지구과학Ⅱ›천체와 우주

천체의 좌표계

Celestial Coordinates

천구란 무엇인가
💡 하늘을 거대한 구로 생각하자
①밤하늘의 별들이 모두 같은 거리에 있다고 가정한 가상의 구 = 천구
②지구가 자전 → 천구가 하루에 한 바퀴 도는 것처럼 보임
③천구의 중심 = 관측자 / 천구 적도 = 지구 적도의 연장
④천구 북극 = 지축의 북쪽 연장선이 천구와 만나는 점 (북극성 근처)
⑤별의 위치를 표현하기 위해 좌표계가 필요하다

비교

📊지평 좌표계 vs 적도 좌표계
구분지평 좌표계적도 좌표계
기준관측자의 지평선천구 적도
좌표 1방위각 (A)적경 α (시간)
좌표 2고도 (h)적위 δ (도)
시간 변화시간마다 변함변하지 않음
용도관측 시 위치 확인별 카탈로그, 천문대
별의 일주 운동과 시간각
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🌍 핵심 관계
①천구 북극의 고도 = 관측자의 위도 φ (서울: φ=37.5° → 북극성 고도=37.5°)
②시간각 H = 자오선에서 서쪽으로 잰 각도
③H = 0 → 별이 자오선 위 = 남중 (가장 높이 뜬 순간)
④별은 동쪽에서 떠서 남중 후 서쪽으로 진다
⑤항성시(ST) = 적경(α) + 시간각(H)
남중 고도 계산
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남중 고도 공식
h남중 = 90° - |φ - δ|
남중 고도 = 90° − |위도 − 적위|
📐 서울에서의 남중 고도 예시
①서울 위도 φ = 37.5°
②하짓날 태양(δ = +23.5°): h = 90° − |37.5° − 23.5°| = 76°
③동짓날 태양(δ = −23.5°): h = 90° − |37.5° − (−23.5°)| = 29°
④여름에 태양이 높이 뜨고, 겨울에 낮게 뜨는 이유!
주극성과 전몰성
주극성 조건
δ > 90° − φ
적위가 (90°−위도)보다 크면 지지 않는 별
전몰성 조건
δ < φ − 90°
적위가 (위도−90°)보다 작으면 뜨지 않는 별
🌟 서울에서의 예
①서울(φ=37.5°): 주극성 조건 δ > 52.5° → 적위 52.5° 이상인 별은 지지 않음
②전몰성 조건 δ < −52.5° → 적위 −52.5° 이하인 별은 뜨지 않음
③적도(φ=0°): 주극성·전몰성 없음 — 모든 별이 뜨고 진다
④북극(φ=90°): 적위>0°인 별은 모두 주극성 — 24시간 관측 가능
총정리
남중 고도
h = 90° - |φ - δ|
모든 천체 남중 문제의 핵심 공식
🎯 시험 포인트
①남중 고도 = 90° − |φ − δ| (반드시 암기!)
②천구 북극 고도 = φ (위도)
③주극성: δ > 90° − φ (지지 않는 별)
④전몰성: δ < φ − 90° (뜨지 않는 별)
⑤항성시(ST) = α(적경) + H(시간각)