관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 1/23 생활 속의 우주의 천문학 관측과 이해의 역사 지구와 그 위성들... 이 장에서는... 1. 고대의 천문 관측과 기록 2. 관측 사실의 해석: 천계의 운동 3. 또다른 해석: 지동설의 성립과 발전 4. 중력(만유인력) 천체들 사이의 힘 5. 빛의 성질과 광학 망원경 6. 전자기파에 대한 이해와 전파 망원경 7. 우주 망원경과 관측 기술의 미래
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 2/23 고대의 천문 관측과 기록 하늘과 천체에 대한 관심, 경외와 모방은 모든 고대 문명에서 공통적인 현상 고대 세계에서 천체 관측의 필요성 생산 활동 체제 유지 사냥을 위한 방향 감각 유지 -농경을 위한 계절 변화 감지 주요 천체에 지배층의 권위와 지속적인 지배의 당위성 부여 -이상 현상의 예측과 지배층에 유리한 해석 사후 세계 지적 호기심 천체가 가진 신성과 알고 있는 범위 위력을 통해 죽음에의 내에서 완전한 공포 극복 우주관을 구축 스톤헨지 (stonehenge)
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 3/23 고대의 천문 관측과 기록 인류는 최초의 도구를 사용하 고대 문명의 지배 계층은 천문학적 관심사에 대한 투자를 아끼지 않았다. 이집트 피라미드와 오시리스 신 게 된 구석기 시대부터 천문 현상 에 관심을 가짐. 마야 피라미드 아프리카 - 여신(?)과 오리온 자리 (최초의 별 무늬 유적; 35,000 년 전) 잉글랜드 스톤헨지
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 4/23 천문 관측 모습: 각각 당시의 시대상을 반영. 고대 이집트 (상상화) 중세 유럽
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 5/23 중세 아시아
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 6/23 고대의 천문 관측과 기록 주요 관측 내용과 천문학적 의미 주요 관측 내용 천체의 일주 별자리 천문학적 의미 주요 관측 내용 - 행성 항성의 개념 - 천구 및 방향의 인식 행성 (혹성) - 천동설적 세계관 형성 - 일반적인 별 = 항성의 개념 - 별의 다양성 인식(밝기와 색깔) 유성, 혜성 (객성) - 거리와 궤도 속도의 차이 인식 신성과 초신성 - 역법(태양력과 태음력)에의 착안 - 태양과 달의 특수성 인식 일식과 월식 성단, 성운, - 태양과 달에 대한 거리 감각 은하수 등 - 지구의 형태 유추 - 천체 궤도의 인식(천동설적) - 궤도 속도의 차이 인식 - 천체 궤도의 인식(천동설적) 태양과 달의 이동 천문학적 의미 - 비주기적인 천체의 출몰 - 천계의 항상성에 대한 의문 - 천계의 비주기적 사건 - 천계의 항상성에 대한 의문 - 천체의 동질성에 대한 의문(?)
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 7/23 고대의 천문 관측과 기록 천체의 일주 북극성 근처: http://www.chinapage.com/astronomy/syho/syho_files/yuejian.gif 남쪽 하늘: http://ircamera.as.arizona.edu/natsci102/natsci102/movies/moontucs.gif 북극에서 본 일주: http://ircamera.as.arizona.edu/natsci102/natsci102/movies/moonpole.gif 별자리들을 지나는 태양과 행성의 궤도 남쪽 하늘 365.25 일: http://www.chinapage.com/astronomy/syho/syho_files/mansions.gif 황도와 계절(24 절기): http://www.chinapage.com/astronomy/syho/syho_files/12ci.gif 동양의 황도 별자리 - 1년 동안 초저녁 같은 시각 남쪽 하늘에 보이는 별자리들 - 오늘날 동양의 절기(계절 정의; 24 절기)의 기준 - 1년 동안 자정에 태양이 위치한 별자리들 서양의 황도 별자리 (동양과 방향은 같지만 시작점이 다름) - 오늘날 월(month; 12 개월)의 기준 동서양의 황도, 백도, 적도 등 천구 구조는 대체로 일치: 보편적 관측기술과 사고방식 행성의 운동(순행과 역행): http://ircamera.as.arizona.edu/natsci102/natsci102/movies/retromars.gif
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 8/23 고대의 천문 관측과 기록 일식과 월식 일식과 월식의 원리: 세 천체(지구, 태양, 달)의 관계 파악 달과 태양의 상대적 크기와 거리 인지 기원전 2 세기, 그리스 16 세기, 유럽
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 9/23 관측 사실의 해석: 천계의 운동 고대인들은 관측 사실로부터 천계의 구조를 유추 지구 중심적 사고: 기술적 한계 내에서 자연스러운 발상 동서양에 걸친 대부분 고대 문명에서 주류 모델로 채택 이후 (심지어 오늘날까지 남아있는...) 천동설(geocentrism; 지구 중심설) 체계의 모태 태양 중심적 사고: 일부 고대 문명은 태양을 중심에 둔 우주관 착안 근대 과학 혁명기의 지동설 (heliocentrism; 태양 중심설) 체계로의 직계 여부는 불확실 기원전 40 세기, 수메르 빛나는 태양을 중심에 둔 여러 행성들을 표현한 점토판
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 10/23 관측 사실의 해석: 천계의 운동 지구 중심 모델에 의한 외행성의 궤도 설명: 프톨레마이오스의 주전원 중세를 거치며 지구 중심 철학 + 기독교 신학적 요소들의 결합으로 더욱 공고화: 지리적 발견의 시대에도 건재. 지구 중심설은 고대 그리스의 플라톤, 아리스토텔레스, 그리고 프톨레마이오스 등에 의해 완성.
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 11/23 지동설의 성립과 발전 지구를 포함한 행성들이 태양을 공전하는 우주 모델은 고대 그리스, 이슬람, 인도 등지의 많은 학자들이 독자적으로 제기 코페르니쿠스(Nicolaus Copernicus, 1473-1543)의 평생 취미 생활(1514-1543)과 이에 따른 혁명적 결과 고대 그리스와 이슬람 등 비기독교 천문학자들의 연구 결과 수집 관측 자료 분석과 수치 계산을 통해 태양 중심 모델을 완성 De revolutionibus orbium coelestium (On the Revolutions of the Celestial Spheres): 행성 운동의 중심은 태양 - 시대적 제약으로 사후에 발표 갈릴레이, 케플러, 뉴튼 등의 연구에 참고 근대 천문학의 시작 & 과학 혁명의 신호탄
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 12/23 코페르니쿠스적 전환 Copernican R evolution Kop ernik anische Wendung
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 13/23 지동설의 성립과 발전 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564-1642)의 후속 연구 태양 중심설의 발표에도 불구, 대다수 천문학자들은 소극적으로 반응 (Why? 종교계의 탄압, 지구 중심설로는 설명이 안되는 결정적 관측 증거의 부재) 정치적 후원자 확보(메디치 가문) 및 관측 기술의 획기적 개선 갈릴레이 망원경: 천체 관측에 최초로 이용된 망원경 Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (Dialogue Concerning the Two Chief World Systems): 망원경으로 금성의 위상 변화 확인 하나의 행성인 금성이 태양을 공전함을 증명 흔들리는 지구 중심설: 거세지는 탄압 브루노(Giordano Bruno, 1548-1600)에 대한 종교 재판과 처형, 그리고 천문학계의 혼란 브라헤(Tycho Brahe, 1546-1601)의 지구-태양 중심설(geo-heliocentrism).
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 14/23 중력(만유인력)의 발견 케플러(Johannes Kepler, 1571-1630)의 행성 궤도 법칙 스승 브라헤의 관측 기록을 분석해 세 개의 경험 법칙(관측 법칙) 도출 1. 타원 궤도 (태양은 하나의 초점에 위치) 2. 면적 속도 일정: 같은 시간에 같은 면적 3. 공전 주기2 = 궤도 장반경3 케플러의 법칙은 이후 뉴튼의 만유인력 법칙 확립에 밑바탕 태양 중심설 승리 & 새로운 시대적 의문: 행성들은 왜? 내팽겨쳐지지 않고 태양을 돌 수 있는가?
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 15/23 중력(만유인력)의 발견 천재 뉴턴(Issac Newton, 1643-1727) 사과나무 아래에서 얻은 깨달음 사과가 떨어진다.. 지구가 당겼다. 지구와 사과의 차이는.. 질량 뿐! 그렇다면.. 사과도 지구를 당겼다? 질량을 가진 모든 천체들은 서로 당기는 성질이 있다: 만유인력 Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Mathematical Principles of Natural Philosophy): 두 천체 사이에는 각 질량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 인력이 작용하며, 그 크기는 서로 같고 방향은 반대다.
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 16/23 니콜라스 코페르니쿠스
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 17/23 지오르다노 브루노 갈릴레오 갈릴레이
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 18/23 티코 브라헤 요하네스 케플러
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 19/23 아이작 뉴튼
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 20/23 관측 도구와 기술의 발전 뉴튼식 (반사) 갈릴레이식 (굴절) 카세그레인식 (반사)
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 21/23 관측 도구와 기술의 발전 전파 망원경 (Radio Telescope) 레이더 기술과 함께 등장 (20 세기 중반) 광학 망원경(Optical Telescope)으로 볼 수 없는 파장의 빛을 시각적 데이터화
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 22/23 관측 도구와 기술의 발전 (참고: 전자기파 빛의 종류)
관측과 이해의 역사 * 제 2 장 * 23/23 관측 도구와 기술의 미래 European Extreme Large Telescope Hubble Space Telescope James Webb Space Telescope Radio Telescope Array <망원경/관측위성 참고 링크> Moon Telescope