천문학의 기원과 역사 - (3)

목차

1.  특성학과 천체역학 관련

2. 이론천문학에 대하여

3. 행성천문학이란

 

 

 

 

 

1.  특성학과 천체역학 관련

측성학이란 전통적인 자연과학 분야에서 가장 오래된 것중의 하나로서 천체의 위치를 알아내는 학문 분야중의 하나이다. 역사적으로 봤을때 해와 달, 행성 및 별들의 위치를 정확히 알아내는 것은 달력을 만들거나 항해를 할때 아주 필수적인 일들이었다. 측성학 분야는 행성위치를 아주 정확하게 측정함으로 인해서 중력의 섭동현상에 대해 잘 이해가 되게끔 기여한 바가 있으며 이것은 행성의 위치를 정확하게 예측해 낼 수 있는 천체역학의 발전에 기여하게 되었다. 근래에는 지구와 가까운 천체들을 추적함으로써 혜성 또는 소행성들이 지구와의 충돌을 회피하게끔 예측하는 아주 중요한 역할을 하고 있다. 가까운 별들 사이의 연주시차를 측정함으로써 별의 거리를 구해내는 것은 우주의 크기를 가까운 곳에서부터 멀리 있는 곳까지 하나하나 체계를 잡아가는 중요한 일이다. 가까운 별의 거리를 측정하는 것은 별의 광도와 같은 물리적인 양을 정확하게 잴 수 있기 때문에 아주 중요한 부분이다. 별들의 시선속도를 측정함과 동시에 고유운동을 측정하게 되면 별들의 3차원 공간에서의 움직임을 예측해 낼 수가 있고, 이것을 통해 우리 은하에서 천체들이 어떤 식으로 움직이는 지를 연구할 수가 있는 것이다. 최근 들어서는 별의 궤도가 다소 흔들거리는 현상에 대해 정확히 측정하여서 이런 별들의 주위를 공전하는 외계행성을 찾는 방법으로도 널리 활용되고 있다.

 

 

 

 

2. 이론천문학에 대하여

이론천문학은 천체와 천문현상을 쉽게 이해하기 위해서 어떤 해석학적인 모형이나 컴퓨터를 활용한 수치적인 모형과 같은 방법을 활용한다. 이런 방법들은 제각각 장점들이 있는데 해석학적인 모형은 어떤 문 데를 수식적으로 서술해 내는 방법 즉 어떤 현상에 대해서 직접적인 통찰력을 제공해 주며 수치적인 모형은 아주 복잡한 현상들에 대해서 몇 가지의 기본적인 물리법칙에서 부터 계산해 냄으로 인해 어떠한 현상들이 나타날 수 있는 지를 이해하는 데 도움이 된다. 이론천문학자들이 하는 일은 일단 모형을 만들고 그들이 만든 모형이 옳다고 생각되면 그것이 어떠한 결과를 가져다 줄지에 대해서 연구를 한다. 이것을 바탕으로 하여 이론천문학자들은 여러 이론들 중에서 어떤 것이 올바른지를 판단해 줄 관측 자료들을 모으거나 실험을 하게 된다. 어떤 새로운 관측자료들이 얻어지게 되면 이론천문학자들은 이러한 관측결과들을 잘 설명할 수 있게끔 꾸준하게 모형을 수정하고 발전시킨다. 만일 새로 만들어진 이론이 관측 자료들과 서로 맞지 않는 결과가 나올 때는 그러한 관측 결과들을 맞춰볼 수 있게끔 모형을 다소 수정할 수는 있겠지만, 수많은 관측자료들과 상반된 결과들이 나온다면 그러한 모형은 버려지게 된다. 이론천문학 분야의 주제로서 천체역학, 우주 거대구조, 일반상대성이론, 우주선의 기원, 물리우주론, 별의 진화, 은하의 형성과 진화 등을 연구하는 분야이다. 이런 다양한 주제를 연구하기 위해서 이론천문학은 아주 다양한 물리법칙이나 이론등을 활용한다. 예를 들면 천문학에 있어서 상대론이라는 것은 중력이 아주 핵심적인 역할을 하는 우주거대구조를 연구하는 기본적인 틀을 제공해 주며, 중력파라든지 블랙홀 등을 연구하는데 쓰이기도 한다. 오늘날의 이론천문학분야에서 암흑물질과 암흑에너지는 아주 인기 있는 주제라 말할 수 있다. 

 

 

 

 

 

3. 행성천문학이란

행성천문학이란 소위 행성이나 위성, 혜성, 왜행성, 그리고 소행성 및 태양을 공전하는 여러 다른 천체들과 외계행성의 집단들을 연구하는 분야라고 말할 수 있다. 예전부터 우리가 속해있는 태양계는 이미 많은 연구가 이루어져 있지만, 예전에는 주로 망원경을 이용해서 관측을 했으며, 근래에 들어서는 우주 탐사선이 우주 밖에서 수많은 일들을 해나가고 있다. 이러한 우주 탐사선들의 탐사로 인해서 태양계 형성과 진화에 대한 많은 지식을 알게 되었고, 계속해서 새로운 지식들을 알아가고 있다. 태양계에서는 내행성과 소행성대, 그래고 외행성으로 크게 3가지로 나눠지는데 내행성을 말해지고 있는 지구형 행성들은 수성, 금성, 지구, 화성을 들 수 있다. 외행성은 목성이나 토성, 천왕성, 해왕성인 가스 행성들로 이루어져 있고, 해왕성 이후로는 카이퍼벨트가 있으며, 태양계 가장 바깥쪽에는 길게는 1광년에 이르는 곳까지 오르트 구름이 존재하고 있다. 이러한 행성들은 원시 태양 주변에 있던 원시행성계원반에서부터 탄생하게 되었다. 이러한 원반에 있던 물질들이 서로의 중력이나 충돌, 강착 등을 통하여 크게 불어나게 되었으며 결국에는 원시행성으로 진화하게 되었다. 원시행성처럼 큰 덩어리로 뭉쳐지지 못한 물질들은 태양풍에 의한 복사에 의해 없어지게 되었고, 그러한 것들로부터 가스 대기를 잃지 않은 무거운 천체들만이 남게 되었다. 이렇듯 남아있는 원시행성들은 계속해서 몸집이 증가하거나 서로 충돌함으로 인해 외부로 물질을 방출하기도 하였다. 각각의 행성들은 충분하게 질량을 확보한 이후에 무거운 물질들은 행성의 중심으로 들어가게 되고 가벼운 물질들은 위로 올려지게 되었다. 이러한 과정에서 행성의 중심에는 무거운 철 등이 중심핵으로 만들어지게 되었으며, 그보다 위에는 맨틀로 가볍게 구성되게 되었다. 행성의 핵은 고체나 액체의 성분으로 되어 있으며 행성의 자기장 생성의 원인이 되기도 한다. 지구에도 존재하는 이러한 자기장은 태양의 태양풍으로부터 행성을 보호하는 역할을 한다. 그리고 일부 천체들에서는 화산이나 지진 등의 지각 운동이 발생될 정도의 열을 가지고 있게 되었다. 이러한 천체들 중에서 대기를 가지게 된 천체에서는 바람과 물에 의한 침식작용을 거치게 된다. 질량이 작은 천체들 같은 경우에는 아주 빠르게 식었으며, 더 이상의 지질학적인 활동을 멈추게 되었다.