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금성 일면통과(日面通过)

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작성자 :연변도서관| 작성일 :12-06-08 08:34| 조회 :3,693| 댓글 :0

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금성 일면통과
금성 일면통과(金星 日面通过, Transit of Venus)는 금성이 지구와 태양 사이에 정확하게 위치하여 생기는 천문 현상이다. 지구에서 관측할 때 금성은 마치 태양 원반 위를 지나가는 검은 점처럼 보인다.
21세기 첫번째 일면통과는 2004년 6월 8일이였다. 2번째 일면통과는 2012년 6월 6일이었다. 다음 일면통과는 2117년 12월 10일 ~ 12월 11일에 일어났다.

일면통과의 과정


일면통과를 하는 과정에서 금성은 태양의 표면을 동쪽에서 서쪽으로 움직여 가는 작은 점처럼 보인다. 천체가 태양의 앞을 통과하여 태양빛 중 일부를 가린다는 점에서는 일식과 비슷하다. 달의 직경은 약 30분으로 태양의 시지름과 거의 비슷하기 때문에, 달은 태양의 거의 전부 또는 전부를 가린다. 하지만 금성의 직경은 가장 커 봐야 달의 30분의 1(약 1분)에 불과하다. 실제 금성은 달 지름의 4배 정도로 크지만, 가장 지구와 가까이 접근해도 그 거리는 4100만 킬로메터로, 지구와 달의 거리에 비해 100배 이상 멀리 떨어져 있기 때문에  보이는 이다.

일면통과가 시작되기 직전 금성은 태양의 동쪽에서 서서히 접근해 온다. 그러나 이때 금성은 밤의 반구 쪽을 지구에 보이고 있는 상태이기 때문에 지구에서는 관찰할 수 없다. 금성이 계속 태양을 향해 이동하다가, 금성의 둥근 외곽선이 태양의 외곽선과 접촉하는 순간이 발생하는데 이를 제1접촉이라고 한다. 여기서 금성은 태양의 원반 안으로 계속 움직여 들어오고, 금성의 검은 동그라미 전체가 태양 원반 안으로 들어오는 순간이 발생하는데 이를 제2접촉이라고 한다. 제1접촉에서 제2접촉까지는 약 20분 걸린다. 금성이 태양 원반의 중심에 가장 가까워졌을 때를 식최대라고 부른다. 식최대 지점을 지나 금성은 서쪽을 향해 계속 움직이다가 태양의 가장자리에 도달하는데, 이 순간을 제3접촉이라고 한다.

보통 2접촉에서 3접촉까지 걸리는 시간은 금성이 태양면 위에서 얼마나 오래 머무르느냐에 따라 달라지지만, 2004년과 2012년의 경우 약 6시간이다. 마지막으로 금성 원반이 태양면에서 완전히 떨어지면서 지구 관측자의 시야에서 사라지는 순간을 제4접촉으로 부른다. 3접촉과 4접촉은 약 20분 간격으로 이루어진다. 이처럼 금성의 일면통과는 오랜 시간 동안 일어나는 현상이므로, 지구의 어떤 지역에서는 해가 뜨기 전에 이미 식이 이루어지고 있거나, 또는 해가 지기 전까지 식 현상이 끝나지 않는 곳도 생기게 된다. 따라서 전 지구적으로 볼 때 식의 처음부터 끝까지 모두 관측할 수 있는 장소는 한정되어 있다.

금성 내합과 일면 통과

금성이 지구와 내합 위치에 자리하더라도 금성 일면 통과는 매번 일어나지는 않는다. 그 이유는 금성은 지구의 공전궤도 경사면에 대하여 3.4도 기울어져 있어서 천구상으로 금성은 내합시에 태양의 위쪽이나 아래쪽을 통과할 뿐 태양 원반을 통과하지는 않기 때문이다. 일면 통과가 발생하려면 내합이 되는 순간 금성과 지구의 궤도 경사면이 (거의) 일치해야 한다. 3.4도가 큰 각도가 아닌 것처럼 생각할 수 있으나, 내합시 금성은 지구에서 볼 때 천구상에서 태양과 9.6도 차이를 보이면서 위나 아래를 지나가기도 한다. 이 크기는 태양 시지름의 거의 18배에 해당하는 거리이다.

관측 역사
 
 
 
1882년 금성 일면통과의 기록.에드먼드 핼리의 제안으로 1761년과 1769년 금성 일면통과는 시차법을 이용하여 1천문단위 값을 정교하게 측정하기 위한 목적으로 시행되었다. 여러 탐험대가 세계 각지에 일면통과 관측자료를 구하기 위해 파견되었다. 이는 사실상의 첫 국제적 과학 공동 연구였다고 말할 수 있다. 불운한 탐험대도 있었는데 기욤 르 장티의 경우 여행 중 행방불명이 되어, 구사일생으로 살아서 돌아왔을 때 그는 이미 본국에서 법적으로 사망한 것으로 처리되어 있었으며 가정과 직장을 모두 잃었다.(그의 노고를 소재로 캐나다 극작가 모린 헌터는 '금성 일면통과'라는 희곡을 썼다) 탐험대장 중에는 제임스 쿡도 있었는데, 그는 1769년 타히티에서 일면 통과를 관측했으며 이는 그가 뉴질랜드를 발견하기 전의 일이다. 1761년 쿡이 상트 페테르부르크에서 작성한 금성의 일면통과 자료에 의거하여, 미하일 로모노소프는 금성에 대기가 있을 것으로 예측했다.

불운하게도 이 시기에는 검은 방울 현상 때문에 식의 시작과 종료 시각을 정확하게 측정할 수 없었다. 당시 천문학자들은 이 현상이 금성의 대기 때문에 발생하는 것으로 생각했다. 그러나 현재 밝혀진 검은 방울 현상의 원인은 지구 대기의 떨림 및 관측 장비의 자체 결함으로 인한 것으로 밝혀졌다.

1761년과 1769년 관측 자료를 종합하여 1771년 프랑스 천문학자 제롬 랄랑드는 1천문단위 거리를 1억 5천 3백만 킬로메터로 계산했다. 기대했던 정확도에는 미치지 못했으나(검은 방울 현상 때문에), 망원경 관측에 기반한 결과로는 이전 값들에 비해 정확도가 크게 향상되었다. 1874년과 1882년 관측을 토대로 천문단위 값은 더 정확하게 수정되였다. 미국 천문학자 사이먼 뉴컴은 이전 네 시기 관측 자료를 종합하여 1천문단위를 1억 4959만 킬로미터로 계산했다. 현재 천문단위 측정은 우주선을 리용한 원격 측정법을 통해 이루어지고 있으며 시차법에 비해 훨씬 정확한 계산이 가능하다.

2004년 관측은 외계 행성 발견 기술을 향상시키기 위한 목적에서 행해졌다. 기존에 발견된 외계 행성들은 대부분 목성이나 토성(작아도 최소 천왕성, 해왕성 정도)같은 가스 행성들이 대부분으로, 이들은 질이 매우 크고 자전 주기가 짧으며 어머니 항성을 뒤흔드는 정도가 커서 지구에서 발견이 상대적으로 쉬웠다. 외계 행성의 주요한 탐사법은 항성의 시선 속도 변화를 관찰하거나, 또는 중력 렌즈를 이용하여 아인슈타인 고리 현상을 통해, 뒷배경의 별들 앞을 지나가는 항성이 행성을 지니고 있는지의 여부를 찾아내는 것 등이다.
 타 항성 앞을 지나가는 일면통과법을 통해 발견된 외계 행성들도 있다. 금성도 태양을 가리면서 태양광 일부를 차단한다. 그러나 금성 정도로 작은 외계 행성을 발견하기 위해서는 보다 정교한 측정 장치가 필요하다. 금성이 식 현상을 일으킴으로 인해 감소한 태양의 광도는 0.001에 불과했다. 다른 외계 암석 행성들도 이와 비슷한 양상을 보일 것이다.

과거 및 미래의 일면 통과

금성의 일면 통과는 21세기 현재 6월과 12월에만 일어난다. 이 시기는 천천히 늦어지고 있다. 1631년 이전에는 5월과 11월에 일면 통과가 관측되었다. 일면 통과는 8년의 간격을 두고 연속으로 발생한다. 이는 지구의 8년 길이가 금성년 13년과 거의 비슷하기 때문이며, 따라서 매 8년마다 지구와 금성은 거의 같은 위치에 나란히 놓이게 된다. 그러나 정확히 태양-금성-지구가 매번 같은 위치에 놓이지는 않는다. 그 이유는 금성은 매번 위치할 때마다 22시간씩 먼저 도착해 있기 때문이다. 연속적인 8년 간격 일면 통과는 1396년 이전에는 볼 수 없었다. 앞으로 3089년에 다시 일면 통과는 단일성 사건으로 바뀔 것이다. 2854년(2846년과 2854년 중 두 번째)에는 금성은 태양 가장자리를 아슬아슬하게 스쳐 지나갈 것이며, 이 때문에 지구 일부 지역에서는 일면 통과를 볼 수 있는 반면 일부 지역에서는 볼 수 없을 것이다.

 

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