관측소
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1. 개요
관측소는 천체, 기상, 해양, 화산, 지진, 중성미자, 자기장, 중력파 등 다양한 자연 현상을 관측하고 연구하는 시설을 통칭한다. 지상 관측소는 전파 및 가시광선 영역의 전자기 스펙트럼 관측에 사용되며, 빛 공해를 피하기 위해 어두운 하늘, 맑은 날씨, 건조한 공기, 높은 고도를 갖춘 곳에 위치한다. 우주 기반 관측소는 지구 대기의 영향을 받지 않고, 항공 기반 관측소는 지상에 비해 높은 고도에서 관측할 수 있다는 장점이 있다. 이 외에도 기상 관측소는 기상 요소를, 해양 관측소는 해양 환경을, 화산 관측소는 화산 활동을, 지진 관측소는 지진을 관측하며, 중성미자, 자기장, 중력파 등을 관측하는 특수 관측소도 존재한다.
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- 관측소 - 크림 천체물리 관측소
크림 천체물리 관측소는 1900년에 설립되어 태양 활동, 행성, 혜성 등을 연구한 러시아 과학 아카데미 산하의 천문 관측소로, 다양한 망원경과 우주 마이크로파 배경 복사 연구를 통해 우주의 기원과 진화, 암흑 물질 및 암흑 에너지 연구에 기여하고 있다.
| 관측소 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 천문 관측 시설, 기상 관측 시설, 지진 관측 시설 등 |
| 목적 | 천문 현상, 기상 현상, 지진 등 다양한 자연 현상 관측 및 연구 |
| 상세 정보 | |
| 천문 관측소 | 천문학 연구를 위한 특수 건물 및 장비가 갖춰진 장소 |
| 주요 장비 | 망원경, 전파망원경, 분광기 등 |
| 기상 관측소 | 기상 현상 관측 및 자료 수집을 위한 장소 |
| 주요 장비 | 온도계, 기압계, 강우계, 풍향풍속계 등 |
| 지진 관측소 | 지진 발생 및 지진파 측정, 분석을 위한 장소 |
| 주요 장비 | 지진계 |
| 역사 | |
| 초기 관측소 | 고대 문명에서 천문 현상 관측을 위해 건설 (예: 스톤헨지) |
| 근대 관측소 | 과학 혁명 이후 정밀 관측 장비 개발과 함께 발전 |
| 역할 및 중요성 | |
| 과학 연구 | 자연 현상에 대한 이해 증진 및 새로운 지식 발견 |
| 기상 예측 | 기상 예보 정확도 향상 및 기후 변화 연구 기여 |
| 재해 감시 | 지진, 화산 폭발 등 자연 재해 감시 및 경보 시스템 운영 |
| 참고 | |
| 관련 용어 | 천문대, 기상대, 지진관측소 |
| 기타 | 다양한 분야의 관측소가 존재하며, 각 분야의 연구 발전에 기여 |
2. 천문 관측소
천문대는 천체를 관측하고 연구하는 곳이다. 천문대는 그 목적에 따라 위치천문학을 주로 하는 천문대와 천체물리학을 주로 하는 천문대로 나눌 수 있다.
천문대는 크게 우주 기반, 항공 기반, 지상 기반, 지하 기반의 네 가지 유형으로 나뉜다. 역사적으로 지상 천문대는 육분의나 스톤헨지처럼 단순한 형태였다.
천체나 천문 현상을 관측하는 시설로는 천문대가 대표적이다. 국립천문대만 해도 광학 망원경, 전파 망원경 등 다양한 종류의 망원경이 존재한다. 또한, 일본 가미오카 관측소에서는 중성미자를 관측하는 슈퍼 카미오칸데와 중력파 망원경인 KAGRA가 운영되고 있다.
2. 1. 지상 기반 천문대
지구 표면에 위치한 지상 관측소는 전파 및 가시광선 영역의 전자기 스펙트럼 관측에 사용된다. 대부분의 광학 망원경은 정밀한 기기를 외부 환경으로부터 보호하기 위해 돔 또는 유사한 구조 내에 설치된다. 망원경 돔은 관측 중에는 열리고 망원경을 사용하지 않을 때는 닫을 수 있는 슬릿 또는 지붕의 다른 개구부를 가지고 있다. 대부분의 경우, 망원경 돔의 전체 상단 부분을 회전시켜 기기가 밤하늘의 다른 부분을 관측할 수 있도록 한다. 전파 망원경은 일반적으로 돔이 없다.광학 망원경의 경우, 대부분의 지상 관측소는 빛 공해의 영향을 피하기 위해 주요 인구 밀집 지역에서 멀리 떨어져 있다. 현대적 관측소의 이상적인 위치는 어두운 하늘, 연중 맑은 밤의 높은 비율, 건조한 공기, 그리고 높은 고도를 가진 곳이다. 높은 고도에서는 지구 대기가 더 얇아져 대기 난류의 영향을 최소화하고 더 나은 천문학적 "시상"을 얻을 수 있다.[3] 현대적 관측소에 대한 위의 기준을 충족하는 지역으로는 미국 남서부, 하와이, 카나리아 제도, 안데스 산맥, 그리고 시에라 네그라와 같은 멕시코의 높은 산들이 있다.[4] 주요 광학 관측소로는 미국의 마우나 케아 천문대와 키트 피크 국립 천문대, 스페인의 로케 데 로스 무차초스 천문대, 그리고 칠레의 파라날 천문대와 세로 톨롤로 범아메리카 천문대가 있다.[5][6]
2009년에 수행된 특정 연구에 따르면, 지구상에서 지상 관측소에 가장 적합한 위치는 리지 A — 남극 대륙 동부의 중앙 부분에 있는 곳이다.[7] 이 위치는 대기 교란이 가장 적고 시야가 가장 좋다.
1933년부터 전파 망원경이 전파 천문학 분야에서 전자기 스펙트럼의 전파 영역에서 우주를 관측하기 위해 건설되었다. 이러한 기기, 또는 기기 모음은 제어 센터, 방문객 숙소, 데이터 처리 센터 및/또는 유지 보수 시설과 같은 지원 시설과 함께 "전파 관측소"라고 불린다. 전파 관측소는 전자기 간섭 (EMI)을 피하기 위해 라디오, TV, 레이더 및 기타 EMI 방출 장치로부터 멀리 떨어진 주요 인구 밀집 지역에 위치해 있지만, 광학 관측소와 달리 전파 관측소는 추가적인 EMI 차폐를 위해 계곡에 배치될 수 있다. 세계 주요 전파 관측소로는 미국 뉴멕시코의 대형 전파 간섭계, 영국의 조드렐 뱅크, 푸에르토리코의 아레시보 천문대, 오스트레일리아 뉴사우스웨일스의 파크스 천문대, 칠레의 차이난토르 고원 천문대 등이 있다. 관련 분야는 초장기선 간섭계 (VLBI)이다.
20세기 중반 이후, 매우 높은 고도에 여러 천문대가 건설되었다. 이 중 가장 크고 주목할 만한 곳은 하와이의 화산 정상 근처에 위치한 마우나 케아 천문대이다. 볼리비아의 차칼타야 천체 물리학 천문대는 1940년대 건설 이후 2009년까지 세계에서 가장 높은 영구 천문대였다.[8] 현재는 칠레 아타카마 사막의 외딴 산꼭대기에 있는 광학-적외선 망원경인 새로운 도쿄 대학교 아타카마 관측소[9]에 의해 그 기록이 깨졌다.
2. 2. 우주 기반 천문대
우주 기반 관측소는 외계 공간에 위치한 망원경 또는 기타 기기로, 많은 수가 지구 주위 궤도에 위치하고 있다. 우주 망원경은 지구 대기를 통과할 수 없어 지상 기반 망원경으로는 관측이 불가능한 전자기 스펙트럼 파장에서 천문학적 물체를 관측하는 데 사용될 수 있다. 지구 대기는 자외선, X선, 감마선에 대해 불투명하며 적외선에 대해서는 부분적으로 불투명하므로, 이러한 전자기 스펙트럼 영역에서의 관측은 지구 대기 밖의 위치에서 수행하는 것이 가장 좋다.[28] 우주 기반 망원경의 또 다른 장점은 지구 대기 상공에 위치하기 때문에 지상 기반 관측을 괴롭히는 대기 난류의 영향을 받지 않는다는 것이다.[29] 결과적으로 각분해능은 허블 우주 망원경과 같은 우주 망원경이 비슷한 구경을 가진 지상 기반 망원경보다 훨씬 더 작은 경우가 많다. 하지만 이러한 모든 장점에는 대가가 따른다. 우주 망원경은 지상 기반 망원경보다 훨씬 더 비싸게 제작된다. 또한 우주 망원경은 위치 때문에 유지 관리가 극도로 어렵다. 허블 우주 망원경은 우주 왕복선으로 정비를 받을 수 있었지만, 다른 많은 우주 망원경은 전혀 정비를 받을 수 없다.
2. 3. 항공 기반 천문대
비행 관측소는 지상 관측소보다 높은 고도에서 관측을 수행하여 지구 대기의 영향을 덜 받는다는 장점이 있다. 또한, 우주 망원경에 비해 기기를 훨씬 빠르고 저렴하게 배치, 수리, 업데이트할 수 있다. 카이퍼 비행 관측소와 SOFIA는 적외선 관측을 위해 항공기를 사용하는데, 이는 대기 중의 수증기에 흡수되는 적외선의 특성을 고려한 것이다.[1] 고고도 기구는 여러 나라에서 X선 천문학에 활용되고 있다.[1]
3. 기상 관측소
'''기상관측소'''(氣象觀測所)는 일기 예보에 필요한 기온, 강수량, 풍향, 풍속, 기압, 습도 등의 기상 요소들을 관측하는 곳이다.
다음은 기상 관측소의 예시이다.
| 설립 연도 | 관측소명 | 위치 |
|---|---|---|
| 1762년 | 크렘스뮌스터 천문대 | 오스트리아 |
| 1781년 | 호엔파이센베르크 기상 관측소 | 독일 |
| 1841년 | 콜라바 관측소 | 인도 |
| 1868년 | 칸딜리 관측소 | 튀르키예 |
| 1869년 | 뉴욕 기상 관측소 in 센트럴 파크 | 뉴욕 |
| 1883년 | 홍콩 천문대 | 홍콩 |
| 1885년 | 블루 힐 기상 관측소 | 매사추세츠 |
| 1932년 | 마운트 워싱턴 관측소 | 뉴햄프셔 |
| 1956년 | 마우나 로아 관측소 | 하와이 |
일본에서는 전국 약 60개소의 기상대나 측후소에서 기압, 기온, 습도, 풍향, 풍속, 강수량, 적설 깊이, 강설 깊이, 일조 시간, 일사량, 구름, 시정, 대기 현상 등의 기상 관측을 실시하고 있다.
4. 해양 관측소
해양 관측소는 바다의 수온, 조위, 파고, 기온, 기압, 풍향, 풍속 등을 관측하기 위한 시설이다. 대한민국에는 교본초 해양관측소, 복사초 해양관측소, 쌍정초 해양관측소, 왕돌초 해양관측소 등이 있다. 해양 관측소는 해군 및 민간 해운에 중요한 기상, 지구 자기, 조석 분야의 관측을 수행하는 과학 기관이다. 천문 관측소가 부속되어 있는 경우도 많다. 일부 해양 관측소는 해상 기상 예보, 폭풍 경고, 천문 시보 서비스, 항해 달력 및 지진학도 다룬다.
해양 관측소의 예시는 다음과 같다.
- 1676년 영국 그리니치 천문대, 런던
- 1753년 해군 왕립 연구소 및 관측소, 스페인 산 페르난도
- 1830년 미국 해군 천문대
- 1868년 독일 해양 관측소, 함부르크
- 1871-1918년 오스트리아-헝가리 폴라 해군 관측소, 현재 풀라, 크로아티아
- 1882년 빌프랑슈 해양 관측소, 프랑스
- 1908년 세인트앤드루스 생물학 연구소, 캐나다
- 2006년 유럽 다학제 해저 및 해수층 관측소 (EMSO)
5. 화산 관측소
화산관측소는 화산 활동과 화산학에 대해 관측하고 연구하는 기관이다. 하와이 화산관측소, 베수비오 관측소가 가장 잘 알려져 있다.[36]
미국 지질조사소(USGS)의 화산 재해 지원 프로그램(VDAP)과 함께 필요에 따라 배치되는 이동식 화산 관측소가 존재한다. 각 화산 관측소는 활동 예보를 전파하고, 잠재적인 화산 활동 위협을 분석하며, 화산 폭발에 대비하여 지역 사회와 협력하는 임무를 부여받는 지정된 관할 구역을 갖는다.[36]
일본 국내의 화산 관측 시설은 대학 등의 연구 기관과 기상청 등의 관측 기관에 의한 것으로 나뉜다. 연구 기관 시설은 화산의 기초 연구를 수행하기 위해, 관측 기관 시설은 화산 활동 감시를 위해 설치되어 있다.[36]
6. 지진 관측소
일본 국내의 지진 관측은 도쿄 기상대가 1884년 12월 "지진 보고 요령"을 제정하면서부터 측후소에 지진계가 정비된 이후 전국적으로 지진계에 의한 관측 체제가 갖춰져 오늘날의 기상청의 전국 지진 관측 업무로 발전해 갔다.[39] 또한, 대학이나 다양한 행정 기관 등도 다양한 방법으로 지진 조사 관측을 실시하고 있다.[40] 전국 각지에 설치된 지진계(지진 관측점)에 의해 지진 관측망이 형성되어 있다.
7. 기타 관측소
지하, 수중 또는 얼음 밑에 설치된 중성미자 관측소는 다음과 같다.
- 1998년–2003년 갈륨 중성미자 관측소
- 1999년–2006년 서드베리 중성미자 관측소
- 2003년 바이칼 심해 중성미자 망원경
- 2010년 아이스큐브 중성미자 관측소
- 2012년 헬륨 및 납 관측소(HALO)
자기 관측소는 지구 자기장의 총 강도와 방향을 표준 간격으로 정확하게 측정하는 시설이다. 지구 자기 관측소는 인위적인 교란을 피하기 위해 인간 활동에서 멀리 떨어진 곳에 위치할 때 가장 유용하며, 관측 데이터는 수십 년 동안 고정된 위치에서 지속적으로 수집된다. 자기 관측은 인터마그넷과 같은 데이터 센터를 통해 집계, 처리, 품질 검사 및 공개된다.[30][31]
자기 관측소는 다음과 같다.
- 1833년 괴팅겐 천문대, 독일
- 1840년 토론토 자기 및 기상 관측소, 캐나다
- 1842년 큐 천문대, 영국
- 1904년 에스크달뮤어 관측소, 영국
- 1961년 볼더 지구 자기 관측소, 콜로라도
중력파 관측소는 다음과 같다.
- LIGO
- 유럽 중력파 관측소(European Gravitational Observatory)
이 외에도 지축의 미세한 진동 운동을 측정하는 국제 위도 관측소 등이 있다.
참조
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