일주운동

일주운동은 천구 상에서 별들이 하루에 한 번씩 천구의 북극을 중심으로 반시계 방향으로 동심원을 그리며 움직이는 것이다(그림 1 참조). 지구가 자전하기 때문에 나타나는 현상이다. 별이 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 23시간 56분 4초인데 이것을 1 항성일(didereal day)라고 정의한다. 별의 일주운동에 의해 만들어지는 별의 궤적을 일주권(diurnal circle)이라고 한다. 일주권은 대원(great circle)이 아니기 때문에 크기가 모두 다른데, 크기는 별의 적위(declination)의 절대값이 클수록 크다. 따라서, 한시간동안 별이 만든 호의 길이는 적도에 가까이 있는 별일수록 길다.

그림 1. 보현산천문대(BOAO)에서 관측한 일주운동. (출처: 전영범/한국천문학회)

우리나라에서는 별들이 천구의 북극을 중심으로 반시계방향으로 일주운동한다. 북극성을 바라보고 서 있으면 오른쪽이 동쪽이고 왼쪽이 서쪽이다. 태양은 남쪽 하늘에서 고도가 가장 높은데, 남쪽 하늘 바라보고 있으면 동쪽인 왼쪽에서 떠서 서쪽인 오른쪽으로 진다.

반면 남반구에서는 천구의 북극을 볼 수 없고 천구의 남극이 보인다. 남반구에서는 별들이 천구의 남극을 중심으로 시계방향으로 일주운동한다. 별들은 남극성을 중심으로 왼쪽(동쪽)에서 오른쪽(서쪽)으로 일주운동한다. 일반적으로 태양과 행성들은 동쪽에서 떠서 고도가 높아졌다가 다시 서쪽으로 지는데, 고도가 가장 높을 때는 북쪽 하늘에 위치한다. 따라서, 태양은 북쪽을 기준으로 동쪽인 오른쪽에서 떠서 서쪽인 왼쪽으로 진다(그림 2 참조).

아울러 달의 모습도 북반구와 다르다. 우리나라에서는 오른쪽이 볼록한 반달이 상현달이고 태양이 진 후 서쪽 하늘에서 관측된다. 하지만 남반구에서 상현달은 왼쪽이 볼록하다.

이렇듯 북반구와 남반구에서 별의 일주운동이 다르게 보이는 이유는 지구가 평면이 아니고 공모양이기 때문이다. 지구가 편평하다면 별들이 두 축으로 돌아야만 설명이 가능하기 때문에 북반구와 남반구의 일주운동이 다르게 보이는 것은 지구가 편평하지 않다는 증거가 된다.

그림 2. 북반구와 남반구에 위치한 관측자가 태양을 바라볼 때 모습. (출처: 장헌영/이지원/한국천문학회)