중3과학 7단원 별까지 거리

중3 과학 7단원은 별과 우주입니다. 총 3파트의 중단원으로 구성되어 있는데요, 첫 번째는 별까지 거리, 두 번째는 별의 성질, 세 번째는 은하와 우주로 구성되어 있습니다. 첫 번째 시간으로 별까지 거리에 대해서 알아보겠습니다.

 

지구에서 별까지 거리는??

 

연주시차를 활용한 별까지 거리

지구에서 별까지 거리는 매우 길죠??? 엄청난 거리이죠. 지구에서 가장 가까운 별은 태양인데요, 지구에서 태양까지 거리는 약 1억5천만 km입니다. 상상이 되나요?? 우주에는 태양과 같은 별이 무수히 많습니다. 거리도 엄청 멀죠. 그렇다고 별까지 거리를 측정할 수 없을까요? 아니에요. 측정할 수 있습니다. 측정하는 방법이 바로 연주시차입니다.

 

연주시차

연주시차는 시차의 반을 말합니다. 우선 시차부터 볼까요?

1. 시차는 관측자가 서로 다른 두 지점에서 한 물체를 볼 때 생기는 각을 시차라고 합니다. 

 

시차 - 비상교육 참조

 

그림처럼 새를 A지점과 B지점에서 보면 A'과 B'에서 보이겠죠? 이 때 두 지점과 물체와의 각도가 바로 시차입니다. 

 

2. 연주시차는 왜 생길까요?

연주시차는 지구가 태양 주위를 공전하기 때문에 생기는 현상으로 지구가 공전하고 있다는 확실한 증거입니다.

 

연주시차 - 위키백과 참조

 

연주시차는 지구에서 6개월 단위로 별을 관찰할 때 생기는 각의 1/2입니다. 연주시차가 생기는 가장 큰 이유는 지구가 태양 주위를 공전하기 때문이죠. 연주시차의 단위는 초(")를 사용합니다. 1도(˚)는 60분, 60분는 3600초(")입니다. 연주시차의 단위를 초로 사용하는 이유는 아주 먼 곳에 별이 있기 때문에 각의 단위인 도를 사용하면 엄청 작게 표현되기 때문이죠.

 

배경별을 중심으로 연주시차 측정하기

연주시차를 측정하기 위해서는 배경별을 중요한데요, 배경별은 아주 먼 곳에 있는 별로 지구가 공전을 해도 연주시차의 변화가 거의 없는 별을 말합니다. 참고로 연주시차로 측정할 수 있는 별까지의 거리는 100pc까지 입니다.

 

배경별을 중심으로 별의 연주시차 측정하기 - 비상교육 참조

 

그림에서 왼쪽과 오른쪽은 6개월 전과 후입니다. 배경별은 아주 먼 곳에 있어서 지구가 6개월이 지나도 연주시차의 값에는 변함이 없다고 보면서, 배경별과 S1까지 거리는 0.06"이고, 6개월 뒤에는 별의 위치는 S2가 되고 거리는 0.04"입니다. 그럼 이 별의 연주시차는 어떻게 될까요? 각각의 연주시차를 더하고 2로 나누면 됩니다. (0.06" + 0.04")/2 = 0.05"가 됩니다.

 

연주시차와 별까지 거리의 관계

지구에서 별까지 거리가 멀수록 연주시차는 작아집니다.

 

연주시차와 별까지 거리

 

그림을 보면 같은 장소에서 별을 볼 때 별의 위치가 지구에서 가까운 곳인지, 먼 곳인지에 따라서 시차가 달라지게 됩니다. A와 B 중 어느 쪽 각이 큰가요? B가 크죠? 따라서 별의 위치가 가까우면 연주시차는 커지고, 별이 멀리 있으면 연주시차는 작아집니다.

 

연주시차와 별까지 거리 - 비상교육 참조

 

그림에서 별 A와 B가 있습니다. 어느 쪽이 멀리 있는 별일까요? 시차의 1/2이 연주시차이죠? A와 B 중 시차는 A가 크므로 연주시차도 A가 크겠죠? 따라서 A가 가까운 별이고, B가 먼 곳에 있는 별이죠.

 

연주시차와 별까지 거리 공식

별이 멀리 있으면 연주시차는 작아지죠? 따라서 별의 거리와 연주시차는 반비례 관계입니다. 이를 공식화하면 

 

별까지 거리와 연주시차 관계

 

연주시차의 한계점

우주에 있는 별까지 거리는 매우 넒어요. 태양처럼 가까운 곳에 있는 별도 있지만, 태양보다 훨씬 멀리 있는 별도 있습니다. 그런 별까지 연주시차를 이용하여 별의 거리를 측정할 수 있을까? 일단 가능은 합니다. 하지만, 한계가 있지요. 지구에서 100pc 이내의 별까지는 연주시차로 측정이 가능하지만 100pc 이상의 별들의 연주시차는 0.01"보다 더 작은 값을 나와야 합니다. 그렇기 때문에 연주시차로 별의 거리를 측정할 수 있는 거리는 100pc 이내입니다.

 

 

별까지 거리 단위

별까지 거리의 단위로 많이 사용하는 것은 광년(LY)과 pc입니다. 1광년은 빛이 1년 동안 가는 거리이고요, 1pc(파섹)은 연주시차가 1"인 별까지 거리로 1pc은 3.26광년입니다. 그 외 AU(천문단위)도 있는데, 1AU는 지구에서 태양까지 거리를 1AU라고 합니다. 

 

다른 행성에서 연주시차는?

같은 별을 지구가 아닌 목성이나 금성 등 다른 행성에서 봤을 때 연주시차는 어떻게 될까요?

 

지구와 다른 행성에서 본 연주시차

 

그림에서 지구와 목성에서 별을 봤을 때 시차가 보이나요? 목성에서 시차가 크죠. 이유는 공전궤도가 크기 때문입니다. 따라서 지구보다 안쪽에서 공전하는 수성이나 금성에서 연주시차는 작아지고요, 지구보다 바깥쪽에서 공전하는 화성부터는 연주시차가 커지게 됩니다.

 

마치면서

별의 거리를 알기 위해서 연주시차에 대해서 알아봤습니다. 어떠세요? 어렵다고 생각할 수 있죠. 하지만, 포기하지 마시고, 천천히 그림과 같이 읽어보시면서 이해를 해보세요. 그렇게 어려운 내용은 아니에요^^ 천천히 읽어보시고, 궁금한 것이 있으면 댓글이나, 네이버 지식인에서 '과외하는 아빠'로 검색을 하셔서 질문해 주셔도 됩니다.^^