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남중

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남중

[ upper culmination ]

그림 1. 천체의 일주운동. 고도가 계속해서 변하는 것을 알 수 있다. 관측자의 위도와 천체의 적경에 따라 최대 고도의 경우가 나뉘는 것을 알 수 있다.(출처: 장헌영/이지원/한국천문학회)

남중은 지평선 위로 떠 오른 천체가 위 자오선을 통과하는 순간이며 고도가 최대가 되는 순간이다. 자오선은 천구의 북극(celestial north pole))과 천정(zenith), 천구의 남극(celestial south pole), 천저(nadir)를 통과하는 대원인데 천구의 북극과 천정, 천구의 남극을 잇는 자오선을 위 자오선이라고 부르고, 천구의 북극과 천저, 천구의 남극을 잇는 자오선을 아래 자오선이라고 부른다. 천체는 일주운동(diurnal motion)하기 때문에 하루 동안 '위 자오선'과 '아래 자오선'을 한번씩 통과한다(그림 1 참조).

천체가 위 자오선을 통과하는 순간을 남중 혹은 '위자오선통과'(upper culmination 혹은 meridian transit, transit)라고 한다. 이 때 고도(altitude)는 최대가 된다. 위 자오선을 통과하는 순간 천체의 방위각(북점부터 측정한)은 주로 180°인데 0°인 경우도 있다. 위 자오선 통과하는 순간 천체의 시간각(hour angle)은 0시이다. 남점에서부터 자오선을 따라 천체까지 측정한 각을 남중고도라고 한다.

관측자의 위도와 천체의 적위에 따라 남중을 세 가지 경우로 나눌 수 있다. 첫째, |@@NAMATH_INLINE@@\phi@@NAMATH_INLINE@@+@@NAMATH_INLINE@@\delta@@NAMATH_INLINE@@|>90°인 경우, 아래자오선통과(lower culmination) 때의 고도조차 0°보다 큰 경우이다. 천체는 지평선 아래로 지지 않는다. 둘째, |@@NAMATH_INLINE@@\delta-\phi@@NAMATH_INLINE@@|>90°인 경우, 위자오선통과 때의 고도조차 0°보다 작은 경우이다. 이때 천체는 지평선 위로 뜨지 않는다. 셋째, 그 외의 경우, 즉 @@NAMATH_INLINE@@|\delta|<90°-\phi@@NAMATH_INLINE@@인 경우에 위자오선통과 때의 고도는 0°보다 크고 아래자오선통과 때의 고도는 0°보다 작다. 사실상, 세 경우는 주극성, 전몰성, 출몰성의 특징이라고 할 수 있다.

그림 3. 계절별 태양의 남중고도. 계절에 따라 낮의 길이가 달라지는 이유를 알 수 있다.(출처: 장헌영/이지원/한국천문학회)

태양의 남중

그림 4. 항성일과 태양일. 태양일이 항성일보다 약 4분 정도 긴 이유는 태양을 중심으로 지구가 공전하기 때문이다.(출처: 장헌영/이지원/한국천문학회)

극지역이 아닌 일반적인 경우, 태양의 고도는 점점 높아져서 정오(noon)에 가장 높고 그 이후 점점 낮아진다. 겨울에는 남중고도가 낮아 낮의 길이가 짧고, 여름에는 남중고도가 높아 낮의 길이가 길다(그림3 참조). 적도에서는 춘분날(태양의 적위가 0°)과 추분날(태양의 적위가 0°)에, 북회귀선에서는 하지날(태양의 적위가 +23.5°)에, 남회귀선에서는 동지날(태양의 적위가 -23.5°)에 태양의 남중고도가 90 °가 된다.

별의 경우 남중에서 다음 남중까지의 길이는 1 항성일(sidereal day)이다. 하지만, 지구의 공전 때문에 태양은 천구 상에서 황도(ecliptic)를 따라서 동쪽으로 하루에 약 1°씩 움직이므로 태양이 남중한 후 다음 남중할 때까지의 시간은 1항성일보다 길다(그림 4 참조). 태양이 남중한 후 다음 남중 할 때까지 시간을 1 태양일(solar day)라고 한다. 1평균 항성일을 평균 태양시로 나타내면 약 23시 56분 4.0916초이다.

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목차

남중고도의 계산

태양의 남중