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오현수    6월 6일 ‘금성의 태양면 통과’ 관측...다음 관측은 105년 뒤 2012/05/31

오는 6일 현재 생존해 있는 사람들이 마지막으로 볼 수 있는 희귀한 천문현상이 일어난다. 한국천문연구원은 30일 “금성이 태양면을 통과하는 장면을 6일 오전 7시 9분 38초부터 오후 1시 49분 35초까지 전국 어디에서나 관찰할 수 있다”고 밝혔다.

금성은 지구와 비슷한 크기의 행성으로 지구보다 안쪽에서 태양을 공전하고 있어 지구-금성-태양의 순으로 돌 때 금성이 태양면을 통과하는 모습을 볼 수 있다. 그러나 금성의 공전궤도와 지구의 공전궤도가 3.4도 기울어져 있어 실제로 금성의 태양면 통과 현상을 관측할 수 있는 일은 매우 드물다.

이전에는 1882년 12월6일과 2004년 6월8일에 일어났으나 우리나라의 경우 2004년에는 전국에 비가 오거나 흐려서 관측할 수 없었다. 다음에는 105년 뒤인 2117년 12월11일과 그로부터 8년 뒤인 2125년 12월8일에 일어난다.


6일 세계에서 금성의 태양면 통과 전 과정을 관측할 수 있는 국가는 우리나라와 일본뿐이며, 일부 지역에서 관측이 가능한 나라는 인도네시아, 중국(동부), 러시아, 미국(알래스카) 등이다. 유럽과 북미 지역에서는 일부 진행시간만 관측이 가능하다. 이번 현상을 관측하려면 태양빛을 줄여주는 필터를 사용해야 하며, 맨눈이나 쌍안경, 망원경 등으로 직접 보는 것은 위험하다고 천문연은 경고했다.

   케플러 예측해놓고 1년 전 사망

금성이 태양면을 언제 통과할지를 최초로 예측한 사람은 독일 천문학자 요하네스 케플러(1571-1630)다. 케플러의 법칙을 남긴 그는 1631년 수성과 금성의 식 현상(한 천체가 다른 천체 그림자로 들어가는 현상)을 예측했지만 안타깝게도 한 해 전인 1630년에 숨졌다.

프랑스의 천문학자인 피에르 가센디(1592-1655)는 1631년 케플러의 예언대로 수성의 태양면 통과 현상은 관측했지만 한 달 뒤 케플러가 예측한 날 하루종일 기다려도 금성의 태양면 통과 현상은 볼 수 없었다. 프랑스에서는 이 현상이 해가 뜨기 전에 이미 끝났기 때문이다.

금성의 태양면 통과 현상의 최초 관측 영예는 8년 뒤 영국 아마추어 천문학자에게 돌아갔다. 천문학자들이 “17세기에는 같은 현상이 일어나지 않을 것”이라고 한 케플러의 예측으로 낙망하고 있을 때 제러미 호럭(1618-1641)은 금성의 태양면 통과 현상이 한번 더 일어날 것이라는 것을 가까스로 계산해냈다. 실제 현상이 일어나기 한달 전이어서 천문학자들에게 알릴 시간이 없었다. 호럭은 친구인 윌리엄 크랩트리와 함께 둘이서 1639년 12월4일 금성이 태양면을 통과하는 장면을 최초로 관측하는 데 성공했다.

   천문학자들을 괴롭힌 ‘블랙 드랍’ 현상

천문학자들은 금성이 태양면을 통과하는 현상을 이용하면 지구와 태양의 거리를 정확히 잴 수 있을 것이라고 생각했다. 핼리 혜성으로 유명한 영국 천문학자 에드먼드 핼리(1656-1742)도 그 중 한 사람이었다. 핼리는 서로 다른 지역에서 수성이나 금성을 관측할 때 생기는 시차를 이용하면 태양까지 거리를 정확하게 잴 수 있다고 생각했다. 그러나 핼리는 1761년 금성 태양면 통과 현상이 있기 19년 전에 사망했다.

이후 최고의 항해가라는 찬사를 받는 영국의 제임스 쿡(1728-1779) 선장과 영국 천문학자 찰스 그린(1735-1771)은 시차를 위해 멀리 떨어진 곳에서 관측하려 남반구를 탐험한 끝에 금성의 태양면 통과 기록을 남겼다. 그러나 이들은 태양까지의 거리를 측정하기 위한 정확한 수치를 얻는 데는 실패했다. ‘블랙 드랍’(Black Drop)이라는 현상 때문이다.

블랙 드랍은 두 개의 면이 만날 때 생기는 ‘검은 물방울 현상’(빛의 산란 현상)으로, 금성의 대기 때문이라는 설과 지구 대기 때문이라는 설, 광학계의 문제라는 주장 등 원인에 대한 가설이 분분한 상태다.

결국 금성의 태양면 통과는 태양-지구의 거리를 측정하는 도구로 쓰이는 데는 실패했으며, 다른 방법으로 정확한 거리를 계산한 터라 천문학자들은 더이상 이 현상으로 태양-지구 거리를 측정하려는 노력은 하지 않는다.

   ‘8-105.5-8-121.5년’ 주기

금성의 태양면 통과 주기는 금성과 지구의 공전 주기와 궤도 등에 의해 결정된다. 금성의 태양 공전 주기는 224.7일로 지구보다 140일 정도 빠르다. 금성이 태양을 2.6바퀴 돌고 지구가 1.6바퀴 돌 때 태양과 금성, 지구가 일렬로 설 수 있다는 얘기다.

하지만 지구가 돌고 있는 궤도 평면이 금성의 궤도 평면과 3.4도 기울어져 있어, 금성을 태양 근처에서 관측할 수 있는 지점은 지구 공전 궤도면과 금성 공전 궤도면 사이의 교차점이 두 군데뿐이다. 여기에 1.6년마다 태양-금성-지구가 일렬로 서는 현상까지 일치할 때라야 지구에서 금성이 태양면을 통과하는 모습을 볼 수 있게 된다. 이것을 계산해보면 금성의 태양면 통과 주기는 ‘8년-105.5년-8년-121.5년’이 된다. 이것도 나중에는 조금 달라지겠지만 수백년 동안에는 지금의 주기로 반복될 것으로 천문학자들은 말하고 있다.

   “단망경에 태양필터 끼워서 보는 것이 좋아”

기상청의 주간예보로는 6일 전국이 맑은 날씨를 보일 것으로 전망돼 어디서나 희귀한 천문현상을 관측할 수 있을 것으로 보인다. 하지만 맨눈이나 쌍안경 등으로 직접 태양을 보는 것은 아주 위험하다.

천문연은 안전을 위해 시중에서 판매하고 있는 태양안경을 사용하는 것이 좋다고 권고하고 있다. 보통 10만분의 1의 투과율을 가진 필름을 쓴 제품들이어서 장시간 사용해도 안전하다. 태양안경은 일식을 관찰할 때는 유용하지만, 금성의 크기가 지구의 0.95배, 지구의 반지름이 태양 반지름의 109분의 1이라는 점을 고려하면 자칫 태양 앞의 금성이 너무 작아 대상을 놓칠 우려가 있다.

천문연은 “단망경에 태양필터를 끼워서 보면 좀더 관찰하기가 수월할 것”이라며 “맨눈보다 배율이 크기 때문에 미리 대상을 찾는 연습을 할 필요가 있고 대상이 움직이지 않도록 거치대를 사용하는 것이 좋다”고 말했다. 물론 천체망원경을 가지고 있다면 거기에 태양필터를 끼워 사용하는 것이 최상이겠지만 크기에 맞는 태양필름을 구입하는 것은 가격 부담이 클 수 있다. 비용을 줄이기 위해 검은색 종이의 일부만 오려 태양필름을 대고 보는 방법도 있다. 천문연은 은박지 등에 바늘구멍을 내고 적당한 거리로 초점을 맞춰 흰 종이에 투영해서 보는 방법도 있다고 소개했다. [한겨레신문]





     
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