별의 측량과 별의 거리

삼각측량에 대해 가장 쉽게 받아들일 수 있는 것은 두 눈과 하나의 물체 사이를 보면 된다. 하나의 물체를 지정하기 어렵다면 손을 뻗어서 펜을 바라보면 될 거다. 한쪽 눈씩 번갈아 가며 감아 보면 물체의 위치가 변하는 것처럼 보인다. 당연히 그 물체는 한자리에 있는데 말이다. 그런데 재미있는 사실 중 하나는 펜이 가까이 있을 때보다 멀리 있을 때 변화하는 위치 변동이 작다. 이를 바탕으로 별의 거리는 삼각측량법으로 해 볼만 하다는 것이다. 

 

측량사들은 이를 이용해서 강 건너편에 있는 나무까지의 거리를 구할 수 있다. 나무를 바라보는 두 개의 지점을 선택해서 그 나무까지의 거리(기선)를 측정하고, 두 지점에서 떨어져 있는 물체까지의 방향의 차이를 시차라고 할 때, 거리와 시차를 이용해서 삼각함수로 그 나무까지의 거리를 구할 수 있다. 물체가 멀리 떨어져 있을수록 기선의 길이는 길어지는데, 별은 멀리 떨어져 있기 때문에 기선의 길이가 아주 길다. 그러므로 그 기선과 각도를 측정할 때 섬세한 관측이 요구된다. 

 

달은 망원경이 없이 거리를 잴 수 있는 유일한 천체로 알려져 있다. 프톨레미는 달까지의 거리를 몇 % 정도의 오차 이내로 정확하게 결정했다. 그는 지구 자체를 기선으로 사용하여 한밤중의 다른 시간대에서 별에 대한 상대 위치를 측정하였다. 또한 망원경의 도움으로 천문학자들은 가까운 행성이나 소행성까지의 거리를 지구의 지름을 기선으로 사용하여 측정하였다. 이를 통해 천문 단위가 제정된 것이다. 

 

지구가 도는 궤도의 한쪽에서 다른 한쪽으로 움직이면 2AU(3억 킬로미터)의 기선을 제공해 준다. 이것은 지구 지름에 비해 훨씬 긴 기선이지만 별들은 너무나 멀리 떨어져 있어서 가장 가까운 별일지라도 맨눈으로 시차를 구분해 낼 수 없다. 별의 시차를 측정한 데 성공한 천문학자는 바로 독일의 프리드리히 빌헬름 베셀, 스코틀랜드의 토머스 헨더슨, 러시아의 프리드리히 스트루베이다. 그들은 각각 61 시그너스, 알파 센타우로스, 베가의 시차를 측정했다. 가장 가까운 별인 알파 센타우로스도 1년 동안 1.5초의 시차를 보였다. 

 

기선의 길이가 1AU일 때 시차가 1초인 별이 떨어져 있는 거리는 206265AU이다. 즉, 31조 킬로미터이다. 이 단위는 너무나 크기 때문에 이를 천문학에서는 파섹이라고 불렀다. 시차(parallax)가 1초(second)라는 말에서 파섹(parsec)이라고 붙인 것이다. 말뜻만 알면 파섹의 정의는 잊어버리지 않을 것이다. 파섹으로 나타낸 별까지의 거리는 바로 그 별의 시차를 초의 단위로 나타낸 p의 역수이다. 따라서 시차가 0.1초인 별은 10pc의 거리에서 발견된다는 걸 알 수 있다.