블랙홀 박사 박석재가 그림으로 설명하는 천체의 운동

■ 눈에 보이는 하늘, 그 속에 숨은 원리

아침에 해가 뜨고, 밤이 되면 붉은색 노을이 장관을 이루며 해가 진다. 해가 자취를 감춘 밤하늘에는 헤아릴 수없이 수많은 별들이 자리를 차지한다. 흔히 우리가 쉽게 보는 하늘이다. 그래서 우리는 ‘해가 지고’, ‘달이 뜬다’라는 표현을 한다. 정말 그럴까? 물론 이제는 초등학생도 지구가 태양의 주위를 돈다는 것을 안다. 이런 현상들이 지구의 자전과 공전으로 생긴다는 것쯤도 어렴풋이 안다. 우리 눈에 보이는 수많은 별들이 우주에서 각기 움직이고 있다는 것 정도는 상식이 되었다. 그럼에도 우리가 사는 이 지구의 자전과 공전, 달의 자전과 공전 등 우리와 밀접한 관계에 있는 천체에 대해서조차 명확하게 알지 못한다. 대부분 그저 막연히 ‘움직인다’는 사실만을 알 뿐이다. 해와 달과 별이 뜨고 지는 원리가 이제는 상식처럼 알려져 있지만 그 내용이 완전히 이해하기란 결코 쉽지 않다. 모든 자연과학이 다 그렇듯이 해와 달과 별이 뜨고 지는 원리도 암기해서 해결되지 않는다. 우리 눈에 ‘뜨고 지는 것’처럼 보이는 이런 천체의 운동에는 어떤 비밀이 숨어 있을까? 이 책은 바로 이런 지구를 비롯한 해와 달 등의 천체 운동의 비밀을 명쾌하게 밝히고 있다.

책머리에

P A R T 1 천구의 운동
01 천구와 관측자 ㆍ 10
02 천구의 지평 좌표계 ㆍ 12
03 천구와 지구 ㆍ 14
천구의 북극과 북극성 17
04 북극상의 관측자와 천구 ㆍ 18
05 적도상의 관측자와 천구 ㆍ 20
06 북반구상의 관측자와 천구 ㆍ 22
항해하는 배와 북극성의 고도 25
07 천구의 일주운동 ㆍ 26
08 북극상의 관측자와 천구의 일주운동 ㆍ 28
09 적도상의 관측자와 천구의 일주운동 ㆍ 30
10 북반구상의 관측자와 천구의 일주운동 I ㆍ 32
11 북반구상의 관측자와 천구의 일주운동 II ㆍ 34
12 천구의 연주운동 I ㆍ 36
13 천구의 연주운동 II ㆍ 38
14 천구의 연주운동 III ㆍ 42
EXERCISE 풀이 45

P A R T 2 해와 달의 운동
15 황도 I ㆍ 48
16 황도 II ㆍ 50
황도 12궁 55
17 천구의 적도 좌표계 ㆍ 56
18 북극상의 관측자와 해의 시운동 ㆍ 58
19. 적도상의 관측자와 해의 시운동 ㆍ 62
해와 달과 별 65
20. 북반구상의 관측자와 해의 시운동 ㆍ 66
일출과 일몰 71
21. 달의 시운동 I ㆍ 72
달의 표면 77
22. 달의 시운동 II ㆍ 78
월출과 월몰 82
23. 일식 ㆍ 84
24. 월식 ㆍ 86
25. 달력 ㆍ 88
EXERCISE 풀이 90

P A R T 3 별의 운동
26 행성의 시운동 I ㆍ 94
행성의 이름
27 행성의 시운동 II ㆍ 98
28 행성의 시운동 III ㆍ 102
일월오봉도 104
오성결집 106
29 별의 시운동 I ㆍ 108
30 별의 시운동 II ㆍ 110
천상열차분야지도 113
31 은하수의 시운동 ㆍ 116
EXERCISE 풀이 119

부록 간단한 수식으로 이해하는 우주
1. 뉴턴의 운동 법칙 122
2. 중력 128
3. 천체 역학 133

천구란 바로 우리 눈에 둥글게 보이는 하늘을 말한다. 천구를 이해하려면 우선 몇 가지 천문학 용어를 반드시 익혀야 한다. _p. 10지평 좌표계는 방위각과 고도로 표기된다. 방위각이란 남점으로부터 서쪽으로 재어간 천체의 각거리를 말한다. _p. 12천구를 이해하는 데 있어서 어려운 개념의 하나는 천구의 반지름이 무한대라는 사실이다. _p. 14지구는 서쪽에서 동쪽으로 자전하므로 천구는 상대적으로 동쪽에서 서쪽으로 하루에 한 번씩 회전하게 된다. 천구의 일주운동이란 바로 이러한 천구의 상대적 시운동을 말한다. _p. 26지구는 자전만 하는 것이 아니라 1년에 한 번씩 해를 공전하기도 한다. 따라서 지구의 공전에 따른 천구의 상대적 시운동이 있게 된다. 이것을 천구의 연주운동이라고 한다. _p. 36
일식은 해와 지구 사이에 달이 들어가서 해를 가리는 현상이다. 지구에서 볼 때 해와 달은 크기가 비슷해 일식 현상은 매우 흥미롭게 나타난다. _p. 84월식은 달이 지구 그림자를 서쪽에서 동쪽으로 지나가면서 일어나게 되는데 이는 물론 달의 공전 운동 때문이다. _p. 86태양계를 이루는 작은 천체 중 해를 공전하는 우리 지구와 같은 것들은 행성이라고 부른다. 행성은 지금까지 밝혀진 것으로서 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 8개가 있다. _p. 94화성의 공전 주기는 2년보다 조금 짧은 687일이고 회합 주기는 780일이다. 따라서 화성은 780일마다 충의 위치로 다가오고 역행하게 된다. 화성은 실제로도 붉게 보여 이름과 잘 어울린다. 목성의 공전주기는 11.86년이고 회합주기는 399일, 토성의 공전주기는 29.46년이고 회합주기는 378일이다. _p. 103태양계에서 볼 때 우리 은하의 중심 방향은 여름철 별자리인 궁수자리 방향과 일치하고 그 반대 방향은 겨울철 별자리인 황소자리 방향과 일치한다. 우리 은하가 우리 눈에 띠처럼 길게 보이는 것을 은하수라고 한다. 은하수는 당연히 궁수자리 근처에서 가장 두껍고 휘황찬란하다. _p. 118

■ 천체 전문가의 독자적인 체계와 설명으로 밝히는 쉬운 원리 이해
이 책은 블랙홀 박사로 불리는 저자의 독자적이고 체계적인 설명과 공들인 그림을 통해 자연스럽게 이해할 수 있게 구성되어 있다. 저자는 천체 운동의 원리를 억지로 암기하기보다는 독자들 스스로 그 원리를 이해하도록 하기 위해 어려운 내용을 쉬운 말로 명확하고 간결하게 풀어 써서 이해도를 높였다. 이번 개정판은 쉬운 내용으로 출발해 점점 더 어려워지도록 구성돼 있어, 철저하게 독자의 이해를 요구하고 있다. 따라서 앞부분을 이해하지 못하면 뒷부분도 이해할 수 없게 구성돼 있다. 하지만 그렇다고 해서 암기할 내용은 거의 없다. 독자는 내용을 읽은 즉시 QUESTION을 통해 자기가 얼마나 이해했는지 확인할 수 있고, EXERCISE를 통해 다시 한 번 내용을 반추할 기회를 갖게 될 것이다.저자는 어린 시절부터 천구를 이해하기 위해서 많은 시간을 투자해왔고 천문학자가 되고 나서도 수많은 선생님들에게 연수를 제공했다. 그 결과 저자만의 독자적이고 체계적인 해와 달과 별이 뜨고 지는 원리를 구성해 이렇게 책으로 내놓았다. 아무쪼록 이 책이 학생, 일반, 아마추어 천문가들이 우주의 신비를 즐기는데 기여한다면 저자로서는 더 바랄 나위가 없다.