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중력 연구에서 뉴턴만큼 지대한 공헌을 한 사람이 맥스웰이다. 그는 전기와 자기 사이의 연관성을 보이는 실험에서 인사이트를 얻어서 몇 개의 근사 방정식으로 전파와 자기를 모두 기술하는 단 하나의 이론을 발전시켰다. 우리가 빛의 성질과 행동을 모두 이해할 수 있도록 도와준 이론이 바로 맥스웰의 전자기 이론이다. 이 이론에 대해 살펴보기 전에 원자가 몇 종류의 입자들로 이루어져 있고, 이들 중 일부는 질량과 전하의 성질을 가졌다는 사실을 염두에 두어야 한다. 모든 원자의 핵에는 양으로 하전된 양성자가 있고, 핵의 외부에는 음전하를 가진 전자가 있다. 맥스웰의 이론에서는 이들 전하가 움직일 때 나타나는 효과가 다루어진다. 하나의 전하 주위에 있는 다른 전하는 인력이나 척력을 받는다. 서로 다른 전하는 끌어당기고..

천문학 2023. 3. 10. 00:10

원자(atom)은 물질을 구성하는 가장 작은 입자라고 알려져 왔다. 물질이 원자라는 작은 입자로 구성되어 있다는 생각은 무려 2500년 전부터 계속되어 온 것이다. 하지만 20세기에 와서 과학자들이 원자의 내부를 조사해 볼 수 있었다. 이후에 원자가 예전에 생각했던 것만큼이나 단단하고 더 이상 나눌 수 없는 입자는 아니라는 사실을 알게 되었다. 원자는 보다 더 작은 입자들로 구성된 복잡한 구조를 가졌다는 사실을 말이다. 첫 번째 작은 입자는 1897년 영국의 물리학자 톰슨이 발견해 냈다. 전자라고 하는 이 입자는 음의 전기를 띠고 있는 것인데, 전자는 지금 우리 생활 속에서 확인해 볼 수 있다. 바로 피뢰침에 흐르는 전류가 전자이다. 정상 상태의 원자는 전기적으로 중성이기 때문에 원자의 각 전자는 같은 ..

천문학 2023. 3. 9. 00:30

수성은 태양에 가장 가까이 있는 행성이자 특성상 달과 가장 비슷한 행성이다. 수성에는 달처럼 대기가 없고 표면에 많은 충돌 구덩이가 있다. 또한 수성 역시 달처럼 굉장한 탄생 이론이 있다. 수성은 9개의 행성 중 태양에 가장 가까운 행성이다. 케플러의 법칙에 따라 가장 짧은 공전 주기(88일)과 가장 빠른 평균 공전 속도(시속 48km)를 가진다. 수성의 이름인 Mercury는 로마의 신 중 가장 발빠른 사신의 이름을 붙인 것이다. 수성은 태양에 가까이 있기 때문에 하늘에서 보기 어렵다. 우리가 수성을 가장 잘 볼 수 있을 때는 타원 궤도에 의해 태양으로부터 가장 멀리 떨어져 있을 때이다. 수성의 태양으로부터 평균 거리는 5,800만 km이다. 그러나 수성의 궤도 이심률이 0.206으로 크기 때문에 태양..

천문학 2023. 3. 7. 00:05

태양이 한 달 동안에 천구상에서 전체 행로의 약 1/12씩 움직여 간다는 것을 알지만 달의 위상을 설명하기 위해서 한 달간의 달의 순환이 진행되는 동안 햇빛은 거의 같은 방향에서 온다고 가정할 수 있다. 달은 그 시간에 지구 주위를 완전하게 한 바퀴 돈다. 우리가 지상에서 달을 관측하기 때문에 우리가 보는 햇빛에 조명된 달의 모습은 지구에 대해 태양과 달이 이루는 각과 관련된다. 간단한 실험을 통해 살펴보면 완전히 캄캄한 방에서 밝은 전기불로부터 약 2미터 떨어진 곳에서 손에 테니스 공과 같은 작은 물체를 들어본다고 가정해 보자. 그때 사람의 머리는 지구를 나타내고, 빛은 태양을, 그리고 공은 달을 나타낸다. 공을 머리 주위로 움직이게 되면, 공에서 달의 위상과 똑같은 위상을 볼 수 있을 것이다. 달이 ..

천문학 2023. 3. 6. 00:20

인간은 달에 대한 환상을 가지고 있다. 옛날 이야기에도 많이 등장하고, 토끼가 방아를 찧는다는 설화도 전해질 정도로 말이다. 달에 관한 이론 세 가지 이런 달에 관한 이론은 과학적으로 세 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 분절 이론으로써, 달이 지구의 일부였다가 초기에 분리되었다는 이론이다. 둘째는 자매 이론으로써, 지구와 함께 형성된 것으로 외형성 위성들의 형성된 것처럼 만들어졌다는 것이다. 셋째는 포획 이론으로써, 달은 태양계의 다른 지역에서 생겼지만 지구에게 잡혔다는 것이다. 이 세 가지 이론들은 근본적으로 문제를 가지고 있다고 한다. 우선, 포획 이론은 어느 누구도 초기의 지구가 달처럼 크나큰 위성을 포획할 방법을 생각해 낼 수 없다는 데서 문제를 가지고 있다. 한 물체가 다른 물체로 접근할 경우, ..

천문학 2023. 3. 5. 00:10

해왕성의 발견은 중력 이론의 발전에서 매우 중요한 위치를 가진다. 1781년 음악가이자 천문학자이던 윌리엄 허셀은 우연하게 7번째 행성인 천왕성을 발견했다. 천왕성은 1세기 전에 이미 관측되었지만 초기에는 그것을 행성으로 보지 않았다. 단순한 별로 보았을 뿐이었다. 천왕성을 발견한 지 10년이 지난 후에 천왕성의 운동 관측 자료를 이용해서 천왕성의 궤도를 계산했다. 그러나 목성과 토성의 섭동 효과를 고려하더라도 천왕성은 1690년 이후로 이루어진 초기 관측과 정확히 일치하는 궤도를 따르지 않는다는 사실이 밝혀진 바 있다. 1840년경에는 천왕성의 관측된 위치와 계싼된 궤도에서 예측된 위치 사이의 차이가 거의 0.03º였다. 이 각을 안을로는 거의 구별할 수 없지만 궤도 계산의 허용 오차보다는 더 큰 값이..

천문학 2023. 3. 4. 09:20