밤하늘의 별은 크기·온도·밝기가 저마다 다르고, 뜨거운 별은 파란빛, 차가운 별은 붉은빛을 내요.
온도와 광도를 그린 H-R도에서 주계열성·적색 거성·백색 왜성의 위치가 뚜렷이 갈려요.
별의 광도는 L = 4πR²σT⁴처럼 반지름과 온도로 결정돼요.
이 페이지에서는 별 종류 슬라이더로 주계열성·적색 거성·백색 왜성이 H-R도에서 어디에 놓이는지 확인해 봐요.
밤하늘의 별은 모두 같을까?
⭐ 별마다 다른 성질
①밤하늘의 별은 크기, 온도, 밝기가 모두 다릅니다
②뜨거운 별은 파란빛, 차가운 별은 붉은빛을 냅니다
③별의 온도와 광도(밝기)를 그래프에 나타내면 규칙이 보입니다 → H-R도
H-R도 (헤르츠스프룽-러셀도)
0
seegongsik.com
H-R도에서 주계열성, 적색거성, 백색왜성의 위치
💡 핵심 관찰
①0: 주계열성. 대부분의 별이 좌상→우하 대각선에 분포 (수소 핵융합 단계)
②1: 적색 거성. 온도 낮지만 크기가 커서 광도 높음 (우상단)
③2: 백색 왜성. 온도 높지만 크기가 작아서 광도 낮음 (좌하단)
별의 물리량
스테판-볼츠만 법칙
L = 4πR²σT⁴
광도(L) = 4π × 반지름² × σ × 표면온도⁴ : 밝기는 크기와 온도로 결정
빈의 변위 법칙
λmax = b / T
최대 복사 파장 = 상수(b) / 표면온도 → 온도↑이면 파장↓(파란빛)
🔬 별의 색과 온도
①파란 별: 표면 온도 ~30,000K 이상 (O, B형)
②흰색 별: ~10,000K (A형)
③노란 별: ~6,000K (G형, 태양)
④붉은 별: ~3,000K (M형)
별의 밝기
겉보기 등급과 절대 등급
m − M = 5 log(d/10)
m: 겉보기 등급, M: 절대 등급, d: 거리(pc) 등급 작을수록 밝음
📏 등급의 의미
①겉보기 등급(m): 실제로 보이는 밝기 (거리 영향)
②절대 등급(M): 10pc 거리에 놓았을 때 밝기 (별의 진짜 밝기)
③1등급 차이 = 밝기 약 2.5배 차이, 5등급 차이 = 100배
예제와 기출로 점검
예제 1
두 별의 밝기 등급이 5등급 차이가 난다. 더 밝은 별은 어두운 별보다 몇 배 더 밝은가?
1
등급이 1 작아질수록 밝기는 약 2.5배씩 커진다.
2
5등급 차이는 약 2.5의 5제곱, 즉 정확히 100배의 밝기 차이다.
▸ 100배
등급은 숫자가 작을수록 밝다. 5등급마다 밝기가 정확히 100배씩 차이 난다.
예제 2
표면 온도가 태양과 같지만 반지름이 태양의 100배인 별의 광도는 태양의 약 몇 배인가? (L = 4πR²σT⁴)
1
온도가 같으면 스테판-볼츠만 법칙에서 광도는 반지름의 제곱에 비례한다 (L ∝ R²).
2
반지름이 100배이면 광도는 100² = 10,000배.
▸ 약 10,000배
적색 거성은 온도가 낮아도 반지름이 매우 커서 광도가 크다.
수능 유형
H-R도와 별의 물리량에 대한 설명으로 옳은 것은?
①H-R도의 가로축은 왼쪽으로 갈수록 표면 온도가 낮다
②주계열성은 H-R도에서 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 분포한다
③적색 거성은 표면 온도가 높고 반지름이 작다
④절대 등급은 별을 실제 거리에 두었을 때의 밝기다
⑤등급의 숫자가 클수록 더 밝은 별이다
▸ ② 주계열성은 H-R도에서 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 분포한다
1
주계열성은 수소 핵융합 단계의 별로, H-R도에서 고온·고광도(좌상)부터 저온·저광도(우하)까지 대각선을 이룬다.
2
가로축은 왼쪽이 고온이고(①), 적색 거성은 저온·큰 반지름이며(③), 절대 등급은 10 pc 거리 기준이고(④), 등급은 숫자가 작을수록 밝다(⑤).