8일, 우리나라에서는 130년 만에 금성이 태양을 통과하는 모습이 관측됐다.
미디어다음은 금성의 태양면 통과 현상을 한국천문연구원(http://www.kao.re.kr)과 함께 생중계했다.
당초 예상과 달리 일반인들은 기상 조건이 나빠 천체관측을 못해 아쉬움으로 남았다.
금성의 일식은 우리나라에서 오후 2시 12분부터 해가 지는 시간인 오후 7시 52분까지 5시간 40분 동안 관측이 가능했다. 금성이 일식하는 데 걸리는 시간은 총 6시간 13분. 하지만 전국 곳곳에서 비가 내리거나 구름이 많이 껴 실제로 관측이 어려운 지역이 많았다.
한국천문연구원도 악화된 기상으로 급하게 수원, 대전, 영천 등지에서 동시에 관측을 시도, 어렵게 사진촬영에 성공했다.
금성일식은 지구에서 볼 때 금성이 태양 앞을 가로지르는 현상으로 태양과 지구 사이에 금성이 일직선상으로 놓이면서 나타난다. 금성은 태양을 통과하는 동안 태양의 흑점과 구별되는 뚜렷한 점으로 보이게 된다.
이번에 육안으로 일식을 보지 못한 사람들은 8년을 더 기다려야 한다. 금성일식은 2012년 6월 6일에 다시 재현되며, 그 뒤로는 무려 105년이 지나야 한다.
### 금성의 통과 경로 & 육안 관측법
8일 금성의 태양 통과 경로. [사진=한국천문연구원]
태양을 맨눈으로 오래 쳐다보면 실명의 위험이 있다. 눈을 보호하는 필터를 사용하지 않고 망원경으로 태양을 직접 관측하는 행위는 더욱 치명적이다. 가장 안전하고 확실한 방법은 소형 망원경에 태양필터를 끼워 관측하는 것.
시력이 좋은 사람은 태양 빛으로부터 눈을 보호할 수 있는 적당한 필터를 사용해 관찰하면 된다. 쉽게 사용 가능한 필터로는 플로피 디스켓의 필름, 태양필터, 여러 장을 겹친 셀로판지 등이 있다. 아니면 해지기 30분 전쯤 햇빛이 약해졌을 때 맨눈 관측이 가능하다.
시력은 7m 정도 떨어진 거리에 있는 2mm 점을 식별할 수 있을 정도가 돼야 한다.
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▲ 금성의 태양면 통과 정의
금성의 태양면 통과는 금성이 정확하게 태양과 지구사이를 지나가면서 태양면의 아주 작은 부분을 가리는 현상을 말한다. 이러한 현상이 일어나는 동안에 지구에서 볼 때 금성은 태양면을 가로지르는 작은 검은 점으로 보인다.
비슷한 현상으로 월식을 들수 있으나, 금성의 실제 크기가 달의 실제 크기보다 약 4배정도 크지만, 달보다 지구로부터 더 멀리 떨어져 있기 때문에 훨씬 작게 보이는 것이다. 현대 천문학이 자리잡기 이전의 과학자들은 이러한 금성의 태양면 통과현상의 관측으로 지구와 태양간의 거리를 측정할 수 있었다.
금성의 태양면 통과는 매우 드문 현상으로 243년마다 어떤 패턴을 보이며 반복적으로 나타나며, 이러한 현상이 한 번 일어난 뒤 8년 뒤에 다시 한 번 같은 현상이 발생하며, 가장 긴 공백은 121.5년과 105.5년이다. 2004년 이전에 가장 최근의 금성의 태양면 현상은 1874년 11월과 1882년 11월에 있었다.
21세기의 시작과 더불어 가장 먼저 발생한 금성의 태양면 통과 현상은 2004년 7월 8일에 일어났고 다음은 2012년 7월 6일에 일어날 것이다.
2012년 이후에는 2117년과 2125년 11월에 일어날 것이다.
이러한 패턴은 243년마다 반복되는데 지구의 243항성궤도 주기는 88757.3일에 해당하고 금성의 395항성궤도 주기는 88756.9일에 해당하기 때문이다. 그래서 이 시간 이후 금성과 지구는 예상된 궤도에서 거의 같은 지점에 도달하게 된다.
이것은 금성의 152 삭망주기와 일치한다.
105.5년, 8년, 121.5년, 그리고 8년과 같은 패턴은 243년주기에서만 가능한 것은 아니다.
1518년 이전에는 이러한 패턴은 8년, 113.5년 121.5년이었고, 546년 이전에는 이러한 행성의 태양면 통과 현상은 121.5년마다 일어났다. 현재의 이러한 패턴은 2846년까지 계속될 것이다.
243년 주기는 매우 안정적이지만, 통과 횟수와 주기와 일치하는 것은 시간에 따라 다르다.
▲ 금성의 태양면 통과의 과학적 의미
지구에서 금성이 태양면을 통과하는 장면을 보기는 매우 드물기는 하지만, 이러한 현상에 대한 과학적인 의미는 이러한 현상으로 인해 태양계의 크기를 결정할 수 있다는 것이다. 그 방법은 지구위의 매우 멀리 떨어진 두 지점에서 행성의 통과 현상의 시작 또는 끝나는 시점의 매우 짧은 차이를 정확하게 찾아내는 것이다.
지구위의 이 두 지점 사이의 거리는 태양과 금성까지의 거리를 측정할 수 있는 척도가 될 수 있다. 17세기에 천문학자들은 지구와 태양 사이의 거리를 기준으로, 태양에서 다른 행성들까지의 상대 거리를 측정할 수는 있었지만, 절대 거리 측정은 그다지 정확하지 않았다.
요하네스 케플러는 1631년에 금성의 태양면 통과 현상이 있을 것이라고 예측했었지만, 아무도 그것을 관측한 사람은 없었다. 왜냐하면, 그 당시 유럽의 대부분의 지역에서 이 현상을 관측할 수 없을것이라는 사실을 정확하게 예측하지 못했기 때문이다.
금성의 태양면 통과 현상을 제일 처음 관측한 사람은 제레미 호록(Jeremiah Horrocks)으로 1639년 11월 4일 영국의 프레스톤 근처의 자신의 집에서 관측한 것이다.
호록의 친구인 윌리엄 크랩트리(William Crabtree) 또한 맨체스터 근처에서 관측했다. 케플러는 1631년과 1761년에 있을 금성의 태양면 통과 현상을 예측했었다. 호록은 케플러의 계산을 금성의 궤도에 맞게 수정했고 이러한 현상이 8년마다 일어난다는 사실을 알아냈다.
그리고 그의 계산을 바탕으로 1639년에 금성이 다시 태양면을 통과한다는 것을 예측했다. 호록은 운좋게도 해가 지기전 30분동안 구름에 가려진 태양위를 지나는 금성을 목격할 수 있었다. 그러나 호록의 관측은 그가 죽은 후 1666년까지 발표되지 않았다.
1761년 피터스버그에서 호록에 의해 관측된 금성의 태양면 통과 현상을 바탕으로 미카일 로모노소프(Mikhail Lomonosov)는 금성에 대기가 존재할것이라고 예측했었다. 에드먼드 핼리(Edmond Halley)의 제안에서 1761년과 1769년에 일어난 통과현상들은 천문단위를 보다 정확하게 측정하는데 사용되기도 했다. 이러한 현상을 관측하기 위해 세계 각국의 다양한 곳으로 다양한 원정계획들이 세워졌고, 이러한 활동들이 국제과학교류와 협력을 위한 첫 번째 시도였다.
쿡(Cook) 선장은 호주와 뉴질랜드로 항해하기 전 타히티에서 1769년에 일어난 금성의 태양면 통과 현상을 관측했다. 불행하게도 금성의 태양면 통과로 인해 발생하는 '검은 물방울 효과'라고 알려진 현상을 볼 수 없었는데, 이는 통과 시작 시간과 끝 시간을 정확하게 알 수 없었기 때문이다.
'검은 물방울 효과'는 금성의 두꺼운 대기 때문에 발생하는 것이라고 여겨져 왔고, 초기에는 이 효과가 금성이 대기를 가지고 있다는 증거가 된다고 여겨졌다. 현대에는 천문단위에 대한 정확한 값이 우주선이나 태양계 전체에 대한 전파 관측에 의해 알려져 있다.
2004년에 일어났던 금성의 태양면 통과 현상은 과학자들에게 금성이 태양면을 지나갈 때 태양의 빛이 얼마만큼 어두워지는지, 그리고 어두워지는 패턴이 어떤지를 제공함으로써 외계행성을 찾는 기술에 새로운 활기를 불어넣는 계기가 되었다.
항성 주위를 궤도운동하는 행성을 찾는 방법은 단지 목성형 행성과 같은 매우 큰 행성에만 국한되어 있다.
왜냐하면, 큰 행성을 가지는 항성은 큰 행성의 중력으로 인해 약간 흔들리게 되는데 이 때 방사상 방향의 속도에서 도플러 변화나 고유운동등이 변할 수 있고, 이러한 변화를 검출할 수 있기 때문이다.
행성이 항성의 전면을 지나는 동안 빛의 세기를 측정하는 것은 매우 민감하며 보다 작은 행성을 찾아내는데 사용될 수 있다.
▲ 금성의 합(conjunction)
일반적으로 지구와 금성이 합의 위치에 있을 때 태양과 일직선상에 놓이지 않는다.
금성의 궤도는 지구의 궤도에 대해 약 3.4도정도 기울어져 있고, 따라서 지구에서 볼 때 금성은 항상 태양의 윗부분 또는 아래부분을 지나가는것처럼 보인다. 지구에서 금성이 태양면을 지나가는 것을 볼 수 있는 경우는 지구와 금성의 궤도가 교차할 때, 두 행성이 합의 위치에 있어야 한다.
궤도 경사각 3.4도는 그리 크지 않은것처럼 보이지만, 금성이 내합의 위치에 있을 때 지구에서 바라보면 태양으로부터 약 9.6도정도 비켜나있다. 태양의 각크기는 약 0.5도정도이기 때문에, 금성은 일반적인 합의 위치에서 태양의 각크기보다 무려 18배나 큰 각도만큼 태양에서 비켜서 보이게 되는 것이다.
