행성의 운동(1)_천체의 위치와 좌표계

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① 위도와 경도

위도 : 자전축에 수직인 원 중 반지름이 가장 큰 원인 적도를 0º로 하고, 북쪽과 남쪽을 북위 90º와 남위 90º까지 나타낸다.
경도 : 그리니치 천문대를 지나는 경선을 기준으로 어떤 위치를 지나는 경선이 이루는 각을 동쪽으로는 경선, 서쪽으로는 서경을 180º까지 나타낸다.

② 방위와 시각

방위 : 같은 경도선 상의 북극 방향이 북쪽, 그 반대편이 남쪽이며 북극을 바라보고 있을 때 같은 위도 상의 오른쪽은 동쪽, 왼쪽은 서쪽이다.
시각 : 하루 중 태양이 정남쪽에 있을 의 시각을 12시로 정하며, 현재 전 세계는 그리니치 천문대를 기준을 경도에 따른 표준시를 사용한다.

※ 그리니치 천문대

1675년 영국 런던 그리니치에 설립된 천문대로 1884년 워싱턴 국제 회의에서 이 천문대를 지나는 경선을 경도와 시각의 기점으로 정하였다.

① 천구 : 관측자를 중심으로 하는 반지름이 무한대인 가상의 구이다. 천구의 중심에 있는 관측자에게 천체가 천구에 투영되어 보이므로 천체의 위치는 거리에 관계없이 방향만으로 표시된다.

② 천구의 기준점

천정과 천저 : 관측자를 지나는 연직선이 천구와 만나는 두 점 중 위를 천정, 아래를 천저라고 한다.
천구의 북극과 남극 : 지구의 자전축을 연장할 때 천구와 만나는 두 점을 천구의 북극과 남극이라고 한다.
북점과 남점 : 천구의 북극과 천정을 지나는 대원(자오선)이 천구의 북극 방향에서 지평선과 만나는 지점을 북점, 그반대편을 남점이라고 한다.
동점과 서점 : 천구의 적도와 지평선이 만나는 두 점으로, 북점을 바라볼 때 지평선을 다라 오른족으로 90º가 되는 지점을 동점, 지평선을 따라 왼쪽으로 90º가 되는 지점을 서점이라고 한다.

③ 천구의 기준선

④ 지평 좌표계 : 북점(또는 남점)을 기준으로 하는 방위각과, 지평선을 기준으로 하는 고도로 천체의 위치를 나타내는 좌표계이다.

방위각 : 북점(또는 남점)으로부터 지평선을 따라 시계 방향으로 천체를 지나는 수직권까지 잰 각으로 0º ~ 360º의 값을 갖는다.
고도 : 지평선에서 수직권을 다라 천체까지 측정한 각으로 0º ~ 90º의 값을 갖는다.
천정 거리 : 천정에서 수직권을 따라 천체까지 잰 각으로 [천정거리 = (90º - 고도)]이다.
지평 좌표계의 특징 : 관측자 중심의 좌표계이므로 천체의 위치를 쉽게 표시할 수 있는 장점이 있지만, 관측자의 위치가 달라지면 지평면이 달라지므로 방위각과 고도의 값이 달라진다. 또한 지구가 자전함에 따라 방위각과 고도가 계속 달라진다.

⑤ 적도 좌표계 : 춘분점을 기주으로 하는 적경과, 천구의 적도 기준으로 하는 적위로 천체의 위치를 나타내는 좌표계이다.

적경 : 춘분점을 기준으로 천구의 적도를 따라 천체를 지나는 시간권까지 시계 반대 방향(서 -> 동)으로 잰 각으로 , 15º를 1로 환산하여 0~24로 나타낸다.
적위 : 천구의 적도를 기준으로 시간권을 따라 천체까지 잰 각으로 0º ~ ±90º의 값을 가지며, 천체가 천구의 적도를 기준으로 북반구에 있을 대는(+), 남반구에 있을 때는(－) 값으로 나타낸다.
적도 좌표계의 특징 : 관측 장소나 시각의 변화와 관계없이 천체의 위치가 일정한 값으로 표현되므로, 별들의 목록이나 성도를 작성하는 데 이용된다.

※ 적도 좌표계와 위도, 경도

적도 좌표계는 지구의 위도와 경도를 그대로 천구 상에 투영한 것이다. 적경과 적위는 각각 경도와 위도에 대응되는 개념이다.

※ 적경과 적위

적도 좌표계에서 천체의 적경과 적위 값은 관측자의 위치나 시각에 관계없이 변하지 않지만, 지구와 태양계 행성들은 태양 주위를 공전하고 있으므로 태양과 태양계 천체들의 적경과 적위 값은 매일 조금씩 달라진다.

⑥ 천체의 남중 고도

- 춘분날(추분날) : 태양의 적위가 0º이고, 태양이 천구의 적도에 위치하여 정동쪽에서 떠서 정서쪽으로 진다. 낮과 밤의 길이가 같다.

- 하짓날 : 적위가 +23.5º이고 남중 고도가 가장 높다. 태양이 북동쪽에서 떠서 북서쪽으로 지며, 1년 중 낮의 길이가 가장 길다.

- 동짓날 : 태양의 적위가 -23.5º이고 남중 고도가 가장 낮다. 태야잉 남동쪽에서 떠서 남서쪽으로 지며, 1년 중 낮의 길이가 가장 짧다.

※ 북극성의 고도

어느 지역에서 북극성의 고도는 그 지역의 위도와 같으며, 천체의 일주권은 천구의 적도와 나란하다.