태양의
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1. 개요
헬리오미터는 천체의 각 직경이나 두 별 사이의 거리를 정밀하게 측정하는 데 사용되는 천문학적 기기이다. 분할된 대물렌즈를 사용하여 이중 이미지를 생성하며, 마이크로미터 나사를 통해 정밀한 각도 측정이 가능하다. 1743년 분할 대물렌즈가 처음 사용되었으며, 1820년 이전 요제프 폰 프라운호퍼가 무색 렌즈를 가진 현대적 헬리오미터를 제작했다. 프리드리히 빌헬름 베셀은 1838년 프라운호퍼 헬리오미터를 사용하여 별의 시차를 최초로 성공적으로 측정했다. 헬리오미터는 당시 다른 망원경에 비해 넓은 시야와 대기 난류 극복 등의 장점을 가졌다.
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| 태양의 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 천문 측정 기기 |
| 용도 | 작은 각도 측정 |
| 활용 분야 | 항성의 시차 측정 쌍성의 각거리 및 위치 각도 측정 태양의 직경 측정 |
| 상세 정보 | |
| 작동 원리 | 대물렌즈 분할 및 이미지 이동 |
| 측정 대상 | 두 별 사이의 각거리 |
| 각거리 측정 능력 | 1/1000초까지 측정 가능 |
| 역사 | |
| 개발 목적 | 태양의 직경 정밀 측정 |
| 어원 | 그리스어 helios (태양) + metron (측정) |
| 주요 활용 | |
| 초기 활용 | 행성 거리 측정 |
| 대표적인 활용 예 | 1838년 프리드리히 빌헬름 베셀의 백조자리 61까지의 거리 측정 항성의 시차 결정 항성의 위치 정밀 측정 |
2. 역사
헬리오미터는 천체의 겉보기 지름이나 천체 간 각거리를 정밀하게 측정하기 위해 개발된 천문 기기이다. 18세기 실스톤의 서빙턴 세이버리, 피에르 부게, 존 돌런드 등의 기여를 통해 초기 형태가 개발되었고,[1][2] 19세기 요제프 폰 프라운호퍼에 의해 현대적인 형태로 발전했다.[1] 특히 프리드리히 빌헬름 베셀은 1838년 프라운호퍼 헬리오미터를 사용하여 61 Cygni 별의 항성 시차를 최초로 성공적으로 측정하였는데,[3] 이는 별까지의 거리를 알아낸 중요한 과학적 성과로 평가받는다.[4][5]
2. 1. 초기 역사
시리아 아랍 천문학자 무아야드 알딘 알우르디는 자신의 저서에서 "두 개의 구멍이 있는 기구"라는 장치를 묘사했는데, 이를 사용하여 태양과 달의 겉보기 지름을 측정하고 관찰했다.[2]분할 대물렌즈의 최초 적용과 천문 측정에서 이중 이미지의 사용은 1743년 실스톤의 서빙턴 세이버리에 의해 이루어졌다. 피에르 부게는 1748년 필라 마이크로미터의 도움 없이, 동일한 초점의 두 대물렌즈 사이 거리를 변경하여 이중 이미지로 측정하는 개념을 창안했다.[1]
존 돌런드는 1754년 세이버리의 분할 대물렌즈 아이디어와 부게의 측정 방식을 결합하여 최초의 실용적인 헬리오미터를 제작했다. 요제프 폰 프라운호퍼는 1820년 이전에 무색 분할 대물렌즈를 가진 최초의 현대식 헬리오미터를 제작한 것으로 알려져 있다.[1] 항성 시차의 최초 성공적인 측정은 1838년 프리드리히 빌헬름 베셀이 프라운호퍼 헬리오미터를 사용하여 61 Cygni 별에 대해 수행했다.[3] 이때 사용된 것은 쾨니히스베르크 천문대의 약 15.75cm 구경 프라운호퍼 헬리오미터였으며, 요제프 폰 프라운호퍼의 회사에서 제작되었으나 프라운호퍼 본인은 이 기기가 베셀에게 전달되는 것을 보지 못했다.[4][5] 헬리오미터는 사용하기 어려웠지만, 당시 다른 대형 굴절 망원경에 비해 시야가 넓었고, 측정 시 천문학적 시상과 같은 대기 난류의 영향을 필라 마이크로미터보다 잘 극복하는 장점이 있었다.[5]
2. 2. 헬리오미터의 발전
시리아의 아랍 천문학자 무아야드 알딘 알우르디는 자신의 저서에서 "두 개의 구멍이 있는 기구"라는 장치를 설명했는데, 이 기구로 태양과 달의 겉보기 지름을 측정하고 관찰했다.[2]분할 대물렌즈를 처음으로 적용하고 천문 측정에 이중 이미지를 사용한 것은 1743년 실스톤의 서빙턴 세이버리로 여겨진다. 1748년 피에르 부게는 필라 마이크로미터 없이, 초점이 같은 두 개의 대물렌즈 사이 거리를 조절하여 이중 이미지로 측정하는 개념을 고안했다.[1]
1754년 존 돌런드는 세이버리의 분할 대물렌즈 아이디어와 부게의 측정 방식을 결합하여 최초의 실용적인 헬리오미터를 만들었다. 요제프 폰 프라운호퍼는 1820년 이전에 무색 분할 대물렌즈를 사용한 최초의 헬리오미터, 즉 현대적인 형태의 헬리오미터를 제작한 것으로 알려져 있다.[1] 별까지의 거리를 재는 항성 시차를 최초로 성공적으로 측정한 것은 1838년 프리드리히 빌헬름 베셀이었다. 그는 프라운호퍼 헬리오미터를 사용하여 61 Cygni 별의 시차를 측정했다.[3] 이 헬리오미터는 요제프 폰 프라운호퍼의 회사에서 제작한 쾨니히스베르크 천문대의 약 15.75cm 구경 프라운호퍼 헬리오미터였으나, 프라운호퍼는 이 기기가 베셀에게 전달되는 것을 보지 못하고 사망했다.[4][5] 헬리오미터는 사용하기 까다로웠지만, 당시 다른 대형 굴절 망원경보다 시야가 넓었고, 필라 마이크로미터보다 대기 난류(천문학적 시상)의 영향을 덜 받는다는 장점이 있었다.[5]
2. 3. 베셀의 항성 시차 측정
항성 시차를 측정하려는 노력은 헬리오미터의 발전과 함께 이루어졌다. 헬리오미터는 분할된 대물렌즈를 이용하여 천체 사이의 작은 각거리를 정밀하게 측정하는 도구이다. 분할 대물렌즈를 천문 측정에 처음 적용한 것은 1743년 실스톤의 서빙턴 세이버리로 알려져 있으며, 1748년 피에르 부게는 두 개의 대물렌즈 사이 거리를 조절하여 이중 이미지로 측정하는 방식을 고안했다.[1] 1754년 존 돌런드는 이 두 아이디어를 결합하여 실용적인 헬리오미터를 제작했다.[1] 이후 요제프 폰 프라운호퍼는 1820년 이전에 무색 분할 대물렌즈를 사용한 현대적인 헬리오미터를 만들었다.[1]프리드리히 빌헬름 베셀은 1838년, 프라운호퍼가 제작한 헬리오미터를 사용하여 61 Cygni 별의 항성 시차를 측정하는 데 최초로 성공했다.[3] 이는 별까지의 거리를 실제로 측정한 첫 사례였다. 베셀이 사용한 기기는 쾨니히스베르크 천문대의 약 15.75cm 구경 프라운호퍼 헬리오미터였다.[4][5] 비록 프라운호퍼 자신은 이 기기가 베셀에게 전달되는 것을 보지 못했지만, 이 헬리오미터는 당시의 다른 대형 굴절 망원경에 비해 몇 가지 장점을 가지고 있었다. 사용하기는 다소 어려웠지만, 더 넓은 시야를 제공했으며, 특히 필라 마이크로미터에 비해 대기 난류로 인한 천문학적 시상의 영향을 덜 받는다는 이점이 있었다.[5]
2. 4. 헬리오미터의 장점
프리드리히 빌헬름 베셀이 항성 시차 측정에 사용한 요제프 폰 프라운호퍼 제작의 헬리오미터는 사용하기 어려운 점도 있었지만, 당시의 다른 대형 굴절 망원경과 비교했을 때 몇 가지 중요한 장점을 가지고 있었다. 우선, 더 넓은 시야를 제공하여 관측 대상을 찾고 비교하는 데 유리했다. 또한, 필라 마이크로미터를 사용할 때보다 천문학적 시상으로 인한 대기 난류의 영향을 덜 받으면서 정밀한 측정을 수행할 수 있었다.[5]3. 작동 원리
헬리오미터의 기본적인 작동 원리는 망원경의 광학 경로에 분할된 요소를 넣어 이중 이미지를 만드는 것이다. 이 분할된 요소 중 하나를 마이크로미터 나사로 정밀하게 움직여 각도를 측정한다.
가장 간단한 방식은 대물렌즈를 반으로 나누는 것이다. 한쪽 절반은 고정하고, 다른 쪽 절반은 마이크로미터 나사에 연결하여 렌즈가 잘린 지름 방향을 따라 움직일 수 있게 한다.
예를 들어, 태양의 지름을 측정하는 과정은 다음과 같다:
# 먼저 마이크로미터를 조정하여 태양 원반의 두 이미지가 완전히 겹치도록 한다. 이 위치가 측정의 기준점("0" 위치)이 된다. 이때 분할된 렌즈는 사실상 하나의 렌즈처럼 작동한다.
# 다음으로, 마이크로미터를 다시 조정하여 두 개의 태양 이미지 가장자리가 서로 정확히 맞닿도록 한다.
# 처음 0점 위치에서의 마이크로미터 값과 두 번째 위치에서의 마이크로미터 값의 차이가 바로 태양의 각지름이 된다.
비슷한 원리로, 가까이 있는 두 별 A와 B 사이의 겉보기 거리를 측정할 수도 있다:
# 먼저 두 별의 이미지가 서로 겹치도록 마이크로미터를 조정한다.
# 그 다음, 한 이미지 속의 별 A가 다른 이미지 속의 별 B와 정확히 일치하도록 마이크로미터를 조정한다.
# 이때 얻어진 두 마이크로미터 값의 차이가 두 별 사이의 겉보기 거리, 즉 각거리가 된다.
참조
[1]
서적
Heliometer
[2]
서적
History Of Science And Technology In Islam Fuat Sezgin
http://archive.org/d[...]
2011
[3]
서적
Introductory Astronomy & Astrophysics
Saunders College Publishing
1998
[4]
웹사이트
Photos
http://www.klima-luf[...]
2015-08-16
[5]
서적
Parallax: The Race to Measure the Cosmos
https://books.google[...]
Henry Holt and Company
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