적으로 눈에 띄는 별이 없음) |
| 천체의 움직임 | 천구의 극을 중심으로 모든 천체가 원을 그리며 움직이는 것처럼 보임 |
| 중요성 | 천체의 위치를 나타내는 데 중요한 기준점 |
2. 천구 북극
천구 북극은 지구 자전축이 북반구 하늘에서 천구와 만나는 지점이다. 현재 천구 북극은 폴라리스(북극성)에서 약 1도 이내에 위치해 있어, 북극성은 북쪽 방향을 찾는 중요한 지표가 된다. 폴라리스는 지평선의 북쪽 지점에 항상 위치하며, 그 고도는 관찰자의 위도와 거의 같다.
지구의 세차 운동으로 인해 천구 북극의 위치는 약 25,700년을 주기로 변한다. 현재 천구 북극은 폴라리스에 가깝지만, 약 1,000년 후에는 에라이(세페우스자리 γ별)에, 약 5,500년 후에는 알데라민(세페우스자리 α별)에 더 가까워질 것이다. 약 12,000년 후에는 베가(거문고자리 α별)가 북극성이 되겠지만, 실제 천구 북극에서는 약 6° 떨어져 있을 것이다.
2.1. 천구 북극 찾기
천구 북극은 현재 밝은 별인 폴라리스 (라틴어 stella polaris에서 유래, "극성"을 의미)에서 1도 이내에 위치해 있다. 폴라리스는 "북극성"이라고도 불리며, 북반구에서 항해에 유용하게 사용된다. 폴라리스는 항상 지평선의 북쪽 지점 위에 있고, 그 고도는 항상 관찰자의 지리적 위도와 거의 같기 때문이다(물론 북반구에서만 볼 수 있다).
폴라리스가 천구 북극에 가까이 있는 기간은 25,700년의 세차 운동 주기에서 매우 짧다. 앞으로 약 1,000년 동안은 좋은 근사값을 유지할 것이며, 그 후에는 극이 알라이(감마 세페이)에 더 가까워질 것이다. 약 5,500년 후에는 극이 알데라민 (알파 세페이) 위치 근처로 이동하고, 12,000년 후에는 베가 (알파 리레)가 "북극성"이 되겠지만, 실제 천구 북극에서 약 6도 떨어져 있을 것이다.
북반구에서 폴라리스를 찾으려면 북쪽을 바라보고 큰곰자리와 작은곰자리를 찾는다. 큰곰자리의 "국자" 부분에서 국자 바깥쪽 가장자리에 있는 두 별이 국자 밖으로 위로 향하는 선을 형성한다고 상상한다. 이 선은 작은곰자리 손잡이 끝에 있는 별을 가리키는데, 이 별이 바로 북극성인 폴라리스이다.
2.2. 역사 속 천구 북극
지구의 세차 운동으로 인해 천구 북극의 위치는 약 25,700년을 주기로 변한다. 현재 천구의 북극은 폴라리스에서 1° 이내의 위치에 있어, 천측 항법 등에서 방위 측정에 사용되는 편리한 북극성으로 일반적으로 알려져 있다. 폴라리스는 항상 지평선의 북쪽에 있을 뿐만 아니라, 항상 관측자의 지리적 위도와 동일한 고도로 보인다.
폴라리스가 천구의 북극 부근에 있는 것은 세차 운동의 약 25,700년 주기 중 극히 일부에 불과하다. 폴라리스는 약 1,000년 후까지 천구의 북극 부근에 머무르지만, 그 무렵에는 천구의 북극은 에라이 (세페우스자리 γ별)에 가까워진다. 약 5,500년 후에는 천구의 북극은 알데라민 (세페우스자리 α별)에 가까워지고, 12,000년 후에는 베가 (거문고자리 α별)가 북극성이 된다 (단, 천구의 북극에서 약 6° 떨어진다).
북반구에서 폴라리스를 찾으려면 북쪽을 바라보고 큰곰자리와 작은곰자리를 찾으면 된다. 큰곰자리의 "국자" 부분에서 국자의 바깥쪽 가장자리에 있는 두 별이 국자 밖으로 위로 향하는 선을 형성한다고 상상하면, 이 선은 작은곰자리의 손잡이 끝에 있는 별, 즉 북극성인 폴라리스를 가리킨다.
3. 천구 남극
천구 남극은 지구의 자전축이 남반구 하늘에서 천구와 만나는 지점이다. 남극은 남반구에서만 볼 수 있으며, 희미한 별자리인 팔분의자리에 위치한다. 시그마 옥탄티스는 남극성으로 확인되었으나, 극에서 1° 정도 떨어져 있고 5.5등급으로 맑은 밤에도 간신히 보인다.
3.1. 천구 남극 찾기
남반구에서 천구 남극을 찾는 방법은 다음과 같다.
* 남십자자리 이용: 남십자성 (Crux)과 두 개의 "가리키는 별" (알파 센타우리, 베타 센타우리)을 이용한다. 가크룩스(감마 크루시스)에서 아크룩스(알파 크루시스)까지 가상의 선을 긋고 이 선을 하늘을 따라 연장한다. 십자성의 좁은 끝이 가리키는 방향으로 십자성의 긴 축 길이의 4.5배만큼 가거나, 두 개의 가리키는 별을 선으로 연결한 다음 이 선을 반으로 나누고, 수직으로 하늘을 가로지르는 다른 가상의 선을 남십자성에서 그은 선과 만날 때까지 그린다. 이 지점은 남쪽 하늘의 극에서 5~6도 떨어져 있다. 남십자성과 극 사이에는 중요한 밝은 별이 거의 없지만, 파리자리는 남십자성 바로 아래에서 비교적 쉽게 인식할 수 있다.
* 카노푸스와 아케르나르 이용: 카노푸스 (하늘에서 두 번째로 밝은 별)와 아케르나르를 사용한다. 이 별들을 꼭짓점으로 하여 큰 정삼각형을 만든다. 이때, 정삼각형의 세 번째 꼭짓점은 아케르나르에서 시계 방향으로, 카노푸스에서 시계 반대 방향으로 위치해야 하며, 이 꼭짓점이 바로 남쪽 천구 극이다. 카노푸스가 아직 뜨지 않았다면, 2등성인 공작자리 알파를 사용하여 아케르나르와 극점을 잇는 삼각형을 만들 수도 있다.
* 마젤란 은하 이용: 달이 없는 맑은 밤에 남반구 하늘에 있는 대마젤란 은하와 소마젤란 은하를 사용한다. 이 "구름"들은 실제로 왜소 은하이며 은하수 근처에 있다. 정삼각형을 만들고, 세 번째 꼭짓점은 남극이다. 극은 소마젤란 은하에서 시계 방향으로, 대마젤란 은하에서 반시계 방향으로 배치해야 한다.
* 시리우스와 카노푸스 이용: 하늘에서 가장 밝은 별인 시리우스에서 두 번째로 밝은 별인 카노푸스를 잇는 선을 같은 거리만큼 연장하면 천구의 극에서 몇 도 이내의 지점에 도달한다. 즉, 카노푸스는 시리우스와 천구의 극의 중간 지점에 있다.
천구의 남극은 팔분의자리에 있으며, 남반구에서만 볼 수 있다. 팔분의자리 σ별이 남극성으로서 천구의 남극에서 1° 정도 떨어진 곳에 있지만, 5.5 등급의 밝기이므로 맑은 밤에도 거의 볼 수 없다.