천문학의 발달사

천문학의 발달사

 

 

천문학의 발달사

 

1. 천문학이란 무엇일까?

 

 천문학은 천체를 연구하는 학문이다. 천문학에서 천체의 성질을 연구하고 이를 통해 우주의 원리를 알아내도록 유도한다. 실제로 천문학은 지구와 지구 대기를 제외한 우주의 모든 것을 연구하는 학문이다. 천문학자에게는 우주 그 자체가 큰 실험의 대상인 셈이다. 극히 소수의 실험을 빼고는 우주에서 일어나는 모든 현상을 실험실에서 재현할 수 없기 때문이다. 이런 점에서 천문학은 기초과학과 다른 점이다. 

 현대의 천문학은 천제물리학이라 불리어진다. 그 이유는 17세기 후반, 뉴턴의 시대 이후 지구에서 연구에 의해서 유도된 법칙들이 모든 우주현상을 설명하는 데 응용되고 있기 때문이다. 그래서 물리학이 행성과 우주를 연구함에 있어 필요학문이 되었다. 그렇기에 천문학과 물리학은 거의 구별이 되지 않는 셈이다. 

 천문학은 인류와 지구 중심의 우주관에서 인간과 지구가 하찮은 존재로 의미되는 거대한 우주관으로 발전되었다. 현대 천문학은 자연과 우주에 관해 더 많은 정보를 알고자 하는 인간의 호기심에서 탄생한 기초과학이라 여겨진다. 

2. 고대의 천문학
 

 천문학은 역사 깊은 과학이다. 천문학적인 내용은 가장 역사 깊은 인간을 기록한 만큼 오랜 시간 전에 이루어졌다. 하늘과 우주의 움직임은 가장 오래된 인류일 때부터 관측되었다. 가장 오래된 유물로는 영국에서 약 100km  멀리 떨어진 살리스버리에 있는 거석구조물일 것으로 추정된다. 돌로 만든 이 유물은 기원전 2천 년 중순 경에 만들어진 것으로 기록되어 있으며 이 유물은 천문학적으로 중요한 의미를 가지고 있다. 이 구조물을 만든 운명은 당시 넓게 분포되어 있었던 것으로 믿어지지만 그에 대한 뚜렷한 증거를 갖고 있지는 못했다. 이 구조물은 지평선에서 해가 뜨고 달이 지는 방향으로 지어졌다. 

돌의 방향은 어떤 별이나 행성과는 상관이 없는 것으로 널리 알려져있다. 이로부터 우리는 고대 사람들이 천체에서 가장 명확하게 나타나는 두 개의 해와 달의 움직임에 많은 관심을 가졌음을 알 수 있다.

 당시의 초보 천문학자들에게는 구조물이 이 천체들의 움직임과 방향을 알아내고 추정하는 데 도움이 되었음에는 분명하다. 그들은 이 구조물을 통해서 천체의 위치를 관측했을 것이며 비로소 이 천체들이 움직임에서 반복성을 찾아낼 수 있었을 것이다. 거석구조물은 고대 천문학자들의 관측과 연구를 통해서 어떻게 복잡한 문제들을 해석하려고 했는지를 우리에게 알려 주고 있다. 이 구조물은 현대의 천문대 역할을 하고 있으며 천문학자들은 수많은 연구를 통해서 천체의 다양한 움직임과 현상들을 밝혀 내었다. 

3. 고대의 한국 천문학

 한국도 다른 나라 못지않은 천문학의 역사를 지니고 있다. 단군조선 때 강화도 마니산에 제를 올렸다고 한다. 아쉽게도 기록은 없지만 단군조선 때부터 별을 숭앙하였으며 점을 치는 용도로도 쓰이기도 하였다. 고대의 서양에선 점성술로 운명과 연결시켜 해석하였으나 한국에서는 점성술로 국가의 앞 날을 점치기도 하였다. 백제시대의 수많은 학자들이 점술과 학문을 가지고 일본에게 전수시키기도 하였다. 기원 602년에는 왕을 포함, 일본인들에게 천문을 알려주었다고 전해온다. 1908년에 발행된 문헌 비고에 따르면 혜성이 고구려에서 8번, 백제에서 15번 신라에서 29번 기록되어 있다. 예를 들자면 유성이 새벽까지 하늘을 길게 가로지르며 날아들었다. 세 개의 운석이 왕실 정원에 떨어져 서로 충돌하며 불꽃이 사방으로 튀었으며 하늘과 지구를 뒤흔들었다. 크나 큰 유성이 동쪽에서 서쪽으로 천둥의 굉음을 내었다. 고 전해온다.

 고대의 한국에서도 이미 해시계가 기원전에 만들어진것으로 알려진다. 그러나 현재 남아 있는 해시계 중 가장 오래된 것은 통일 신라 때의 것이다. 신라 초기에 이미 물시계가 만들어졌고 이것이 옥루와 자격루로 발전되었다.

 

4.. 르네상스 시대의 천문학

 

 15세기 유럽에선 지적 기풍이 일기 시작했다. 과학 연구가 활발해졌고 먼바다로의 탐험으로 천문 항해법이 더욱 발달되었다. 폴란드의 토룬 출신 미콜라이 코페르니크는 1514년 당시 사용되던 우주모형에 의문을 품었다. 그 원인은 확실치 않지만 프톨레마이오스의 지구모형에 결함이 있음을 발견, 태양중심설을 생각하게 되었다는 설도 있다. 그기 지동설을 생각한 근거로는 철학적인 데에 있는 것 같다. 그의 생각에는 새로운 시스템이 별의 운동을 더 잘 나타낸다고 여겼다. 그러나 이 모델도 천체를 예측하는데 정확하지는 않다. 복잡하긴 마찬가지였고 행성의 움직임을 설명하기 위하여 작은 주전원이 도입되지 않으면 안 된다. 

 케플러는 독일 바일이라는 도시에서 태어났다. 학창시절 그는 종료의 뜻을 두었으나 코페르니쿠스 시스템에 흥미를 느낀 뒤 생각이 바뀌었다. 그는 1594년 천문학 교사로 취직하였고 우주구조의 신비라는 책을 발간하였다. 이 책은 행성들이 기하학적인 간격을 유지하고 태양에서 행성들의 거리가 규칙적이란 그의 생각을 개진했다. 케플러는 태양이 행성운동에 있어 중요한 역할을 한다는 걸 알아냈고 태양과 행성 사이 물리적 연계성이 있다는 걸 알아냈다. 또 태양이 행성궤도 중심에 있지 않다는 것도 알아내었다. 연구를 후원하던 루돌프 황제가 죽자 린츠로 옮겨 14년을 지냈다. 아직도 그의 업적은 널리 알려져 천문학 발전에 수많은 도움을 주고 있다.

 

5. 하늘 운동의 이해

 

 우린 지구에서 하늘을 올려다 보고면 스스로 자전하고 태양을 공전한다는 것을 알 수 있다. 태양계 다른 행성도 지구와 비슷한 운동을 하고 있고 모든 천체들도 운동을 한다. 이렇게 천체들의 복잡한 운동을 이해하는데 수세기가 걸렸다. 우리가 일상에서 쓰이는 하루는 태양일이다. 태양일은 태양을 지구가 한바퀴 도는 시간이고 지구의 속도는 일정하지 않으므로 연중 거의 매일 달라진다. 실제 별을 기준으로 할 땐 지구가 360도 자전하는 시간이지만 태양을 기준으로 보면 더 큰 각도를 회전하고 있다. 다시 말해 항성일은 23시간 56분 4초이다. 지구 자전속도가 일정하지 않으므로 지구자전을 기준으로 사용됨에는 어려움이 있다. 그래서 요즘에는 초의 길이를 세시움 원자진동을 이용해 정의한다. 이 방법은 나노 초까지 정확도를 얻어낼 수 있다.