통합과학 중2 별과 우주 심화

별의 거리와 밝기

연주 시차를 이용한 별의 거리 측정, 겉보기 등급과 절대 등급의 차이, 광년의 개념을 이해한다.

연주 시차를 이용하면 가까운 별까지의 거리를 잴 수 있고, 눈에 보이는 밝기인 겉보기 등급과 실제 밝기인 절대 등급을 비교하면 그 별이 얼마나 멀리 있는지도 알 수 있습니다.

밤길의 두 불빛 중 어느 쪽이 더 밝아 보이는지는 불빛의 세기와 거리, 두 가지에 함께 달려 있습니다. 거리를 모르면 진짜 밝기를 알 수 없습니다.

쉽게 말하면

별과 우주(중2)에서 밝게 보이는 별이 반드시 실제로 밝은 별은 아니라고 했습니다. 그 문제를 풀려면 먼저 거리를 재야 하는데, 별에 자를 대 볼 수는 없으니 다른 방법이 필요합니다. 그 방법이 연주 시차입니다.

팔을 뻗어 엄지손가락을 세우고 한쪽 눈씩 번갈아 감아 보세요. 손가락이 뒤쪽 배경에 대해 좌우로 움직이는 것처럼 보입니다. 손가락을 얼굴 가까이 가져오면 더 많이 움직이고, 멀리 뻗으면 조금 움직입니다. 별에도 같은 일이 일어납니다. 지구가 공전하므로 6개월 뒤에는 우리가 궤도의 정반대편에서 별을 보게 되고, 그러면 가까운 별이 멀리 있는 배경 별들에 대해 조금 옮겨 보입니다. 이때 6개월 간격으로 벌어진 각의 절반을 연주 시차라고 합니다.

중요한 것은 거리와 연주 시차가 반비례한다는 점입니다. 가까운 별일수록 연주 시차가 크고, 먼 별일수록 작습니다. 연주 시차가 1초인 별까지의 거리를 1 파섹(pc)이라 정하고, 별까지의 거리(pc)는 1을 연주 시차(초)로 나누어 구합니다. 이 방법으로는 아주 먼 별은 잴 수 없습니다 — 너무 멀면 시차가 측정할 수 없을 만큼 작아지기 때문입니다.

밝기는 등급으로 나타냅니다. 겉보기 등급은 지구에서 눈에 보이는 밝기이고, 숫자가 작을수록 밝습니다(아주 밝은 별은 0등급이나 음수까지 갑니다). 1등급은 6등급보다 약 100배 밝고, 이 말은 등급이 5만큼 차이 나면 밝기가 100배 차이 난다는 뜻입니다. 하지만 겉보기 등급만으로는 별의 실제 밝기를 알 수 없으므로, 모든 별을 10 pc 거리에 똑같이 갖다 놓았다고 가정했을 때의 밝기를 따로 정해 절대 등급이라고 부릅니다. 절대 등급끼리 비교하면 별들의 진짜 밝기를 공평하게 견줄 수 있습니다. 두 등급의 차이도 정보를 줍니다 — 겉보기 등급에서 절대 등급을 뺀 값이 0보다 크면 그 별은 10 pc보다 멀리 있고, 0보다 작으면 10 pc보다 가까이 있으며, 0이면 정확히 10 pc에 있습니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

엄지손가락으로 해 보는 연주 시차

팔을 뻗고 엄지를 세운 뒤 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 번갈아 감으면 엄지가 배경에 대해 움직입니다. 팔을 굽혀 엄지를 가까이 하면 더 크게 움직입니다. 두 눈 사이의 거리가 지구 공전 궤도의 지름에 해당하고, 엄지가 별에 해당합니다. 별이 가까울수록 많이 움직인다는 관계가 그대로 나타납니다.
예시 2

겉보기 등급이 같아도 실제 밝기는 다르다

겉보기 등급이 같은 두 별이 있어도, 하나는 가까이 있는 어두운 별이고 다른 하나는 멀리 있는 밝은 별일 수 있습니다. 두 별의 절대 등급을 구해 보면 완전히 다른 별이었음이 드러납니다. 겉보기 등급은 '어떻게 보이는가', 절대 등급은 '실제로 어떤 별인가'를 말해 줍니다.
예시 3

겉보기 등급 - 절대 등급으로 거리를 짐작하기

어떤 별의 겉보기 등급이 절대 등급보다 크다면(즉 보이는 것보다 실제가 밝다면), 그 별은 멀리 있어서 어두워 보이는 것입니다. 반대로 겉보기 등급이 절대 등급보다 작다면 10 pc보다 가까이 있어서 실제보다 밝게 보이는 것입니다. 뺄셈 한 번의 부호만으로 거리의 대소를 알 수 있습니다.

순서대로 하면

연주 시차로 별까지의 거리를 구하는 순서

1같은 별을 6개월 간격으로 관측해, 배경 별들에 대해 그 별이 얼마나 옮겨 보이는지 각을 잽니다.
2잰 각의 절반을 취합니다. 이것이 연주 시차입니다. (6개월 간격의 전체 이동 각이 아니라 절반이라는 점에 주의합니다.)
3거리(pc)는 1을 연주 시차(초 단위)로 나누어 구합니다. 연주 시차가 작을수록 거리가 커집니다.
4광년으로 바꾸려면 파섹으로 구한 값에 약 3.26을 곱합니다.

겉보기 등급과 절대 등급

구분	겉보기 등급	절대 등급
뜻	지구에서 눈에 보이는 밝기	모든 별을 10 pc 거리에 두었다고 가정했을 때의 밝기
거리의 영향	거리에 따라 달라진다	거리와 상관없이 별 자체의 성질이다
알 수 있는 것	이 별이 지금 얼마나 밝게 보이는가	이 별이 실제로 얼마나 밝은 별인가
둘의 차이가 알려 주는 것	겉보기 등급 - 절대 등급이 0보다 크면 10 pc보다 멀다	0보다 작으면 10 pc보다 가깝다

자주 하는 오해

연주 시차가 클수록 멀리 있는 별이라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움시차가 크다는 건 많이 움직인다는 뜻이니, 그만큼 멀리 있는 별이다

실제로는반대입니다. 연주 시차가 클수록 가까운 별이고, 작을수록 먼 별입니다. 거리와 연주 시차는 반비례합니다.

엄지손가락을 얼굴 가까이 두면 크게 움직여 보이고, 멀리 뻗으면 조금 움직여 보인다는 사실을 떠올리면 됩니다. 아주 멀리 있는 배경 별들은 거의 움직이지 않는데, 그것이 바로 시차가 0에 가깝다는 뜻입니다. 그래서 아주 먼 별은 연주 시차가 너무 작아 이 방법으로는 거리를 잴 수 없습니다.

겉보기 등급이 작은 별이 실제로 밝은 별이라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움겉보기 등급이 1등급인 별이 3등급인 별보다 실제로 밝은 별이다

실제로는겉보기 등급은 '보이는 밝기'일 뿐입니다. 실제 밝기를 비교하려면 절대 등급을 봐야 합니다.

밝게 보이는 이유는 두 가지입니다 — 실제로 밝거나, 가까이 있거나. 이 둘을 구별하지 못하면 가까이 있는 평범한 별을 대단한 별로 착각하게 됩니다. 태양이 하늘에서 압도적으로 밝게 보이는 것도 특별히 밝은 별이어서가 아니라 압도적으로 가깝기 때문입니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

별과 우주(중2)중2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

우주의 기원과 원소고1

같은 단원의 개념 — 별과 우주

별과 우주(중2)중2

자주 묻는 질문

Q1광년은 시간의 단위인가요?

아닙니다. 광년은 빛이 1년 동안 나아가는 '거리'입니다. 이름에 '년'이 들어가 시간처럼 느껴지지만 단위는 거리입니다. 다만 '10광년 떨어진 별을 본다'는 것은 '10년 전에 그 별을 떠난 빛을 지금 본다'는 뜻이기도 하므로, 먼 곳을 보는 것이 곧 과거를 보는 것이라는 점은 맞습니다.

Q2왜 하필 6개월 간격으로 관측하나요?

6개월이 지나면 지구가 공전 궤도의 정반대편으로 이동하므로, 같은 별을 바라보는 두 지점의 거리가 가장 멀어집니다. 그만큼 별이 옮겨 보이는 각도 가장 커져서 측정하기 유리합니다. 두 눈을 최대한 벌려서 보는 것과 같은 이치입니다.

Q3등급이 음수인 별도 있나요?

있습니다. 등급은 숫자가 작을수록 밝다는 규칙이므로, 아주 밝은 천체는 0등급을 지나 음수 등급을 갖습니다. 밝기의 순서를 매기다 보니 자연스럽게 생긴 규칙이라, '작을수록 밝다'는 방향을 처음에 확실히 새겨 두는 것이 좋습니다.

교육과정 2022 개정 · 중2 통합과학 · 별과 우주 수록 심화 (교육과정 밖 확장 개념)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

오류 신고하기

별의 거리를 재는 법을 알았다면, 이제 우주 전체가 어디서 왔고 원소가 어떻게 만들어졌는지 물을 차례입니다. 우주의 기원과 원소로 이어서 보세요.

전체 연결 구조가 궁금하다면

초3~고3 과학 646개 개념의 연결을 한 화면에서 탐색할 수 있습니다.

별의 거리와 밝기 지도에서 확인하기 →