우주를 관찰하는 단위들

천문학에서 이용되는 단위에는 천문단위(AU, astronomical unit), 광년(ly, light-year), 파섹(pc, parsec) 이 세 가지가 있습니다. 천체는 매우 멀리 떨어져 있기 때문에 우리가 흔히 쓰는 킬로미터로는 표현의 단위가 너무도 작으며 오히려 도움이 되지 않습니다. 이것은 우리가 센티미터 또는 미터를 마이크로미터로 변환해서 생각하는 것처럼 쓸데 없는 일이 될 것입니다. 그래서 천문학에서는 우주의 스케일에 부합되도록 천문학 독자의 단위를 생각해 내게 되었습니다.

1. 천문단위

태양과 지구의 평균거리인 약 1억 5000만 킬로미터를 1 천문단위라고 합니다. 1 천문단위는 1AU라고 표현하기도 합니다. 예를 들어 태양에서 토성까지의 거리는 태양에서 지구까지의 거리의 9.5배에 달합니다. 즉, 토성은 태양에서 9.5천문단위 거리에 있는 것입니다. 해왕성은 약 30천문단위이며 이것만 보아도 우습게 보이던 태양계가 인간의 입장에서는 얼마나 대단한 넓이를 자랑하는지 알 수 있습니다.

태양과 지구간의 거리를 기본단위로 한 의미는 매우 큽니다. 근거리에 있는 항성까지의 거리는 연주(年周)시차를 이용해서 측정합니다. 지구는 6개월이면 태양을 반 바퀴 돌기 때문에 반 년 간격으로 같은 항성을 관측하게 되면 2천문단위 떨어진 두 점으로부터 관측한 것이 됩니다. 이렇게 하면 2천문단위를 기준으로 하는 삼각측량에 의해 항성까지의 거리를 측정할 수 있습니다.

2. 광년

Year 즉 년이라는 단어가 붙긴 하지만 광년은 거리의 단위입니다. 1광년이란 빛이 1년에 걸쳐서 나아간 거리라는 의미를 나타냅니다. 항성이나 성운까지의 거리는 엄청나게 멉니다. 빛의 속도로 이동을 한다고 해도 몇 년 정도는 훌쩍 넘고도 남습니다. 몇 백년, 몇 억년이나 떨어진 것들도 다 헤아릴 수 없을 정도입니다. 이런 것을 킬로미터나 천문단위로 표기하기에는 너무도 번거롭습니다. 그래서 ‘빛의 속도로 간다면 대략 몇 년이 걸리나’를 지표로 거리를 측정하는 것입니다. 그것이 광년입니다.

왜 빛의 속도인가 하면 인간이 발견해낸 가장 빠른 것이 아직까지는 빛이기 때문입니다. 이론적으로 빛의 속도보다 빠른 것은 아직까지는 없습니다. 만약 미래에 빛 보다 빠른 다른 무언가가 발견된다면 이 명칭도 바뀔지도 모를 일입니다.

천문학에서 광년으로 표기하는 항성의 예는 다음과 같습니다. 가장 가까운 항성 플록시마까지의 거리는 약 4.2광년, 가장 밝은 항성인 시리우스까지의 거리는 약 8.6광년, 북극성까지의 거리는 약 430광년, 오리온자리 M42까지의 거리는 약 1600광년, 은하계의 직경은 약 10만광년, 안드로메다 은하계까지의 거리는 약 230만 광년 등입니다. 여기서 외계인이 안드로메다에서 왔다는 둥 하는 것이 얼마나 터무니 없는 일인지 알 수 있습니다.

100광년이라는 것은 빛의 속도로 100년동안 날아가야 겨우 도착하는 거리입니다. 100광년 떨어진 천체를 관측했다고 했을 때 그것은 100년 전에 그 천체에서 출발한 빛을 관측하게 되는 것입니다. 즉, 현재가 아닌 100년전의 모습을 관측하고 있는 것입니다. 지금 이 순간에 그 별이 존재하는지 어떤 형태로 변화 했는지는 알 길이 없습니다. 이런 식으로 생각하면 인간이 하고 있는 과학이라는 것도 조금 허무한 느낌이 들 때도 있습니다.

3. 파섹

3.26광년을 1파섹이라 칭합니다. 1파섹은 1천문단위의 시야각이 1초가 되는 거리, 다시 말하면 연주시차 1초에 해당하는 거리입니다. 여기서 헷갈리지 말아야하는 것이 있는데 1초는 시간의 단위가 아니라는 것입니다. 1초는 각도에서 3600분의 1도를 의미합니다. 1파섹은 약 30조 8570억km입니다.

1파섹 떨어진 장소에서 지구를 보면 지구는 태양으로부터 최대 1초 떨어져 보이게 됩니다. 파섹은 절대(絶對)등급의 정의에 사용됩니다. 이를테면 항성을 10파섹 거리에 두었다고 가정했을 때의 밝기가 절대등급인 것입니다.

 

이 외에도 킬로파섹(kpc), 메가파섹(Mpc), 기가파섹(Gpc), 지구 반경(RE), 광초(ls), 태양 반경, 기가미터(Gm) 등의 단위도 천문학에서 사용됩니다.