행성의 겉보기 운동#
행성의 겉보기 운동은 지구에서 볼 때 행성이 배경별 사이를 이동하는 것처럼 보이는 현상이다.
지구에서 매우 멀리 떨어진 별들은 하늘에서의 상대적인 위치가 거의 변하지 않는다.
이러한 별들을 배경별로 볼 수 있다.
반면 태양계 행성은 지구와의 거리가 비교적 가깝기 때문에 배경별 사이를 이동하는 것처럼 보인다.
행성의 겉보기 운동은 지구와 행성의 공전 속도 차이 때문에 나타난다.
행성의 공전 속도#
태양계 행성은 모두 태양 주위를 서쪽에서 동쪽 방향으로 공전한다.
행성의 공전 속도는 태양과 행성 사이의 거리와 관련이 있다.
태양에 가까운 행성일수록 태양의 인력을 더 크게 받기 때문에 공전 속도가 빠르고, 태양에서 멀리 떨어진 행성일수록 공전 속도가 느리다.
- 내행성: 지구보다 안쪽 궤도를 공전하는 행성이다. 수성과 금성이 해당한다.
- 외행성: 지구보다 바깥쪽 궤도를 공전하는 행성이다. 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 해당한다.
겉보기 운동의 종류#
행성의 겉보기 운동에는 순행, 역행, 유가 있다.
- 순행: 행성이 배경별에 대해 서쪽에서 동쪽으로 움직이는 것처럼 보이는 운동이다.
- 역행: 행성이 배경별에 대해 동쪽에서 서쪽으로 움직이는 것처럼 보이는 운동이다.
- 유: 순행에서 역행으로, 또는 역행에서 순행으로 운동 방향이 바뀔 때 행성이 잠시 멈춘 것처럼 보이는 위치이다.
행성의 겉보기 운동은 일반적으로 다음과 같은 순서로 나타난다.
순행 → 유 → 역행 → 유 → 순행
내행성의 순행과 역행#
내행성은 지구보다 태양에 가까운 궤도를 공전하므로 지구보다 공전 속도가 빠르다.
내행성은 지구와 가장 가까이 위치하는 내합 부근에서 역행한다.
그 외의 대부분의 공전 기간에는 순행한다.
즉, 내행성은 내합 부근에서 배경별에 대해 동쪽에서 서쪽으로 이동하는 것처럼 보이고, 그 전후에 유가 나타난다.
외행성의 순행과 역행#
외행성은 지구보다 태양에서 멀리 떨어진 궤도를 공전하므로 지구보다 공전 속도가 느리다.
외행성은 지구와 가장 가까이 위치하는 충 부근에서 역행한다.
그 외의 대부분의 공전 기간에는 순행한다.
즉, 외행성은 충 부근에서 배경별에 대해 동쪽에서 서쪽으로 이동하는 것처럼 보이고, 그 전후에 유가 나타난다.
행성의 관측#
행성을 관측할 수 있는 시간과 방향은 행성의 위치와 태양으로부터 떨어진 각도에 따라 달라진다.
이각#
이각은 지구에서 볼 때 행성이 태양으로부터 떨어져 있는 각거리이다.
- 합: 이각이 0°일 때이다.
- 구: 이각이 90°일 때이다.
- 충: 이각이 180°일 때이다.
- 최대이각: 내행성의 이각이 가장 클 때이다.
내행성은 지구보다 안쪽 궤도를 공전하므로 태양으로부터 일정 각도 이상 멀어져 보일 수 없다.
따라서 내행성은 최대이각을 가진다.
외행성은 지구보다 바깥쪽 궤도를 공전하므로 합, 구, 충의 위치를 모두 가질 수 있다.
행성의 관측 조건#
행성을 관측하려면 다음 조건을 만족해야 한다.
- 행성이 지평선 위에 있어야 한다.
- 태양이 지평선 아래에 있어야 한다.
따라서 행성이 태양으로부터 멀리 떨어져 보일수록, 즉 이각이 클수록 관측 가능한 시간이 길어진다.
지구는 약 1시간에 15°씩 자전하므로, 대략적인 관측 가능 시간은 다음과 같이 생각할 수 있다.
행성의 관측 시간과 방향 판별법#
지구는 서쪽에서 동쪽으로 자전한다.
따라서 태양계 천체는 지구에서 볼 때 동쪽에서 떠서 남중한 뒤 서쪽으로 진다.
행성의 관측 시각은 태양과 행성의 상대적인 위치에 의해 결정된다.
태양보다 동쪽에 있는 천체는 해가 진 뒤 서쪽 하늘에서 관측되기 쉽고, 태양보다 서쪽에 있는 천체는 해가 뜨기 전 동쪽 하늘에서 관측되기 쉽다.
내행성의 겉보기 운동#
내행성은 지구보다 공전 속도가 빠르다.
따라서 지구에서 볼 때 내행성과 지구의 위치 관계는 시계 반대 방향으로 변하는 것처럼 나타난다.
내행성의 주요 위치 관계는 다음과 같은 순서로 나타난다.
외합 → 동방 최대이각 → 내합 → 서방 최대이각 → 외합
- 외합: 태양-태양계 중심 방향에서 보았을 때 행성이 태양의 반대쪽에 있어, 지구에서 볼 때 태양과 거의 같은 방향에 위치한다. 태양과 거의 같이 뜨고 지므로 관측하기 어렵다.
- 동방 최대이각: 내행성이 태양의 동쪽으로 가장 멀리 떨어져 보이는 위치이다. 초저녁에 서쪽 하늘에서 관측할 수 있다.
- 내합: 내행성이 태양과 지구 사이에 위치한다. 태양과 거의 같은 방향에 있으므로 관측하기 어렵고, 이 부근에서 역행이 나타난다.
- 서방 최대이각: 내행성이 태양의 서쪽으로 가장 멀리 떨어져 보이는 위치이다. 새벽녘에 동쪽 하늘에서 관측할 수 있다.
내행성은 지구에서 볼 때 태양과의 상대적 위치가 변하므로 위상이 변한다.
내행성은 보름에 가까운 모습, 반달 모양, 초승달 모양 등 다양한 위상으로 관측될 수 있다.
외행성의 겉보기 운동#
외행성은 지구보다 공전 속도가 느리다.
따라서 지구에서 볼 때 외행성과 지구의 위치 관계는 시계 방향으로 변하는 것처럼 나타난다.
외행성의 주요 위치 관계는 다음과 같은 순서로 나타난다.
합 → 서구 → 충 → 동구 → 합
- 합: 외행성이 태양과 거의 같은 방향에 위치한다. 태양과 거의 같이 뜨고 지므로 관측하기 어렵다.
- 서구: 외행성이 태양의 서쪽으로 90° 떨어져 보이는 위치이다. 자정 무렵 동쪽 하늘에서 떠서 새벽 무렵 남쪽 하늘 부근에서 관측된다.
- 충: 외행성이 태양의 반대쪽에 위치하여 이각이 180°가 되는 위치이다. 초저녁에 동쪽 하늘에서 떠서 자정 무렵 남중하고, 새벽 무렵 서쪽 하늘로 진다. 이 부근에서 역행이 나타난다.
- 동구: 외행성이 태양의 동쪽으로 90° 떨어져 보이는 위치이다. 초저녁에 남쪽 하늘에서 보이고, 자정 무렵 서쪽 하늘로 진다.
내행성과 외행성 비교#
| 구분 | 내행성 | 외행성 |
|---|---|---|
| 위치 | 지구보다 안쪽 궤도 | 지구보다 바깥쪽 궤도 |
| 해당 행성 | 수성, 금성 | 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 |
| 공전 속도 | 지구보다 빠름 | 지구보다 느림 |
| 역행 위치 | 내합 부근 | 충 부근 |
| 최대 이각 | 있음 | 없음 |
| 가능한 위치 관계 | 내합, 외합, 동방 최대이각, 서방 최대이각 | 합, 충, 동구, 서구 |
| 위상 변화 | 뚜렷함 | 거의 뚜렷하지 않음 |
정리#
행성의 겉보기 운동은 지구와 행성의 공전 속도 차이 때문에 나타난다.
행성이 배경별에 대해 서쪽에서 동쪽으로 움직이는 것처럼 보이면 순행, 동쪽에서 서쪽으로 움직이는 것처럼 보이면 역행이라고 한다.
순행과 역행 사이에서 행성이 잠시 멈춘 것처럼 보이는 위치를 유라고 한다.
내행성은 내합 부근에서 역행하고, 외행성은 충 부근에서 역행한다.
내행성은 최대이각을 가지며, 동방 최대이각에서는 초저녁 서쪽 하늘, 서방 최대이각에서는 새벽녘 동쪽 하늘에서 관측된다.
외행성은 충일 때 가장 관측하기 좋고, 이때 초저녁에 동쪽 하늘에서 떠서 밤새 관측할 수 있다.