적위
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1. 개요
적위는 천구에서 천체의 위치를 나타내는 좌표계의 하나로, 지구의 위도에 대응된다. 천구의 북극은 +90°, 천구의 적도는 0°, 천구의 남극은 -90°의 적위를 갖는다. 24절기에 따른 태양의 적위는 변화하며, 춘분과 추분에는 0°로 적도에 위치하고, 하지에는 북회귀선, 동지에는 남회귀선에 위치한다. 지구 자전축의 세차 운동으로 인해 적위는 시간에 따라 변화하며, 관측자의 위도에 따라 관측 가능한 별의 범위가 달라진다.
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위도는 지구 표면의 남북 위치를 각도로 나타내며, 지구를 회전 타원체로 가정했을 때 법선과 적도면이 이루는 각으로 측정하여 적도를 0°로 북극과 남극까지 나타내고, 기후와 지리적 특징 등에 영향을 미치는 다양한 종류가 존재한다. - 각 - 등각 사상
등각 사상은 각도를 보존하는 사상으로, 2차원에서는 도함수가 0이 아닌 정칙 함수인 복소 함수가 해당되며, 3차원 이상에서는 상사 변환, 등거리 변환, 특수 등각 변환 등으로 분류되어 지도 제작, 항공우주 공학 등 다양한 분야에 응용된다.
| 적위 | |
|---|---|
| 구글 지도 | |
| 기본 정보 | |
| 종류 | 천문 좌표 |
| 체계 | 적도 좌표계 |
| 기호 | δ |
| 짝 | 적경 |
| 설명 | 천구 적도는 지구의 적도를 천구에 투영한 것과 같으며, 적위는 천구 적도로부터 천체까지의 각거리를 나타낸다. |
| 설명 | |
| 정의 | 천구 적도로부터 천체의 각거리 |
| 측정 단위 | 각도 (°, ‘, “) |
| 범위 | +90° ~ -90° (천구 북극에서 남극까지) |
| 부호 | 천구 적도 북쪽은 양수(+), 남쪽은 음수(-) |
| 관측자와 관계 | 관측자 위치와 무관 |
| 시간에 따른 변화 | 천체의 고유 운동이나 세차운동으로 인해 느리게 변화 |
| 역사 | |
| 기원 | 고대 천문학 |
| 사용 | 천체의 위치를 나타내기 위해 사용 |
| 기타 정보 | 18세기 이전의 천문학자들은 종종 적위를 '북극으로부터의 거리'라고 부르기도 하였다. |
| 활용 | |
| 사용 분야 | 천문학 천체 관측 항법 천체 목록 작성 |
| 응용 | 천체의 위치를 정확히 파악하고 추적하는 데 필수적임. |
2. 천구에서의 적위
천구는 모든 천체가 붙어 있는 가상의 구로, 지구에서 천체의 위치를 나타내는 기준으로 사용된다. 천구의 북극은 +90°, 천구의 적도는 0°, 천구의 남극은 -90°의 적위를 가진다.
천문학에서 적위는 지구의 위도와 비슷하며, 천구에 투영된 것이다. 적경은 경도에 비견된다.[3] 부호는 양수, 음수 모두 관례적으로 포함한다.
2. 1. 천구의 적도와 극
천구의 북극 적위는 +90°, 천구의 적도 적위는 0°, 천구의 남극 적위는 -90°이다.[3] 천문학에서 적위는 지구의 위도와 비슷하며, 천구에 투영된 것이다. 천구 적도 북쪽에 있는 점은 양의 적위를, 남쪽에 있는 점은 음의 적위를 갖는다. 적위는 어떤 각도 단위라도 사용할 수 있지만, 보통 도 (°), 분 (′), 초 (″) 단위의 60진법으로 측정하며, 90°는 4분원에 해당한다. 천구의 북극과 남극이 천구에서 가장 북쪽과 남쪽 지점이므로, 적위 크기는 90°를 넘지 않는다.[3]항성이 붙어 있는 천구를 생각해 보자. 천구는 지구에서 천체 위치를 나타내는 기준으로 현재도 쓰인다. 항성은 천구에 붙어서 움직이지 않는다고 가정하면, 이 천구는 지구에서 볼 때 약 23시간 56분 주기로 자전하는 것처럼 보인다.[3]
자전할 때 축이 되는 곳이 있는데, 이 지점에 있는 천체는 전혀 움직이지 않는다. 이곳이 천구의 북극과 천구의 남극이다. 작은곰자리에 있는 쪽을 천구의 북극, 팔분의자리에 있는 쪽을 천구의 남극으로 정한다. 천구 북극 적위를 +90°, 천구 남극 적위를 -90°로 한다. 북위, 남위라고 쓰면 위도와 혼동될 수 있으므로 거의 쓰지 않는다. 천구 북극에서 천구 남극 정중앙은 천구의 적도가 되며, 대원이다. 천구 적도 적위는 0°이다.[3]
3. 24절기에서의 적위
24절기에 따라 태양의 적위가 달라지며, 이는 계절 변화와 낮의 길이 변화를 일으킨다.[10] 대한민국 서울(북위 37.5°)을 기준으로, 낮의 길이 비율은 춘분과 추분에 약 50%, 하지에 약 60%, 동지에 약 40%이다.[14] 우수, 곡우, 처서, 상강은 태양의 적위가 적도와 회귀선(남회귀선·북회귀선)의 중간 지점(약 11.7°)에 위치하는 절기이다.[11][12][13]
3. 1. 태양의 적위 변화
태양의 적위는 24절기에 따라 변한다.[10] 태양의 위치는 북회귀선(+23.5°)과 남회귀선(-23.5°) 사이를 오가는데, 춘분과 추분에는 적도(0°)에 위치하며, 하지에는 북회귀선, 동지에는 남회귀선에 도달한다.| 절기 | 적위 | 태양의 위치 |
|---|---|---|
| 입춘 | -16.6° | |
| 우수 | -11.7° | 적도와 남회귀선의 중점 |
| 경칩 | -6.1° | |
| 춘분 | 0.0° | 적도 |
| 청명 | +6.1° | |
| 곡우 | +11.7° | 적도와 북회귀선의 중점 |
| 입하 | +16.6° | |
| 소만 | +20.3° | |
| 망종 | +22.7° | |
| 하지 | +23.5° | 북회귀선 |
| 소서 | +22.7° | |
| 대서 | +20.3° | |
| 입추 | +16.6° | |
| 처서 | +11.7° | 적도와 북회귀선의 중점 |
| 백로 | +6.1° | |
| 추분 | 0.0° | 적도 |
| 한로 | -6.1° | |
| 상강 | -11.7° | 적도와 남회귀선의 중점 |
| 입동 | -16.6° | |
| 소설 | -20.3° | |
| 대설 | -22.7° | |
| 동지 | -23.5° | 남회귀선 |
| 소한 | -22.7° | |
| 대한 | -20.3° |
[11][12][13]
태양이 적도와 남회귀선, 적도와 북회귀선의 중간(약 11.7°)에 위치하는 절기는 우수, 곡우, 처서, 상강이다.[11][12][13]
태양의 적위 변화는 낮의 길이 변화와 관련이 있다. 대한민국 서울(북위 37.5°) 기준으로, 하루 24시간(1,440분) 중 낮의 비율은 춘분과 추분에 약 50%, 하지에 약 60%, 동지에 약 40%이다.[14] 낮의 비율이 약 45%인 날은 우수와 상강이고, 약 55%인 날은 곡우와 처서이다.
북극이나 남극 고위도 지역에서는 하지 무렵 백야 현상이, 동지 무렵 극야 현상이 나타난다.
4. 세차 운동의 영향
지구의 자전축은 황도의 극점을 중심으로 서쪽으로 서서히 회전하며, 한 바퀴 도는 데 약 26,000년이 걸린다. 세차 운동이라고 알려진 이 현상은 정지해 있는 천체의 좌표가 지속적으로, 비록 매우 느리지만 변화하게 한다. 따라서, 적도 좌표(적위 포함)는 관측 연도에 따라 본질적으로 상대적이며, 천문학자들은 특정 연도(즉, 분점)를 기준으로 이를 명시한다.[4] 서로 다른 분점의 좌표는 서로 일치하도록, 또는 표준 분점과 일치하도록 수학적으로 회전해야 한다.
현재 사용되는 표준 분점은 J2000.0이며, 이는 2000년 1월 1일 12시 TT이다. 접두사 "J"는 율리우스 분점임을 나타낸다. J2000.0 이전에는 천문학자들이 연속적인 베셀 분점 B1875.0, B1900.0, B1950.0을 사용했다.[5]
5. 별의 적위와 관측
항성의 방향은 그 거리가 매우 멀기 때문에 거의 고정되어 있지만, 춘분점 세차와 고유 운동으로 인해 적경과 적위는 점차 변하고, 연주 시차로 인해 주기적으로 변한다. 태양계 천체의 적위는 궤도 운동과 근접성으로 인해 항성에 비해 매우 빠르게 변한다.
5. 1. 주극성과 관측 가능성
지구의 북반구에서 보면, 적위가 90° − φ영어 (여기서 φ영어는 관측자의 위도) 보다 큰 천체는 매일 천구극 주위를 회전하며 지평선 아래로 내려가지 않으므로, 주극성이라고 한다. 주극성은 지평선 아래로 내려가지 않는다. 반대로, 지구 표면의 어떤 지점(극도로 적도에 가까운 곳을 제외하고)에서도 지평선 위로 떠오르지 않는 별들이 있다.대한민국은 대략 북위 37.5° 부근에 위치하므로, 적위가 약 +52.5°보다 큰 별들은 항상 지평선 위에 떠 있는 주극성이 된다. 반대로, 적위가 -52.5°보다 작은 별들은 대한민국에서 관측할 수 없다.
대기 굴절을 무시하면, 적도에 있는 관측자에게는 지평선의 동쪽과 서쪽 지점에서 적위가 항상 0°이다. 북쪽 지점에서는 90° − |φ영어|, 남쪽 지점에서는 −90° + |φ영어|이다. 극점에서는 적위가 전체 지평선에서 거의 0°로 일정하다.
| 관측자의 위도 (°) | 적위 | ||
|---|---|---|---|
| 주극성의 적위 (°) | 주극성이 아닌 항성의 적위 (°) | 관측 불가능한 항성의 적위 (°) | |
| 북위의 경우 +, 남위의 경우 − | 북위의 경우 −, 남위의 경우 + | ||
| 90 (극점) | 90~0 | 0~90 | |
| 66.5 (북극권/남극권) | 90~23.5 | +23.5~−23.5 | 23.5~90 |
| 45 (중간 지점) | 90~45 | +45~−45 | 45~90 |
| 23.5 (북회귀선/남회귀선) | 90~66.5 | +66.5~−66.5 | 66.5~90 |
| 0 (적도) | +90~−90 | ||
주극성이 아닌 항성은 일년 중 특정 시기 또는 계절에만 관측 가능하다.
6. 위도와의 관계
천체가 정수리 위에 있을 때, 그 천체의 적위는 관측자의 천문학적 위도와 거의 같다. 그러나 일반적으로 지도와 GPS 장치에 표시되는 지오데식 위도와는 약간의 차이가 있을 수 있다.[6][7] 미국 본토와 그 주변 지역에서는 이 차이(수직 편차(vertical deflection))가 일반적으로 수 아크초(1 아크초 = 도)이지만, 최대 41아크초에 달할 수 있다.[8]
또한, 지구 중심에서 측정한 적위와 관측자 위치에서 타원체에 수직으로 측정한 적위는 약간의 차이가 있다.[9]
참조
[1]
서적
Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac
University Science Books, Mill Valley, CA
1992
[2]
서적
A Complete and Universal English Dictionary
https://books.google[...]
1799
[3]
서적
An Introduction to Astronomy
https://books.google[...]
Macmillan Co.
1918
[4]
서적
1918
[5]
서적
The Astronomical Almanac for the Year 2010
U.S. Govt. Printing Office
2008
[6]
웹사이트
Celestial Coordinates
http://www.austincc.[...]
2017-03-24
[7]
웹사이트
baylor.edu
https://web.ecs.bayl[...]
[8]
웹사이트
USDOV2009
http://www.ngs.noaa.[...]
U.S. National Geodetic Survey
2011
[9]
서적
Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac
University Science Books
1992
[10]
웹사이트
한국천문연구원 천문우주지식정보 - 생활천문관 - 태양고도/방위각계산
https://astro.kasi.r[...]
[11]
웹사이트
절기 (한국천문학회 천문학백과)
https://terms.naver.[...]
[12]
웹사이트
한국천문연구원 천문우주지식정보 - 생활천문관 - 태양고도/방위각계산
https://astro.kasi.r[...]
[13]
웹사이트
[14]
웹사이트
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