[우주의 팽창 1] Doppler 효과와 관련한 연구 1842년 오스트리아의 물리학자인 Doppler는 자신의 논문에서 파동을 방출 하는 파원(물체)나 관측자의 움직임에 따라서 관측되는 파장이 달라진다고 주장하였다. 이 주장의 골자는 관측자가 일정한 파동을 방출하는 파원에 다가가거나 그러한 파원이 관측자에게 다가오고 있는 경우 관측자가 느끼는 파장은 파원에서 방출되는 파장보다 짧다는 것이다. 이는 마치 우리가 파도 가 다가오는 방향으로 배를 타고 나아갔을 경우에 정지해 있을 때 보다 더욱 격렬하고 많은 수의 파도를 만나게 되는 것과 같은 이유로서 이를 설명 하였다(Doppler, 1842). Doppler는 파원의 운동 속도와 파장 등을 이용하여 이를 공식으로 설명하였으며 이 공식은 물체의 이동속도가 비..
[외부은하 1] 은하 분류 1. 분류의 과학적 의미 분류는 SAPA(Science: A Process Approach)에서 정의하는 기초 탐구 과 정 중 하나로써 ‘어떤 목적을 가지고 공통적인 속성이나 조건에 따라 사물 을 범주로 구분하는 것으로 어떤 방법이나 체계에 따라 대상을 나누고 배열하는 것’으로 정의한다. NRC(2013)는 분류를 하기 위한 '패턴 인식'을 강조하며 분류를 주의 깊은 관찰로 인식된 패턴을 기반으로 물체를 가시적, 미시적 특징의 유사성 또는 기능의 유사성에 기초하여 몇 개의 그룹으로 분류 할 수 있으며, 분류는 관 계를 표현하고 수많은 객체나 과정을 그룹으로 구성하는 데 유용하다고 설 명한다. 과학에서의 분류의 기준은 인류의 지식 축적과 기술의 발전을 통해 계속해 서 변해왔으며 ..
[우주선 3] 우주선과 지구 1. 대기 연쇄 붕괴(atmospheric cascade) 공기 속에서 에너지가 큰 양성자(중성자)의 물질하중 평균 자유 경로(mean free path)는 100g㎝-2 (140g㎝-2 )이다. 평균 자유 경로는 대기 원자 및 분자의 핵과 양성자(중성자)의 핵 충돌에 의해서 결정된다. 한편, 지구 평균 대기 1기압에서 대기 물질의 양은 1,033g㎝-2이다. 그러므로 1차 우주선이 지표면에 도달하는 것은 매우 힘들다. 또, 1차 우주선은 대기 연쇄 붕괴를 형성하는 연속적인 충돌과 상호작용을 거쳐 2차 우주선을 생성한다. 1차 우주선 양성자로부터 2차 우주선 생성과정으로 평균적으로 10회 정도 충돌 후 2차 입자가 지상에 도달한다. Fig. 1-7은 1차 우주선이 지구의 대기..
[우주선 2] 우주선 세기의 변화 우주선 세기는 일정하지 않고 다양한 시간 규모에 따라 연속적으로 변화한다. 우주선 세기의 변화는 크게 두 가지로 구분된다. 첫째는 지구적(terrestrial) 요인에 의해 지구에서 검출되는 세기의 변화로 주 기적 및 일시적 변화가 있다(Table 1-1). 계절 및 일변화는 겨울철과 여름철 및 주간과 야간의 대기 구조의 차이에 의해서 발생한다. 이 효과는 뮤온 입자에 중요한 영향을 미치나 중성자에는 미미하다. 지구 자기권의 비대칭 형태는 각 지역의 지자기 cutoff의 작은 일변화를 초래하여 결과적으로 지표면에서 우주선 세기의 작은 일변화를 만들어낸다. 둘째는 지구의 자기권 밖으로부터의 지구외적(extra-terrestrial) 요인에 의한 우주선 세기 변화가 있다. ..
[우주선 1] 우주선의 정의, 발견과 역사, 종류 1. 우주선의 정의 우주선(cosmic ray, CR)은 광선이 아닌 입자로, 광속에 가까운 속도로 움직이는 이온(ion)이고, 대부분 H + , 양성자(proton)로 이루어져 있다. 우주선은 태양, 다른 별, 활동은하핵과 전파은하뿐만 아니라, 초신성과 그 잔해, 중성자성, 블랙 홀과 같은 외부 천체를 포함한 서로 다른 다양한 근원에서 생성된다. 높은 에너지를 우주선 중에서 약 150 J(10 21 eV) 이상의 에너지를 가진 입자 가 관측되기도 한다. 전 에너지 범위에 대해 적분된 1차 우주선의 수밀도는 지 구 근처에서 약 10 -4 m -3이다. 1차 우주선의 총 에너지 밀도는 대략 1 MeVm -3 이다. 지구 대기와 지자기장은 고에너지 우주선에 ..
[동양 천문학 발전사 3] 한국 천문학의 발전사 (고려시대, 조선시대) 1. 고려시대 고려 역법의 기본적인 틀은 822년에 당에서 사용하던 선명력이었으나 원에서 이슬람 천문학을 흡수하여 수시력이 만들어지자 이를 도입하여 사용 하였다. 이와 같은 고려 시대의 천문 역산의 발전은 조선 초에 칠정산이 발간될 수 있는 기초가 되었다. 고려는 개국함과 동시에 신라와 당나라의 제도를 참고하여 태복감과 태사국을 두어 천문, 역산 등을 담당케 하였고 이후 이 두 기관이 통합되어 서운관, 관상감 등이 만들어졌다. 이 관처의 관리들은 해를 관찰하고, 역법을 관리하며, 물시계를 담당하고, 시간을 담당하는 전문가들이었다. 이들은 이후 천문학 분야의 관리를 직접 교육, 선발하기도 하였다. 고려 시대의 시 계에 대한 직접적인 기..
[동양 천문학 발전사 2] 한국 천문학의 발전사 (삼국시대 이전, 삼국시대) 중국이나 한국과 같은 동양의 천문 관측 기록은 오래 된 것일수록 언제, 누가, 어디서 관측한 것이라 기록되어 있지 않은데 이는 유럽이나 아라비아의 천문 관측 기록이 개인의 업적이었던 반면에 동양에서는 천문 관측이 국가 차원에서 이루어져 그 왕조의 역사서에 기록되었다. 1. 삼국시대 이전의 천문학 단군 조선 시대의 천문제단으로 알려져 있는 강화도 마니산의 참성단에 대한 공식 기록은 ‘고려사’에 처음 나오며 세종실록 ‘지리지’에도 기록되어 있다. 기록에 의하면 참성단은 천원지방의 고대 우주 구조관에 의거하여 지 은 천문 관측대이며 고려 시대나 조선 시대에도 천문 관측이 이루어졌던 것으로 추정된다. 선사 시대인들이 여러 형상을 바위에..
[동양 천문학 발전사 1] 중국 천문학의 발전사 1. 중국 천문학의 발전사 세계 4대 문명의 발상지 중 하나로 꼽히는 중국 역시 약 5000년 전부터 황하 유역을 중심으로 문명이 발달하면서 원시적이나마 과학이 나타나기 시작하였다. 고대 중국의 은 왕조 시대에 쓰였던 점성술적인 기록을 살펴보면 윤달을 만들어 쓸 정도로 역법이 발달해 있었고, 해가 남중했을 때의 길이 를 측정하는 규표가 이미 사용되고 있었음을 알 수 있었다. 중국 역사상을 통틀어 가장 혼란스러운 시기라 할 수 있는 춘추 전국 시 대에는 후세 천문학의 기본 골격을 이루는 모든 개념과 사상이 완전히 자리 잡게 되었다. 일식에 대한 기록은 은대에서도 존재했지만 역법으로 그 날짜 를 확인할 수 있는 최초의 일식 기록은 춘추 시대에 남겨진 것이었다...
별자리 관측법 1. 관측 장소와 하늘의 상태 맑고 어두운 하늘일수록 더 많은 별을 볼 수 있다. 이런 하늘을 볼 수 있는 가장 좋은 방법은 좀 불편한 일이기는 해도 도시에서 멀리 떨어진 시골로 가는 것이다. 도시에서 우리가 할 수 있는 최선의 길은 가능한 한 주위의 불빛이 가려진 어두운 장소를 찾는 것. 그러나 설사 그러한 장소를 찾았다 하더라도 달이 만월에 가까울 때는 이런 노력도 수포로 돌아가고. 밝은 달밤에 희미한 별들을 관측한다는 것은 대낮에 달을 구경하고자 하는 것보다 더 힘든 일이다. 따라서 별을 관측할 때는 달이 밝은 밤은 피하는 것이 좋다. 2. 어둠에 대한 적응 고양이의 눈에 전등을 비추어본 적이 있는 사람이면 그 눈동자가 빛의 밝기에 따라 변하는 것을 보았을 것이다. 사람의 눈동자도 고..
[서양 천문학 발전사 3] 근대 천문학사 16세기 이후 시작된 과학 혁명으로 과거와는 근본적으로 성격이 다른 지 식 체계가 확고히 자리 잡게 된 18, 19세기는 과학이 크게 발전한 시기였다. 사람의 필요에 의해 수학과 더불어 자연과학 중 가장 일찍 시작된 천 문학 분야는 처음에는 종교나 신앙의 색채를 짙게 띠었으나 중세 이후 여러 천문 현상에 대한 지식이 축적됨과 동시에 망원경이 만들어지고 특히 과학 혁명 이후 비약적으로 발전한 역학이 천체의 운동을 설명할 수 있게 됨으로써 행성을 새로이 발견하거나 태양계의 기원을 설명하려고 노력하는 등 보다 과학적인 형태를 갖추게 되었다. 역학에 바탕을 둔 천문학을 눈부시게 발전시킨 사람은 라플라스였다. 그 는 행성의 궤도가 섭동으로 인해 서서히 변화하는데도 불구하고..