1.부분일식이 온다!
올해의 마지막 천문현상인 부분일식이 다가오고있습니다.!!
날짜도 기억하기 좋게~ 12월 26일!!
크리스마스 다음날.!!!
[그림. 12월 26일 15시경의 부분일식 모습 ((Image by : Starry Night Pro)]
이번 일식은 서울 기준으로 태양 면적의 최대 13.8%(최대식분 0.245)가 가려집니다. 태양을 관측할 때에는 절대 맨눈으로 관측하여서는 안됩니다. 강한 태양빛에 눈이 상할 수 있습니다. 태양을 맨눈으로 관측할 수 있는 태양안경 등을 이용하시는 것이 좋습니다. 또한 태양필터가 장착되지 않은 천체망원경은 눈이 실명할 수도 있으니 태양을 관측할 때에는 주의하시기 바랍니다.
일식의 원리
다음 그림은 개기월식과 개기일식의 원리를 보여줍니다. 즉, 보름달일 때만 월식이 일어나고, 그믐일때만 일식이 일어납니다. 그림처럼 달이 만드는 그림자에 비해 지구가 만드는 그림자가 훨씬 크므로, 개기월식은 지구의 넓은 범위에서 관측이 가능하지만, 일식은 매우 좁은 범위에서만 가능합니다.
우리가 일식을 볼때는 태양안경, 태양필름을 통해 맨눈으로 보거나, 태양필터가 끼워진 망원경 등을 통해서 관측을 하게 됩니다. 태양은 우리가 표면을 볼 수 있는 유일한 별이에요~ 스스로 타는...별~
다른 별들은 너무 멀리있어서 표면을 볼 수가 없죠.
그리고 다행히 태양은 아주 평범한 별이라서 태양의 표면이나 태양에서 일어나는 일을 연구하면 별에서 일어나는 일반적인 일들에 대해서 알 수 있게 되는 것 입니다. 그래서 태양관측은 아주아주 중요합니다.
세계에는 이렇게 태양만! 관측하는 다양한 태양 천문대들이 있는데,
신기하게도 우리가 흔히 생각하는 높은 산 꼭대기나 사막 한가운데 있는게 아니라 특별한 곳에 있다고 합니다.
일반적으로 천체망원경이라 하면 야간에 하늘에 있는 천체(은하, 성운 성단, 행성, 위성 등)를 관측하는 용도로 사용이 되는 망원경을 말합니다. 그런 천체망원경 중 특별히 태양을 관측하는 용도로 사용 되는 것이 태양망원경이며 그런 태양망원경이 설치된 천문대를 태양천문대라고 합니다.
태양천문대는 밤에 관측을 하는 일반적인 천문대와는 다르게 태양이 떠 있는 동안 관측을 하게 되므로 천문대의 입지 선정이 다를 수 밖에 없습니다. 물론 태양천문대와 일반적인 천문대 모두 맑은 날이 최대한 많아야 하는 공통점은 있습니다.(구름을 뚫고 하늘을 볼 수 있는 망원경은 없어요~) 그러나 야간에 관측을 하는 천문대는 주변에 빛이 없는 어두운 곳, 그리고 건조한 곳을 찾다 보니 하와이나 칠레의 높은 산 정상이 최적의 천문대 입지로 각광을 받고 있습니다. 그에 비해 태양천문대는 주변에 대도시가 있어서 주변에 빛이 많더라도 낮에 관측을 하기 때문에 전혀 상관이 없고, 너무 건조한 지역의 경우 태양열에 의해서 지표가 데워지고 그 열기가 대류를 일으켜 오히려 관측에 방해가 됩니다.(아래 사진처럼 땅이 이글이글~~)그렇기때문에 훌륭한 관측 결과를 내고 있는 태양천문대들은 빅베어태양천문대와 같이 호수위에 있거나, 스웨덴 태양 천문대처럼 작은 섬에 있거나, 또는 Richard B. Dunn Solar Telescope 처럼 울창한 숲 속에 위치를 하고 있습니다.
망원경은 기본적으로 빛을 모으는 장치입니다.(이건 너무나 잘 알고 계실거에요~)
일반적인 천체망원경의 경우 조금이라도 더 많은 빛을 모으기 위해 구경이 점점 커지고 있지만, 태양망원경의 경우 태양이 충분한 빛을 내고 있기 때문에 구경이 커야 할 필요가 없죠. 가장 큰 구경을 가진 태양망원경이 1.6m 인 이유가 여기에 있습니다. 태양망원경은 다른 천체 망원경과는 달리 태양으로부터의 강한 열을 받게 되므로 열에 대한 대비를 해야만 합니다. 또한 강한 빛으로부터 관측자를 보호하기 위한 장치들도 필요로 하게 됩니다.
빅베어 태양 천문대
- Diameter(지름) : 1.6m
- Altitude(설치 된 곳의 고도) : 2,060m
미국 캘리포니아주 빅베어 호수의 인공섬에 빅베어 태양 천문대가 위치하고 있습니다. 야간에 관측을 하는 천문대들은 대부분 높은 산 위에 위치를 하고 있지만 빅베어 천문대는 태양을 관측하는 천문대이기 때문에 호수 위에 위에 지어졌습니다. 태양 천문대는 태양이 떠 있는 동안 관측을 해야 하는데, 낮에 관측을 하면 태양 열이 지표면을 달구게 되고 그렇게 뜨거워진 공기가 위로 올라가면서 깨끗한 이미지를 얻을 수가 없게 됩니다. 여름에 아스팔트에서 발생하는 아지랑이를 생각하면 될 것 같습니다.
이러한 현상을 피하고자 빅베어 천문대는 세계 최초로 호수 위에 지어졌습니다. 1969년 완공 당시에는 60cm 망원경이 있었는데, 2005년부터 새로운 망원경 건설을 시작하게 됩니다. NST(New Solar Telescope) 라 명명된 1.6m 망원경을 위해 돔과 망원경을 지지하는 피어도 새로 제작을 하였고 2009년에 First Light (새 망원경으로 처음 하는 관측을 일컫는 말) 를 얻게 됩니다. 그리고 약 7년 후 New 라는 단어를 계속 쓸 수가 없어서 망원경의 이름을 전임 천문대장의 이름을 따서 Goode Solar Telescope 로 변경하였습니다.
[빅베어태양천문대]
1.6m GST 는 그림과 같은 Gregorian 방식의 망원경 입니다. 즉 부경이 주경 위에 있지 않고 옆으로 비켜서 있는 형태로 제작을 하였습니다. 이렇게 제작을 하려면 반사경 제작에 훨씬 많은 노력과 비용이 들게 되지만 일반적인 망원경 처럼 1.6m 의 주경이 태양 빛을 한점에 모으게 되면 그 열을 감당할 수가 없어서 Gregorian 방식을 채택하였습니다.
GST의 경우 1.6m 로 모은 태양 빛의 90% 정도는 버리고, 나머지 9% 정도만 액체로 냉각 시킨 후 사용을 하게 됩니다. 따라서 주경의 초점면과 반사판에 액체 순환장치를 부착해야만 하기때문에 초점면이 주경과 부경 사이에 있는 Gregorian 방식을 채택하게 된 것입니다.
[AR NOAA 11108 observed with the NST/TiO imager on Sept 20, 2011. This image was published by Ciel et Espace. (Posted: June 6, 2011)]
- Diameter : 98cm
- Altitude : 2,360m
카나리아 제도의 라 팔마 섬에 있는 Roque de los Muchachos 천문대의 굴절 태양 망원경입니다. 스톡홀름 대학의 태양 물리 연구소에 의해 운영되며 세계에서 두번째로 큰 광학 굴절 망원경 입니다. (1위는 미국 시카고 Yerkes 천문대의 1m 망원경) SST는 진공망원경으로 태양의 열에 의해서 망원경 내부의 공기가 더워지면서 이미지가 나빠지는 것을 방지하고 있습니다. 2001년에 건립이 되었으며 2005년 이후에는 전세계 태양 망원경 중 가장 해상도 높은 태양 관측 이미지를 제공하고 있으며 2013년에는 85개의 전극을 이용하는 적응광학 시스템으로 업그레이드 하였습니다.
SST의 내부 구조는 그림과 같으며, 외부는 사진과 같이 최대한 태양 열 흡수를 막기 위해 흰색으로 도색 되어 있습니다. 세번째 사진은 2002년 11월 4일 APOD(Astronomy Picture of the Day) 에 선정이 된 태양 흑점 관측 사진 입니다. 2002년 7월 15일에 관측이 되었으면 태양활동영역 AR 10030 입니다.
Dunn Solar Telescope (Vacuum Tower Telescope at Sacramento Peak)
- Diameter : 76.2cm
- Focal length : 54.86m
Dunn 태양 망원경은 미국의 뉴멕시코 새크라멘토 피크에 있는 수직 타워 형태의 태양 망원경 입니다. 1969년에 태양의 고해상도 이미지와 분광 관측을 위해 설치 되었으며 타워 상단에 있는 관측 창의 지름은 76.2cm 입니다. 사진에서 보이는 타워의 높이는 41.5 미터 이며 지하로는 67미터까지 연결 되어 있습니다. 즉 망원경 전체의 구조는 축구장 크기 보다 큰 108.5 미터, 총 무게는 250톤에 달하는 태양 관측 시스템입니다.
2004년에 적응광학장치로 업그레이드 되었으며 태양 이미지 및 분광 관측 뿐 아니라 현재 하와이에 건설되고 있는 4.24 미터의 태양망원경인 Daniel K. Inouye Solar Telescope 에 적용될 수 있는 새로운 태양 관측 기기들의 테스트를 겸하고 있다.
[The Dunn Solar Telescope 의 구조 및 광 경로 이미지 (Thomas A Underwood, et al. SPIE, 2017)]
[2005년 11월 6일 APOD 이미지. Dunn Solar Telescope 로 관측한 태양 흑점]
태양 플레어 망원경 (SOFT : SOlar Flare Telescope)
경상북도 영천시 보현산 천문대에 설치된 태양 플레어 망원경은 한국천문연구원에서 설치한 우리나라 최초의 연구용 태양 관측 시설로써 1991년 망원경 규격이 결정 되었으며, 미국의 Astrophysics 사에 주문 제작 되었습니다. 태양 플레어 망원경은 하나의 가대 위에 정밀한 태양 추적을 위한 가이드 망원경과 서로 다른 파장을 관측하는 4개의 망원경을 적도의에서 변형된 하나의 포크 마운트에 설치되었습니다. 가이드 망원경의 구경은 50mm 이고 초점거리는 400mm 입니다. 두대의 구경 200mm, f/8 망원경과 두대의 150mm, f/15 망원경이 각각 벡터 자기장, 물질의 이동, 백색광 그리고 H alpha 등을 동시에 관측하고 있습니다. 2006년에는 물질의 이동을 관측하던 망원경을 H alpha 전면 감시 시스템으로 변경하고, 코로나 편광 관측기를 추가로 설치하여 총 6개의 망원경이 가동 되고 있습니다. 오랜 기간 태양 플레어 망원경은 지상 태양 활동 감시체계로서 우주 환경 연구에서 중요한 분야인 태양 활동 예보 연구에 필수적인 자료를 제공해 왔으며, 앞으로는 대전에 있는 국립 중앙과학관으로 자리를 옮겨 태양 관측을 수행 할 예정입니다.
올해 마무리가 다 되어가고있습니다. 올 한해는 어떻게보내셨나요?
저희는 이렇게 매주매주 새로운 천문소식으로 포스트를 쓰다보니 후딱 가버렸....ㅠ.ㅠ
다음주에는 내년 1월의 이달의 밤하늘이 나가니... 이제 2019년 기사는 이게 마지막이 되었어요. 올해 마지막 이벤트인 부분일식 행사는 날짜도 좋고, 학교마다 다르겠지만 방학도 되었고 해서 천문대나 과학관에서 관측을 하실 수 있을 것 같습니다. 그리고 춥긴 하지만 한밤중에 생기는 천문이벤트와는 다르게 낮에 일어나니까 찾아가서 관측하실 수 있으면 좋을 것 같습니다. 물론 저희 스페이스랩에 찾아오셔도 좋습니다~^^
Merry Christmas!
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