천문학에서 쓰이는 좌표계의 종류

천문학에서 천체의 위치를 나타내기 위해서 여러 좌표계(coordinate system)를 사용한다.

대표적인 좌표계로 다음과 같은 것이 있다.

 

1. 지평좌표계(Horizontal Coordinate System)

지금 내가 서있는 지평면이 기준면이 되고 북점(자전축방향) 또는 남점이 기준점이 되는 좌표계이다. 이 좌표계는 관측자 기준으로 별의 위치를 나타내는데 유용하다. Starpl에서 오른쪽 하단에 마우스를 오버했을때 보여주는 방위각,고도가 바로 이 좌표계에서 나타내는 방식이다.

방위각(azimuth)은 북점 또는 남점에서 시계방향으로 천체의 발까지 잰 각이고

고도(altitude)는 천체의 발로부터 천체까지 잰 각이다.

 

2. 적도좌표계(Equatorial Coordinate System)

지평좌표계의 한계는 지구위에 관측자가 바라보는 천체의 좌표이므로 지구의 공전과 자전, 그리고 관측자가 어디에 있느냐에 따라 그 위치가 계속 변한다는 단점이 있다. 그래서 고정된 천체(여기서는 항성=별을 의미)의 위치를 나타내기 위한 좌표계가 필요하다. 그것이 바로 적도좌표계이다.

적도좌표계는 지구의 적도를 천구상에 연장한 천구의 적도를 기준면으로 한다. 그리고 춘분점(vernal equinox point)이 기준점이 된다.

적도좌표계에서는 춘분점에서 천구의 적도를 따라 시계반대방향으로 천체의 발까지 잰 각을 적경(right ascension)이고 천체의 발로 부터 천체까지 지구의 자전축을 연장한 천구의 북극을 +방향으로 잰각을 적위(declination) 이라고 한다.

 

3. 황도좌표계(Ecliptic Coordinate System)

지구를 비롯한 행성은 태양을 중심으로 공전한다. 그래서 행성의 회전에 기준이 되는 좌표계가 필요하다. 그래서 만들어진 것이 바로 황도좌표계이다. 황도좌표계의 기준면은 바로 지구공전면(황도면)이며 기준점은 춘분점이다. 적도좌표계와 약 23.5도 기울어져 있으며 지구중심에서볼때 지심황도좌표계, 태양중심에서 볼때 일심황도좌표계로 분류된다. 춘분점을 기준으로 지구공전방향(황도)를 따라 잰각은 황경(celestial longitude), 천체의 발부터 천체까지 북쪽으로 +, 남쪽으로 -로 잰각을 북 황위(celestial latitude)라고 명한다.

 

4. 은하좌표계(Galatic Coordinate System)

위 3개의 좌표는 태양계에서 이뤄지는 좌표이다. 그렇기 때문에 은하를 중심으로하는 별들의 위치를 표현하는데는 한계가 있다. 우리 은하면을 기준면으로 하고 은하중심(궁수자리부근)을 기준점으로 하는 은하좌표계는 은하에서의 절대적 위치를 표현하는데 적합하다. 은하의 적도를 따라 시계반대방향으로 은하중심으로부터 천체의 발까지 잰각은 은경(galactic longitude), 천체의 발부터 천체까지 잰각을 은위(galactic latitude) 라고 한다.

은하좌표계는 1959년 국제천문단체(IAU)에서 정의했다. B1950.0 표준 적도좌표계에서 은하 북극(the galactic North Pole)는 적경 192.25도, 적위 +27.4도 이다.

 

필요에 따라 위의 4개의 좌표계를 서로 변환할 필요가 있다.

가령 서울에서 목성의 위치를 알고 싶을 때는 먼저 황도좌표계에서 목성의 위치를 계산한다음 적도좌표계로 변환한다. 그리고 관측지와 관측시간정보를 이용해 지평좌표계로 변환하면 관측지를 기준으로 목성의 위치가 어디에 있는지 확인할 수 있겠다.

 

이러한 계산을 하기 위해서 사전에 필요한 지식은 좀 많은 편이긴 하다.

왜냐하면 위 4개의 좌표계를 이해하는 것도 중요하지만 용어에 대한 정확한 이해가 필요하기 때문이다.

 

조만간 계산에 사용되는 관련 용어와 계산식, 그리고 예제에 대한 글을 올리도록 하겠다.

 

글쓴이 : 지돌스타( http://blog.jidolstar.com/584 )