천문학의 기원과 역사 - (1)

목차

1. 천문학의 발전

2. 천문학에서의 과학적 혁명

3. 관측천문학

 

우리은하 이미지

 

 

 

 

1. 천문학의 발전

천문학은 고대 그리스에서 많은 발전을 이루었는데 고대의 그리스 천문학은 우주에서 일어나는 현상에 대해서 아주 합리적이고 이성적인 물리적 해답을 구하려고 노력했다는 특징을 가지고 있었다. 기원전 3세기 경에는 그리스 아리스타르코스라는 사람이 지구 크기를 계산해 내었고, 달과 태양사이의 상대적 거리를 측정해 내었다. 그리고 그는 최초로 지동설을 주장한 것으로 알려져 있다. 기원전 2세기 경에는 히파르쿠스라는 사람이 세차운동을 발견하게 되었고 달의 크기와 지구에서의 거리를 처음으로 계산하였고, 어스트로랩이라는 천문기구를 발명하기도 하였다. 히파르쿠스는 아주 방대한 양인 1020개의 별 목록을 만들었으며, 북반구 대부분의 별자리들은 이러한 그리스의 천문학에서 영향을 많이 받았다. 하지만 프톨레마이오스는 천동설을 주장하였으며, 그 당시 천문학을 정리한 알마게스트라는 책을 남기기도 하였다. 천동설은 종교적으로 봤을때 기독교 교리와 맞아떨어지는 부분이 있었고 중세에 들어서면서 알마게스트라는 책이 천문학에서는 가장 권위있는 책으로 여겨져서 코페르니쿠스가 나오기 전까지는 천동설이 대체적인 사람들의 우주관이라고 할수 있을 것이다.

천문학도 다른 분야와 마찬가지로 중세시대 유럽에서 13세기까지 거의 발전이 없었지만 이슬람과 다른 문화권에서는 아주 많은 발전을 이루었다. 9세기 초에 이슬람 지역에서는 최초의 천문대가 만들어졌고 964년에는 페르시아의 천문학자인 알 수피가 최초로 안드로메다 은하를 발견하였다. 그는 자신의 책에서 이에 대해 기술 하였다. 역사상 가장 밝은 초신성으로 기록되어 있는 초신성인 SN1006이 이집트 출신 천문학자인 Ali ibn Ridwan 과 중국 천문학자들에 의해서 1006년에 발견되게 되었다. 그 당시의 아랍의 천문학자들은 오늘날에도 쓰이고 있는 항성의 이름들인 예를 들면 베가, 알골 이라는 이름이 그때에 유래되었다. 그리고 그레이트 짐바브웨와 팀북투 유적들 또한 과거에는 천문대를 가지고 있었을 것이라고 추측하고 있다. 또한 사하라 남쪽 아프리카에서는 식민지 시대 이전부터 천문학 관측이 된 것으로 생각되어 지고 있다.

 

2. 천문학에서의 과학적 혁명

17세기를 기점으로 하여 망원경이 발명되게 되었고 그로 인해 천문학은 더 멀리 우주를 내다볼수 있게 되었다. 20세기에 이르러서는 역학이나 전자기학 그리고 상대성 이론 등 현대 물리학 업적이 천문학과 맞물리면서 새로운 과학적 혁명을 이뤄나갔다. 인류는 20세기에 들어서면서 지구를 벗어나서 광활한 우주에서 관찰하고 탐험하는 큰 발전을 이루어 내었다. 르네상스 시대에는 코페르니쿠스가 태양중심설을 주장했고, 갈릴레이와 케플러에 의해서 더욱더 발전되게 되었다. 갈릴레이는 최초로 천문학에 망원경을 도입하게 되었다. 케플러는 행성들이 태양을 중심에 둔 타원궤도 주위를 돌고 있는 아주 정확한 태양계 모델을 생각해 냈지만 행성들이 타원 궤도를 만들어 내는 근본적인 이유는 알아내지 못하였다. 하지만 이것은 뉴턴이 천체역학과 중력법칙을 발견해 냄으로 인해 해결되게 되었다. 또한 뉴턴은 신기술이 적용된 새로운 반사 망원경을 발명해 내기도 하였다. 현대에 들어서 망원경의 크기와 성능이 획기적으로 향상됨으로 인해 수많은 천문학적인 발견들이 이루어지게 되었다. 프랑스 천문학자인 라카유에 의해서 아주 방대한 양의 별 목록이 만들어 졌으며, 허셜은 아주 방대한 양의 성운과 성단을 목록을 만들었고, 1781년에 처음으로 태양계에서 최초로 새로운 행성인 천왕성을 발견하게 되었다. 1838년경에는 베셀이 백조자리의 61별에서의 연주시차를 측정함으로써 최초로 별까지의 거리를 측정하게 되었다. 18세기에서 19세기에는 오일러라든지 클레로, 달랑베르 등이 삼체문제를 풀기위해서 수많은 노력을 기울였으며, 이로 인해 달과 태양의 위치를 좀 더 정확하게 예측할수 있게 되었다. 그리고 라그랑주와 라플라스 등 수학과 물리학자로 알려진 이러하 인물들은 앞선 노력들을 더 많이 발전시켜서 달과 행성으로부터 질량을 추정해내기도 하는 과학적 성과를 이루어 내었다. 분광학과 사진술과 같은 신기술이 도입되면서 천문학에도 획기적인 발전이 이루어지게 되었다. 프라운호퍼는 1814년에서 15년 사이에 태양 스펙트럼을 분석한 결과 대략 600여개의 어두운 띠를 발견하게 되었는데 이것은 1859년 키르히호프에 의해서 각기 다른 원소들에 의해서 생긴다는 것이 밝혀지게 되었다. 그리고 분광학을 다른 별들에 적용함으로 인해, 별들이 태양과 같은 천체들이지만 온도나 질량 그리고 크기가 서로 다른 것이라고 정리하게 되었다. 20세기에 들어서 우주에 보이는 은하수가 수많은 별들의 집합체인 우리 은하라는 사실을 알게 되었고, 이어 우리은하 밖의 외부은하와 우주가 팽창한다는 사실 또한 발견하게 되었다. 또한 현대의 천문학은 펄사, 퀘이사. 블레이져, 전파은하 와 같이 아주 특이한 천체들을 발견하게 되었고, 이러한 발견들은 중성자별, 블랙홀로 이어지는 이론적 발전에 아주 중요한 역할을 하게 되었다. 우주 마이크로파 배경이라든지 허블법칙, 우주원소함량 등 관측이 주장하는 대폭팔 이론 즉 빅뱅의 등장으로 물리학적 우주론은 20세기 들어서 아주 큰 성공을 거두게 되었다.