밤하늘
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1. 개요
밤하늘은 달빛과 인공 조명을 제외하고는 어둡게 보이는 하늘을 의미하며, 밤하늘의 밝기는 대기광, 간접적인 태양광 산란, 별빛 산란, 빛 공해 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 밤하늘에서는 별, 행성, 달, 혜성 등 다양한 천체를 관측할 수 있으며, 별자리를 통해 특정 별들의 위치를 파악할 수 있다. 밤하늘은 별들의 고유 운동과 변광성 변화, 태양계 천체의 변화, 그리고 안드로메다 은하와의 충돌과 같은 우주적 현상으로 인해 시간이 지남에 따라 변화한다.
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- 하늘 - 맑음
맑음은 운량이 적고 강수 현상이 없는 기상 상태를 의미하며, 일기 예보에서는 쾌청이나 옅은 흐림을 포함하고, '해' 마크로 표현되며, 때로는 악천후 속 '유사 맑음'으로 나타나고, 일본 문화의 '하레'와 관련되며, 하늘의 색은 관측자에 따라 다르게 인식될 수 있다. - 관측천문학 - 천정
천정은 관측자의 머리 바로 위 천구상의 점으로, 천정각 측정의 기준 방향으로 사용되며, 태양의 위치, 기블라 관측, 천정 망원경, 천체항해, 그리고 지심 천정과 측지 천정의 구분에 활용된다. - 관측천문학 - 달의 위상
달의 위상은 달이 지구 주위를 공전하면서 태양과의 상대적 위치 변화에 따라 삭, 상현달, 망, 하현달 등의 다양한 형태로 나타나며, 약 29.5일의 주기로 변화하고 달력, 전통 문화 등 다양한 분야에서 활용된다.
| 밤하늘 | |
|---|---|
| 밤하늘 | |
 | |
| 개요 | |
| 설명 | 밤하늘은 천체가 보이는 밤에 보이는 하늘이다. |
| 가시성 | 밤하늘의 일부는 계절과 위도에 따라 보인다. |
| 빛의 오염 | 도시 지역에서는 빛 공해로 인해 별이 거의 보이지 않지만, 시골 지역에서는 더 많은 별을 볼 수 있다. |
| 천체 | |
| 보이는 것 | 밤하늘에서 보이는 천체는 달, 행성, 별 등이 있다. 유성과 같은 현상도 볼 수 있다. |
| 연구 | 밤하늘은 천문학 연구의 주요 대상이다. 망원경, 전파망원경 등을 사용한다. |
| 문화 | |
| 중요성 | 밤하늘은 예로부터 인류에게 영감과 경외심을 주었으며, 신화와 종교의 중요한 요소였다. |
| 활용 | 항해나 달력 제작 등 실용적인 목적으로도 활용되었다. |
| 기타 | |
| 관련 주제 | 별자리 천문학 우주 밤 |
2. 밤하늘의 밝기
밤하늘의 밝기 강도는 시간에 따라 크게 변하며, 밝기에 영향을 미치는 주요 원인 또한 달라진다. 달빛이나 인공적인 빛 공해가 없는 밤에도 하늘은 완전히 어둡지 않다.
2. 1. 밝기에 영향을 미치는 요소
달빛과 도시의 불빛이 없는 밤에도 하늘이 완전히 어둡지 않다는 사실은 쉽게 관찰할 수 있다. 만약 하늘이 절대적으로 어둡다면 하늘을 배경으로 물체의 실루엣을 볼 수 없을 것이다.밤하늘의 밝기 강도는 하루 동안 크게 변하며 주요 원인 또한 다르다. 낮에는 태양이 지평선 위에 있을 때 태양광의 직접적인 산란(레일리 산란)이 빛의 압도적으로 지배적인 원인이다.
일몰과 일출 사이의 시간인 황혼에는 상황이 더 복잡하며, 태양이 지평선 아래로 얼마나 내려갔는지에 따라 다음과 같이 세 부분으로 나뉜다.
| 구분 | 태양 고도 | 설명 |
|---|---|---|
| 시민 박명 | 0° ~ -6° | 해질녘 직후 시작하여 태양이 지평선 아래 6°에 도달하면 종료된다. |
| 항해 박명 | -6° ~ -12° | 시민 박명 이후, 태양이 해당 고도 범위에 있을 때이다. |
| 천문 박명 | -12° ~ -18° | 항해 박명 이후, 태양이 해당 고도 범위에 있을 때이다. |
태양이 지평선 아래로 18° 이상 내려가면 하늘은 일반적으로 최소 밝기를 얻는다. 이때 하늘의 본질적인 밝기의 원인으로는 대기광, 간접적인 태양광 산란, 별빛 산란, 그리고 인공적인 빛 공해 등을 들 수 있다.
2. 2. 황혼
밤하늘의 밝기 강도는 하루 동안 크게 변하며 주요 원인 또한 다르다. 일몰과 일출 사이의 시간인 황혼에는 상황이 더 복잡해지며, 태양이 지평선 아래로 얼마나 내려갔는지에 따라 6° 간격으로 세 부분으로 나뉜다.해 질 녘 이후에는 시민 박명이 시작되어 태양이 지평선 아래로 6° 이상 내려갈 때 끝난다. 그 다음은 태양이 −6°와 −12°의 고도에 도달하는 항해 박명이 이어지고, 그 후 −12°에서 −18°까지의 기간으로 정의되는 천문 박명이 이어진다. 태양이 지평선 아래로 18° 이상 내려가면 하늘은 일반적으로 최소 밝기를 얻는다.
3. 밤하늘에서 볼 수 있는 것들
밤하늘에서는 다양한 천체와 천문 현상을 관찰할 수 있다. 하늘의 상태, 특히 빛 공해의 정도에 따라 맨눈으로 볼 수 있는 대상의 종류와 수가 달라진다.
밤하늘에서 가장 먼저 눈에 띄는 것은 수많은 별이다. 이 별들은 밤하늘에 무수히 흩어져 있는 것처럼 보이며, 때로는 특정한 모양을 이루어 별자리로 불리기도 한다. 태양계의 행성들도 밤하늘에서 볼 수 있는데, 별과 달리 하늘에서 위치를 조금씩 바꾸며 움직인다.
밤하늘에서 가장 크고 밝게 보이는 천체는 달이다. 달은 주기적으로 모양이 변하는 달의 위상 변화를 보여준다. 드물게는 긴 꼬리를 가진 혜성이나, 짧은 순간 하늘을 가로지르는 빛줄기인 유성(별똥별)도 관찰할 수 있다.
매우 어둡고 맑은 밤에는 우리 은하인 은하수가 희미한 빛의 띠처럼 하늘을 가로지르는 장관을 볼 수도 있으며, 남반구에서는 마젤란 은하와 같은 외부 은하도 관측 가능하다. 때로는 황도광이나 게겐샤인과 같이 행성간 먼지에 의해 발생하는 희미한 빛 현상도 볼 수 있다.
그 밖에도 인공위성이 별처럼 밤하늘을 가로지르거나, 멀리 항공기가 불빛을 깜박이며 날아가는 모습도 볼 수 있다.
3. 1. 별자리
밤하늘을 볼 때 구름, 공기 오염, 습도, 빛 공해 등의 조건에 따라 맨눈으로 보이는 별의 수는 달라진다. 아주 어두운 하늘에서는 수백 개에서 수만 개의 하얀 점처럼 보이는 별들과 함께 희미한 성운이나 빛의 구름을 관찰할 수 있다.[5] 고대 사람들은 별들이 모두 지구로부터 같은 거리에 있는 거대한 돔에 붙어 있다고 생각하기도 했다. 이는 별들이 너무 멀리 떨어져 있어 입체 시로 그 깊이를 알 수 없었기 때문이다. 별들은 실제로는 파란색(뜨거운 별)부터 붉은색(차가운 별)까지 다양한 색을 띠지만, 우리 눈에는 대부분 하얗게 보인다. 이는 별빛이 너무 희미하여 색깔을 감지하는 원추 세포보다는 빛의 밝기만 감지하는 간상 세포를 주로 자극하기 때문이다. 특히 아주 어둡거나 희미한 천체를 볼 때는, 직접 보지 않고 눈의 주변부로 보는 주시 외 시야 방법이 도움이 될 수 있다.
밤하늘에는 별이 너무 많고, 어떤 별을 셌는지 표시할 방법도 없기 때문에 맨눈으로 별의 개수를 정확히 세는 것은 불가능하다. 또한 관찰자가 어디를 보는지에 따라 더 희미한 별들이 보이거나 사라지기도 하여, 마치 밤하늘이 수많은 별들로 가득 찬 광대한 밭처럼 느껴지게 한다.
별 관측은 도시의 불빛에서 멀리 떨어진 어두운 곳에서 하는 것이 가장 좋다. 어둠에 눈이 완전히 적응하는 데는 몇 분 정도의 시간이 필요하며, 한번 적응된 상태를 유지하는 것이 중요하다. 주변이 매우 어두워지면 땅 위의 물체를 식별하기 어려워진다. 이때 붉은색 빛을 내는 손전등을 사용하면 어둠 적응 상태를 깨뜨리지 않으면서 별 지도나 망원경 부품을 확인할 수 있다.
별자리 그림은 별을 관찰하는 사람들이 별자리나 다른 천체들을 쉽게 찾을 수 있도록 돕기 위해 만들어졌다. 별자리를 이루는 별들은 보통 주변의 다른 별들보다 밝기 때문에 눈에 잘 띈다. 여러 문화권에서는 밤하늘에 무작위로 흩어져 있는 듯한 별들을 서로 다른 방식으로 묶어 다양한 별자리를 만들어냈다. 별자리를 만들 때는 각 별까지의 실제 거리는 고려하지 않고, 마치 모든 별이 하늘이라는 돔 위에 찍힌 점들인 것처럼 생각했다.
오리온자리는 밤하늘에서 가장 눈에 띄고 알아보기 쉬운 별자리 중 하나이다.[6] 북두칠성(다른 여러 이름으로도 불림)은 북쪽 하늘의 북극성을 가리키는 길잡이 역할을 하기 때문에, 북반구에서는 항해에 중요한 도움을 준다.
북극성은 지구의 자전축과 거의 같은 방향에 위치하여 특별한 의미를 지닌다. 이 때문에 다른 별들이 밤 동안 또는 계절에 따라 하늘에서 움직이는 것처럼 보이는 것과 달리, 북극성은 거의 한 자리에 머물러 있는 것처럼 보인다.
3. 2. 행성
행성(Planet)은 '방랑자'라는 그리스어 단어에서 유래했다. 행성은 매일 조금씩 별들 사이를 이동하며 태양 주위를 공전하는데, 각 행성의 공전 주기에 따라 하늘에서 독특한 경로(루프)를 그린다.육안으로 볼 때 행성은 밝기가 변하는 빛의 점처럼 보인다. 행성 자체는 빛을 내지 않지만, 표면이나 대기에서 햇빛을 반사하거나 산란시켜 빛나는 것처럼 보인다. 따라서 태양, 행성, 지구의 상대적인 위치에 따라 행성의 밝기가 달라진다. 망원경이나 성능 좋은 쌍안경으로 관측하면 행성이 단순한 점이 아니라 둥근 원반 모양을 하고 있음을 알 수 있다. 또한, 행성 주위를 도는 위성이나 그 위성이 행성 표면에 드리우는 그림자도 관찰할 수 있다.
밤하늘에서 가장 눈에 띄는 행성은 금성이다. 금성은 다른 어떤 별보다도 밝게 빛나기 때문에, 해가 뜨기 전 동쪽 하늘이나 해가 진 후 서쪽 하늘에서 쉽게 찾을 수 있어 종종 '샛별' 또는 '저녁별'이라고 불린다. 워낙 밝기 때문에 때로는 해가 뜬 후에도 맨눈으로 볼 수 있다. 수성, 화성, 목성, 토성 역시 밤하늘에서 육안으로 관측할 수 있는 행성들이다.
3. 3. 달
달은 맨눈으로도 분화구를 볼 수 있는 하늘의 회색 원반처럼 보인다. 정확한 위치에 따라 29~33 각분을 차지하는데, 이는 팔을 뻗은 거리에서 손톱 크기와 비슷하며 쉽게 식별할 수 있다. 평균 29.53일 동안 달은 완전한 달의 위상 주기를 거친다. 사람들은 일반적으로 달을 보면서 며칠 안에 위상을 식별할 수 있다. 별과 대부분의 행성과 달리, 달에서 반사되는 빛은 낮에도 볼 수 있을 만큼 밝다.가장 멋진 달의 모습 중 일부는 일몰 또는 일출 무렵의 보름달 위상에서 나타난다. 지평선에 있는 달은 더 크게 보이게 만드는 달 착시의 영향을 받는다. 또한 대기를 통과하는 달에서 반사된 태양의 빛은 달을 주황색 및/또는 빨간색으로 보이게 한다.
3. 4. 혜성
혜성은 밤하늘에서 매우 드물게 관측된다. 혜성은 태양 빛을 반사하여 빛나며, 꼬리는 태양 반대 방향으로 뻗어 나간다. 꼬리가 보이는 혜성은 매우 드문데, 대혜성은 대략 10년에 한 번 정도 나타난다. 혜성은 꼬리를 보여줄 만큼 태양에 가까이 있을 때, 즉 해 뜨기 직전이나 해 진 직후에만 보인다.3. 5. 기타 천체 및 현상
밤하늘에서 육안으로 볼 수 있는 별의 수는 하늘의 상태, 즉 구름의 양, 공기 중의 오염 물질이나 습도, 그리고 빛 공해의 정도에 따라 크게 달라진다. 매우 어두운 하늘에서는 수백 개에서 수만 개에 이르는 별들이 흰 점처럼 보이며, 때로는 희미한 성운이나 빛의 구름과 함께 나타나기도 한다.[5] 고대 사람들은 별들이 모두 지구로부터 같은 거리에 있는 거대한 돔에 붙어 있다고 생각하기도 했는데, 이는 별들이 너무 멀리 떨어져 있어 입체 시를 통해 깊이를 감지할 수 없었기 때문이다. 별의 실제 색깔은 온도가 높은 파란색 별부터 온도가 낮은 빨간색 별까지 다양하지만, 우리 눈에는 너무 작고 희미한 빛으로 보이기 때문에 대부분 하얗게 느껴진다. 이는 어두운 곳에서 주로 활동하는 눈의 간상 세포는 자극하지만, 색깔을 감지하는 원추 세포는 충분히 자극하지 못하기 때문이다. 특히 어둡고 희미한 천체를 관찰할 때는, 보고자 하는 대상의 약간 옆을 보는 주시 외 시야 기법이 도움이 될 수 있다.
밤하늘의 별은 너무 많고, 어떤 별을 이미 세었는지 추적하기 어렵기 때문에 맨눈으로는 정확한 개수를 세는 것이 불가능하다. 또한 관찰자가 시선을 어디에 두는지에 따라 더 희미한 별들이 보였다 안 보였다 할 수 있어, 마치 밤하늘이 무한히 넓은 별밭처럼 느껴지게 만든다.
별 관측은 도시의 불빛이 없는 어두운 곳에서 가장 잘 이루어진다. 따라서 어둠에 눈이 암순응하는 것이 중요하며, 이 상태를 유지해야 한다. 눈이 완전히 어둠에 익숙해져 가장 많은 별을 볼 수 있게 되기까지는 몇 분 정도의 시간이 걸리며, 이 상태에서는 주변 지형을 분간하기 어려워진다. 이때 붉은색 손전등을 사용하면 눈의 암순응 상태를 깨뜨리지 않으면서 별 지도나 망원경 부품을 확인할 수 있다.
구름은 밤하늘의 천체를 관측하는 데 방해가 되지만, 구름의 두께에 따라 그 영향은 다르게 나타난다. 아주 얇은 권운이 달 앞을 지나갈 때는 달무리가 생길 수 있다. 그러나 별이나 행성은 너무 작거나 희미해서 이런 효과를 나타내지 못하고, 단지 구름에 가려 흐릿하게 보이거나 완전히 보이지 않게 된다. 두꺼운 구름은 천체를 완전히 가려 하늘을 검게 만들기도 하고, 때로는 도시의 불빛을 반사하여 하늘을 밝게 만들기도 한다. 구름은 비교적 가까운 거리에 있어 깊이감을 느끼게 해 줄 수도 있지만, 달빛이나 빛 공해가 없다면 구름 자체를 보기도 어렵다.
오염이 없는 지역에서 달이 없거나 지평선 아래에 있는 맑고 어두운 밤에는, 하늘을 가로지르는 희뿌연 빛의 띠인 은하수를 볼 수 있다.
남반구 하늘에서는 마젤란 은하를 볼 수 있는데, 이는 지구의 구름처럼 보일 수 있어 붙여진 이름이지만 실제로는 우리 은하 밖에 위치한 왜소 은하이다.
황도광은 해가 뜨거나 지는 지점 근처의 하늘에서 볼 수 있는 희미한 빛으로, 행성간 먼지가 태양빛을 산란시켜 발생한다.
게겐샤인은 태양의 정반대 방향 밤하늘에 나타나는 더욱 희미한 빛의 반점으로, 이 역시 행성간 먼지에 의한 태양빛의 후방 산란 때문에 생긴다.
일몰 직후나 일출 직전에는 인공위성이 하늘을 가로지르는 것을 종종 볼 수 있다. 이들은 밝기나 크기가 별과 비슷해 보이지만, 비교적 빠른 속도로 움직인다. 특히 저궤도를 도는 위성은 불과 몇 분 만에 하늘 전체를 가로지르기도 한다. 우주 쓰레기를 포함한 일부 위성은 회전하면서 움직이기 때문에 밝기가 주기적으로 변하거나 깜박이는 것처럼 보일 수 있다. 위성 플레어 현상이 발생하면 국제 우주 정거장(ISS)이나 이리듐 위성 등 일부 위성은 금성보다도 밝게 빛날 수 있다.
유성(별똥별)은 밤하늘에서 드물게 관찰되는 현상이다. 유성우가 내릴 때는 불규칙한 간격으로 분당 평균 1개 정도의 유성을 볼 수도 있지만, 평소에는 무작위로 나타난다. 가끔 매우 밝은 유성이 나타나 밤하늘을 가로지르며 밝고 순간적인 빛줄기를 만들기도 한다.
항공기 역시 밤하늘에서 볼 수 있으며, 깜박이는 항법등으로 다른 천체나 인공위성과 쉽게 구별할 수 있다.
4. 밤하늘 지도
별 관측은 도시의 불빛에서 멀리 떨어진 어두운 곳에서 가장 잘 이루어진다. 가장 많은 별을 보기 위해서는 눈이 어둠에 완전히 적응하는 것이 중요하며, 이를 위해 몇 분의 시간이 필요하다. 어둠에 적응된 상태를 유지하면서 별자리 지도나 망원경 부품을 확인해야 할 때는 어둠 순응을 방해하지 않는 붉은색 손전등을 사용하는 것이 좋다.[5] 특히 어둡고 희미한 천체를 관찰할 때는 정면으로 응시하는 대신 약간 옆으로 보는 주시 외 시야 기법이 도움이 될 수 있다.
밤하늘에는 매우 많은 별이 있으며, 어떤 별을 세었는지 추적하기 어렵기 때문에 육안으로 정확한 개수를 세는 것은 불가능하다. 관찰자의 시선에 따라 더 희미한 별들이 나타나거나 사라지기도 하여, 마치 광대한 별밭을 보는 듯한 인상을 준다.
다음은 밤하늘 관측에 사용되는 다양한 천체 지도들이다.
5. 과거, 현재 그리고 미래의 밤하늘
밤하늘은 시간이 흐르면서 여러 요인으로 변화한다. 태양계의 천체들은 계속 움직이며, 지구는 태양 주위를 공전하고 달은 지구로부터 조금씩 멀어지면서 작게 보인다. 이뿐만 아니라 별들도 고유 운동을 통해 위치가 바뀌고, 변광성처럼 밝기가 변하며, 초신성 폭발과 같은 극적인 현상도 밤하늘의 모습을 바꾼다.
아주 먼 미래, 수십억 년 후에는 국부 은하군의 모습이 극적으로 변할 것으로 예측된다. 안드로메다 은하와 우리 은하가 충돌하여 하나의 거대한 타원은하로 합쳐지는 안드로메다-은하 충돌이 일어나면 밤하늘은 지금과는 완전히 다른 모습이 될 것이다.
참조
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Paranal Nights
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Where Heaven and Earth Collide
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서적
천문학용어집
한국천문학회
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Northern Lights Centre
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