● 기원과 역사
- 천문학은 인간이 하늘에 대하여 관심을 가지면서 동·서양의 양쪽에서 가장 일찍 태동한 학문 중의 하나입니다.
- 동·서양을 막론하고 농사와 날씨 예견 그리고 해양, 지리 관측과 측량이 그 주요 동기라고 볼 수 있고 어떤 지역에서는 스톤헨지처럼 천문학적 목적을 가진 것으로 추정되는 거대한 유적이 건설되기도 했습니다.
- 제사 같은 종교적 목적 외에도 이러한 천문대들은 1년의 길이를 재거나, 매해 일정한 시기에 농사를 짓고, 수확하기 위해 하늘을 관측하는데 쓰였을 것으로 추정됩니다.
- 바빌론 이후의 천문학에서의 중요한 발전은 고대 그리스에서 이루어졌으며 그리스 천문학은 천문 현상에 대해 이성적이고 물리적인 답을 구하려 했다는 특징이 있었습니다.
- 역사적으로 특히 중요한 사건 중의 하나는 바빌론에서 수학·과학적 천문학이 시작된 것입니다.
- 예를 들어, 바빌론 천문학자들은 월식이 사로스라는 주기를 가지고 반복적으로 일어난다는 사실을 발견했으며, 바빌론 천문학자들은 이후 다른 문명에서 발달할 천문학적 전통의 기반을 닦았습니다.
- 망원경이 발명되기 전에는 천문관측은 높은 건물 같은 곳에서 맨 눈으로 이루어졌으며 문명이 발전하면서, 특히 메소포타미아, 중국, 이집트, 그리스, 인도, 마야 문명 등에서 천문대가 만들어졌고, 우주의 본질에 탐구가 시작되었습니다.
- 초기 천문학은 오늘날에 알려진, 하늘에서 별과 행성들의 위치를 측정하는 것이 대부분을 차지했으며 이러한 관측으로부터, 행성의 운동, 태양, 달, 지구의 본질에 관한 연구가 시작되었습니다.
- 당시에는 지구가 우주의 중심이며, 태양과 달은 지구를 중심으로 공전하고 있다고 믿어졌고 이를 지구중심설, 천동설 또는 프톨레마이오스 모형이라고 부릅니다.
- 기원전 3세기에는 그리스의 아리스타르코스가 지구의 크기를 계산하였고, 달과 태양까지의 상대적 거리를 측정하였다.
- 한편 그는 처음으로 지동설을 제안한 것으로 알려져 있으며 기원전 2세기에는 세차를 발견하였고 달의 크기와 거리를 계산하였으며, 어스트로랩이라고 불리는 천문기구를 발명하였습니다.
- 방대한 1020개 별의 목록을 작성했으며, 북반구의 대부분의 별자리는 이러한 그리스 천문학에서 유래했습니다.
- 반면에 프톨레마이오스는 천동설을 주장하였고, 당시의 천문학을 집대성한를 남겼고 천동설은 기독교의 교리에 더 부합하였으므로, 중세에 들어서는 이 책은 천문학에서 가장 권위 있는 책으로 받아들여졌고, 코페르니쿠스가 등장하기 전까지 천동설이 널리 믿어지게 됩니다.
● 과학 혁명
- 17세기를 전후하여 발명된 망원경으로 천문학은 더 멀리 볼 수 있게 되었고, 20세기에 이르는 시기에 발전된 역학, 전자기학 및 상대성 이론과 같은 현대 물리학의 업적은 천문학과 서로 도움을 주고받으면서 새로운 장을 열였고 20세기에 접어들어 인간은 지구를 벗어나 우주 공간에서 우주를 관찰·탐험하는 경지에 이르렀습니다.
- 망원경의 크기와 성능이 향상되면서 많은 천문학적 발견들이 이루어졌다. 프랑스 천문학자 라카유에 의해 방대한 별의 목록이 만들어졌으며, 허셜은 방대한 성운·성단 목록을 제작했고, 1781년에는 처음으로 새로운 행성인 천왕성을 발견하게 됩니다.
- 1838년에는 베셀이 백조자리 61 별의 연주 시차를 측정함으로써 처음으로 별까지의 거리를 측정하였습니다.
- 18-19세기 중에는 오일러, 클레로, 달랑베르 등이 삼체문제를 해결하기 위해 많은 노력을 기울였으며, 이로써 달과 태양의 위치를 보다 정확히 예측할 수 있게 되었고 라그랑주와 라플라스는 이러한 노력을 더욱 발전시켜서, 달과 행성의 섭동으로부터 질량을 추정하기도 했습니다.
- 르네상스 기간에 코페르니쿠스가 태양중심설을 제안했으며, 이는 갈릴레이와 케플러에 의해 좀 더 확장되고 발전되었습니다.
- 갈릴레이는 처음으로 천문학에 망원경을 도입하였고 케플러는 마침내 행성들이 태양을 초점에 놓는 타원궤도를 공전하는 정확한 태양계 모형을 고안해 냈지만, 행성들이 타원 궤도를 그리는 근본적인 이유는 알지 못했습니다.
- 이는 마침내 뉴턴이 천체역학과 중력의 법칙을 발견함으로써 해결되었고 뉴턴은 또한 새로운 방식의 반사 망원경을 고안하기도 했습니다.
- 20세기에 들어 하늘에 보이는 은하수가 별들의 집합인 우리 은하라는 사실이 확립되었고, 이어서 우리 은하 밖의 외부 은하, 그리고 우주의 팽창이 발견되었습니다.
- 현대 천문학은 또한 펄사, 퀘이사, 블레이져, 전파 은하 같이 특이한 천체들을 발견하였고, 이러한 관측들은 이를 중성자별·블랙홀로 설명하는 이론의 발전에 중요한 역할을 하였고 우주 마이크로파 배경, 허블의 법칙, 우주의 원소 함량 등의 관측이 지지하는 대폭발 이론의 등장으로, 물리적 우주론은 20세기 들어와 큰 성공을 거두었습니다.
- 우주 망원경의 발전으로 지구 대기에 흡수되어서 그동안 관측할 수 없었던 전자기파의 영역을 통한 관측이 가능하게 되었습니다.
● 이론 천문학
- 이론 천문학자들은 천체나 천문현상을 이해하기 위해 해석적인 모형이나 컴퓨터를 이용한 수치 모형 같은 방법을 이용합니다.
- 이론 천문학자들은 모형을 만들고, 그 모형이 옳다면 어떤 결과를 가져올지를 연구하고 이를 바탕으로 관측자들은 여러 이론들 중 어느 것이 옳은 것인지를 가려줄 관측 자료들을 모으거나 실험을 계획하게 됩니다.
- 새로운 관측 자료가 얻어지면, 이론 천문학자들은 이 관측 결과를 설명할 수 있게 꾸준히 모형을 바꾸고 발전시키고 만약 자신의 이론이 새롭게 얻어진 관측 자료와 양립할 수 없는 경우에는, 그 관측 결과를 맞출 수 있게 모형을 약간 수정할 수 있지만, 만약 이론이 아주 많은 관측 자료와 모순된다면, 그 모형은 폐기되기도 합니다.
- 이론 천문학의 주제로는 천체 역학, 별의 진화, 은하의 형상과 진화, 우주의 거대 구조, 우주선의 기원, 일반 상대론, 물리 우주론 등이 있고 이렇게 다양한 현상들을 설명하기 위해 이론 천문학은 다양한 물리법칙·이론들을 적용합니다.