행성 찾기

금성은 해에서 약 47° 넘게 떨어지지 않아서 언제나 저녁별이나 새벽별입니다.

떠돌이별

몇 주 동안 하늘을 지켜보면, 다른 별들은 모두 제자리를 지키는데 밝은 점 다섯 개만 별들 사이를 옮겨 다닙니다. 그리스 사람들은 이들을 플라네타이, 다시 말해 떠돌이라고 불렀고, 그 이름이 지금까지 남았습니다. 망원경 없이 맨눈으로 볼 수 있는 행성은 수성, 금성, 화성, 목성, 토성입니다. 천왕성은 어두운 하늘에서 맨눈으로 볼 수 있는 한계에 겨우 걸리고, 해왕성은 쌍안경이 있어야 보입니다. 우리말 이름은 행성마다 오행 가운데 하나씩을 붙였습니다. 수성은 물, 금성은 쇠, 화성은 불, 목성은 나무, 토성은 흙입니다.

행성은 언제나 황도 근처에서 찾을 수 있습니다. 모든 행성이 지구와 거의 같은 평평한 면 위에서 해를 돌기 때문에, 지구에서 보면 해가 지나가는 것과 같은 띠를 따라 보이는 것입니다. 행성을 찾는 첫째 규칙이 바로 여기서 나옵니다. 황도 근처에 여러분의 별 지도에는 없는 밝은 「별」이 있다면, 그것은 행성일 가능성이 큽니다. 둘째 단서는 행성이 별보다 덜 반짝인다는 것입니다. 별은 하나의 점이기 때문에, 공기가 조금만 일렁여도 그때마다 깜박입니다. 하지만 행성은 아주 작은 원반으로 보이기 때문에, 그 일렁임이 고르게 섞여 평균이 됩니다.

안쪽 행성: 저녁별과 새벽별

수성과 금성은 지구 궤도의 안쪽을 돌기 때문에, 지구에서 보면 해에서 멀리 떨어진 곳에 나타날 수 없습니다. 해와 금성 사이의 각도가 가장 커지는 때를 최대 이각이라고 부르는데, 이것은 우리 시선이 금성 궤도를 살짝 스치고 지나갈 때 나옵니다. 금성은 해에서 지구 거리의 0.723배 되는 곳에 있으므로, 그 각도는 arcsin(0.723) ≈ 46°입니다. 두 궤도가 가진 작은 타원이 서로 맞아떨어지면 이 각도는 조금 더 커집니다. 모형으로 계산하면 2027년 1월 초에 약 47°가 나옵니다. 그래서 금성은 해가 진 뒤 서쪽 하늘에 보이는 저녁별이거나, 해가 뜨기 전 동쪽 하늘에 보이는 새벽별입니다. 깜깜한 한밤중 하늘 한가운데에는 결코 오지 않습니다. 해에서 지구 거리의 0.387배 되는 곳에 있는 수성은 해에서 약 28° 안쪽에 머뭅니다. 그래서 수성은 박명 속에서 찾아내기가 어렵습니다.

바깥 행성: 충과 거꾸로 도는 고리

화성, 목성, 토성은 지구 궤도의 바깥을 돕니다. 그래서 이 행성들은 해의 반대쪽을 포함해 황도 위 어디에서나 보일 수 있습니다. 지구가 해와 바깥 행성 사이를 지나갈 때 그 행성은 충에 있다고 말합니다. 충일 때 행성은 해가 질 무렵 떠서 밤새도록 하늘에 떠 있고, 지구에 가장 가까워 가장 밝게 빛납니다. 지구는 안쪽 길을 달리면서 바깥 행성을 따라잡아 앞지릅니다. 그래서 충은 회합 주기라고 부르는 일정한 간격을 두고 되풀이됩니다. 공전 주기로 계산하면 화성은 약 780일마다, 목성은 399일마다, 토성은 378일마다 충이 됩니다.

충 무렵에는 이상한 일이 생깁니다. 보통 행성은 밤마다 별들 사이를 동쪽으로 조금씩 옮겨 갑니다. 그런데 충 근처의 몇 주 동안은 멈췄다가 서쪽으로 움직이고, 다시 멈췄다가 동쪽으로 갑니다. 이 역행 고리는 2천 년 동안이나 천문학자들을 헷갈리게 했습니다. 해를 가운데에 둔 그림으로 보면 그 이유는 간단합니다. 더 빠른 안쪽 궤도를 도는 지구가 바깥 행성을 앞지르면, 한동안 그 행성을 바라보는 우리의 시선이 뒤로 젖혀집니다. 고속도로에서 느린 차를 앞지를 때, 그 차가 뒤로 밀려나는 것처럼 보이는 것과 같은 원리입니다.

천천히 움직이는 행성은 좋은 시계 노릇도 합니다. 목성은 해를 한 바퀴 도는 데 11.86년이 걸립니다. 그래서 해마다 황도대를 따라 약 30°, 대략 별자리 하나씩 옮겨 갑니다. 29.46년이 걸리는 토성은 1년에 약 12°밖에 움직이지 않습니다. 그러니 올가을에 어떤 별자리에서 토성을 보았다면, 내년 가을에도 토성은 여전히 그 근처에 있을 것입니다.