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태양면을 통과 하는 금성물리과학 2024. 1. 7. 14:33
그 당시 태양에서 금성까지의 거리를 측정하는 유일한 방법은 드물게 일어나는 금성의 태양면 통과를 이용하는 것뿐이었습니다. 금성이 지구보다 태양 가까이가 있으기 때문에 지구에서 볼 때 금성이 태양면을 통과하는 것처럼 보입니다. 이때도 시차가 핵심 할일을 합니다.
태양면을 통과 하는 금성
이때에는 금성이 가까이가 있는 천체이고, 태양이 멀리 있는 배경 천체다. 금성의 태양면 통과를 지구의 두 다른 지점에서 관측하다 보면 태양면 통과가 시작되는 시간과 끝나는 시간이 약간 다르게 측정돼요. 두 관측 지점 사이의 거리를 알면 시차를 이용하여 금성까지의 거리를 알 수 있습니다. 즉 천문단위의 길이도 알 수 있습니다.
두 번의 금성의 태양면 통과는 대략 8년 간격으로 일어나지만 두 번의 태양면 통과가 일어난 후 다음 두 번의 태양면 통과가 일어날 때까지는 100년 기다려야 합니다. 최근의 금성의 태양면 통과는 2012년에 있었던 금성의 태양면 통과 때 금성이 태양의 우측 위쪽에 작은 점으로 보이고 있습니다.
따라서 다음번 금성의 태양면 통과는 2117 년 이전에는 일어나지 않을 것입니다. 1627년에 케플러는 자신이 발견한 행성 운동 법칙을 이용하여 1631년에 일어날 금성의 태양면 통과를 예측했습니다. 그러나 이 태양면 통과는 유럽에서 관측할 수 없었기 때문에 기록에는 남아 있지 않습니다.
다행히 이 태양면 통과는 두 번의 태양면 통과 중 첫 번여서 1639년의 태양면 통과까지는 오래 기다리지 않아도 되었습니다. 1639년 12월 4일 영국 천문학자 제러마이어 호록스 Jeremiah Horrocks는 금성의 태양면 통과를 관측하고 기록을 남긴 두 사람 중 한 가지였습니다.
호록스는 자신의 관측 자료를 이용하여 태양에서 지구까지의 거리가 약 95,600,000km는 결과를 얻었습니다. 이것은 현재 우리가 알고 있는 값의 약 3분의 1에 해당합니다.
태양면 통과를 이용하여 별들까지의 거리를 측정하는 데 바탕이 되는 천문단위의 길이를 정확히 아는 것이 매우 주요한 문제였으기 그리하여 18세기와 19세기에는 천문학자들이 전 세계에 흩어져 이 현상을 측정했습니다. HMS 엔데버호로 항해한 제임스 쿡 James Cook 선장의 가장 주요한 임무는 1769 년에 있었던 금성의 태양면 통과를 타히티에서 관측하는 것이었습니다.
1770년 4월에 쿡 선장과 선원들은 오스트레일리아에 발을 디딘 첫 번째 유럽인들이 되었습니다. 프랑스의 천문학자 제롬 랄랑드 Jerome Lalande는 1761년과 1769년에 있었던 금성의 태양면 통과 관측 자료를 이용하여 천문단위 길이가 1억 5300만 km라는 결과를 내놓았습니다. 이것은 현재 우리가 알고 있는 값과 2% 정도의 오차가 납니다.
다른 천문학자들도 비슷한 값을 얻었다. 그리고 1874년과 1882년에 있었던 금성의 태양면 통과를 이용해 더 정확한 값이 계산되었습니다. 2012년에 있었던 금성의 태양면 통과 관측 자료를 이용한 결과는 0.007% 오차 내로 값이 좁혀졌습니다.
그러나 현대에는 시차 이용보다 더 정확한 값을 알아낼 수 있는 새로운 방법을 사용합니다. 예를 들면 금성을 향해 전자기파를 발사하고 반사되어 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 이 방법을 이용하다 보면 천문단위 길이를 30m 오차 이내로 정확하게 측정할 수 있습니다.
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