등급

등급은 별의 밝기 계급이다. 고대 희랍의 천문학자 히파르쿠스(Hipparchus)는 맨눈으로 확인할 수 있는 별들을 가장 밝은 별부터 가장 어두운 별까지 1등급, 2등급, .., 6등급으로 정했다. 19세기 중반 영국 천문학자 포그슨(Norman R. Pogson)은 1등급 별(1등성)이 6등급 별(6등성)에 비해 100배 밝다는 것, 그러므로 1 등급 차이는 밝기의 @@NAMATH_INLINE@@100^{1/5}=2.512@@NAMATH_INLINE@@배에 해당됨을 알게 되었다. 이 수치를 포그슨비(Pogson's ratio)라고 한다. 이런 지식에 바탕을 두고, 천문학자들은 등급을 계급의 개념을 넘어선 밝기의 또 다른 표현 수단으로 활용하고 있다. 즉 등급은 기하급수적 변이를 보이는 밝기를 산술급적 변이로 환산해 준 양이라고 할 수 있다. 이에 따라 등급은 1부터 6까지의 자연수 값만이 아니라 양의 실수값은 물론 심지어 음의 실수값도 가질 수 있게 되었다. 등급이 음인 별은 등급이 양인 별에 비해 밝다.

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포그슨은 처음에 북극성의 등급을 2로 정해 기준으로 삼았다. 그러나 후에 북극성이 변광함이 알려져, 천문학자들은 등급의 기준을 직녀성으로 바꾸었다. 즉 직녀성의 등급은 0이다. 밤하늘에서 가장 밝은 별인 시리우스의 등급은 -1.42이므로, 시리우스는 직녀성에 비해 @@NAMATH_INLINE@@2.512^{1.42}=3.7@@NAMATH_INLINE@@ 배 밝음을 알 수 있다. 한편 가장 밝은 천체인 태양의 등급은 -26.76이다.

맨눈으로 본 별의 밝기는 별의 거리를 고려하지 않는 겉보기 밝기이다. 위에 나온 등급들은 모두 바로 이 겉보기 밝기를 등급으로 환산한 겉보기등급이다. 겉보기 밝기는 관측자의 위치에서 단위 시간 동안 단위 면적에 받는 빛에너지의 총량, 곧 빛의 플럭스에 비례하므로, 겉보기등급이 1인 별의 플럭스는 직녀성의 1/2.512 배가 된다. 또 별을 일정한 거리, 즉 10 파섹에 두었을 때의 밝기를 표시한 등급을 절대등급이라고 한다. 모든 별을 같은 거리에 두고 재는 별의 플럭스는 별이 단위시간에 내는 빛에너지 총량, 곧 광도에 비례하므로 절대등급은 광도를 등급으로 환산한 것이라고 할 수 있다.

천문학 연구에서 실제로 사용되는 등급은 광검출기 및 측정하는 빛의 파장대에 따라 달라진다. 광검출 장치에 따라 안시등급(맨눈 관측), 광전등급(광전측광), 사진등급(사진측광), CCD등급(CCD(전하결합소자) 측광) 등으로 구분할 수 있고, 사용하는 파장대에 따라 V 등급, B 등급, U 등급 등으로 구분할 수 있다. 오늘날 등급에 대한 정확한 정의는 측광계에 바탕을 두고 있다. 필터와 검출기의 특징을 고려해 여러 파장대에서의 등급을 결정하고, 비교할 수 있게 만든 것이 측광계이다. 천문학에서 가장 오래 사용된 측광계는 UBV 측광계이다. 이 측광계에서 V 등급은 전통적인 안시등급과 가장 비슷하게 정의되었다. 위에 나온 태양의 등급 -26.76은 곧 태양의 V 등급이다. 측광계는 다수의 등급을 포함하므로, 다른 파장대의 등급차도 정의할 수 있다. 이런 등급차는 별의 색과 긴밀히 연관되므로 색지수라고 부른다. 또 별에서 나오는 모든 파장의 빛 에너지를 등급으로 환산한 것이 복사등급이다. 태양의 겉보기 복사등급은 -26.832 이다.