천문학이란 무엇인가?

천문학은 우주와 우주 안에 있는 모든 것을 과학적으로 연구하는 학문이다. 운동과 물질 그리고 에너지 및 행성, 위성, 소행성, 혜성, 별, 은하 그리고 그 사이에 있는 가스와 먼지들에 대한 연구를 포함하며 우주의 기원과 진화, 종말에 대해 연구도 한다. 그리고 천체물리학은 물리학을 우주와 우주 안에 있는 모든 것에 적용한 학문이다. 천문학자가 우주에 대한 정보를 얻는 가장 중요한 방법은 우주에서 오는 빛을 모으고 분석하는 것이다. 물리학은 공간과 시간, 빛 그리고 빛을 방출하거나 빛과 상호작용하는 물체의 연구와 가장 밀접한 학문이기 떄문에, 오늘날 천문학 연구는 대부분 물리학을 기반으로 하는 것이다. 또한 역학은 물리학의 한 분야로 하나의 계 안에서 일어나는 물체들의 운동을 기술한다. 움직이는 물체들로 이루어진 계는 지구와 달 계와 같이 간단할 수도 있고, 태양과 행성 그리고 태양계 내의 모든 천체를 포함하는 계와 같이 복잡할 수도 있다. 고등 역학을 연구하려면 복잡하고 상세한 수학적 기법이 필요하다. 그리고 우주화학은 화학을 우주와 모든 것에 적용한 학문이라고 할 수 있다. 현대 화학은 분자와 분자 사이의 상호작용을 연구하는데, 거의 전적으로 지표, 지표 근처의 온도와 중력 및 압력 조건에서 연구되어왔다. 이를 나머지 우주 전체에 적용하는 것은 물리학처럼 직접적이거나 보편적이지 않다. 그러나 우주화학은 우주의 연구에 있어 매우 중요하다. 이를테면 행성의 대기와 표면의 화학 물질의 상호작용은 행성과 태양계의 다른 물질들을 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 많은 화학 물질이 은하수와 다른 은하계에 걸친 성간 가스 구름에서 발견되었으며 물, 일산화탄소, 메탄 암모니아, 포름알데히드, 아세톤, 에틸렌글리콜(부동액으로 사용됨), 그리고 인산염(태닝 로션에 들어 있는) 까지 발견되었다. 우주생물학을 알아보자 천문학에서는 매우 새로운 분야인 우주생물학은 생물학을 우주와 모든 것에 적용한 학문이라고 할 수 있다. 우주 연구에 생물학이 진지하게 적용되기 시작한 것은 최근의 일이며, 전체적으로 매우 중요한 분야가 되었다. 현대의 천문학적 방법과 기술의 도움으로 외계 생명의 존재를 과학적으로 찾는 것이 가능해졌다. 우주생물학은 그런 생명이 존재할 수 있는 환경을 찾고, 어떻게 그 생명들이 성장할 수 있는지에 대해 연구한다. 우주론은 우주의 기원에 대해 중점적으로 연구하는 천문학의 한 분야로, 현대 천문학이 도래하기 전까지는 추상적인 철학이나 종교의 영역으로 여겼다. 하지만 오늘날 우주론은 과학의 활력소이며 우주에 대한 시각에만 국한되지 않는다. 현재의 과학 이론들은 우주가 한때는 원자핵보다 작았음을 보여주고 있다. 이는 지구에서 연구할 수 있는 현대 입자 물리학과 고에너지물리학은 초기 우주 그리고 모든 것의 근원에 대한 미스터리를 해독하는 데 절대적으로 필요하다는 것을 뜻한다. 천문학과 가장 밀접한 과학 분야는 무엇인가? 에 대한 것은 물리학이다. 물리학은 단연코 우주와 우주 안의 모든 것을 연구하는 데 가장 중요하고 가장 밀접한 과학 분야다. 사실 오늘날 '천문학'과 '천체물리학'은 뒤바뀌어 쓰이곤 한다. 그렇긴 하지만 모든 과학이 천문학에서 중요하다. 현재로서는 별 관련이 없다고 생각되는 학문조차 언젠가는 매우 중요해질 수도 있다. 예를 들어 천문학자가 외계의 지적 생명체를 찾아내면, 심리학과 사회학도 우주를 전체적으로 연구하는 데 중요해지게 된다.
천문학의 역사
천문학이 처음 연구되기 시작한 떄는 언제인가 천문학은 아마도 가장 오래된 자연과학일 것이다. 선사 시대 이래로 사람들은 하늘을 보고 태양과 달, 행성 그리고 별들을 관측해왔다. 농업이나 천축과 같은 실용 과학을 발전시키기 전부터 인간은 머리 위에서 빛나는 천체를 잘 알고 있었다. 고대인들은 시간을 정하고 농작물 생산을 최대화하기 위해 천문학을 이용했다. 천문학은 또한 고대의 신화와 종교를 반전시키는 데도 중요한 역활을 했을 것이다.
히파르코스와 프톨레마이오스와 같은 고대의 천문학자들은 해시계, 삼각 골, 그리고 주추와 같은 도구들을 사용하여 행성과 천체의 움직임 및 위치를 기록했다. 16세기에 이르러서는 더욱 복잡한 관측 도구들이 발명되었다. 예를 들어 유명한 덴마크의 천문학자 튀코 브라헤는 관측 도구들을 많이 고안해서 사용했는데 육분의를 비롯하여 반경이 2m나 되는 사분의,
아스트롤라베, 다양한 고리 모양의 혼천의 등을 제작했다.
 그렇담 아스트롤라베란 무엇이며 어떻게 작동하나? 아스트롤라베는 천문학자들이 별들의 상대적인 위치를 관측하기 위해 사용한 장비다. 아스트롤라베는 시간을 기록하거나 항해와 측량에도 사용되었다.
천문 관측에 가장 흔히 쓰인 아스트롤라베는 평면 천체도 아스트롤라베라 불리는 것으로 금속판 둘레에 별자리 지도를 새기고 원 주위에는 시간과 분을 표시해놓았다. 금속 시트에는 지도 위를 지나가는 내부 링이 있는데 이는 수평선을 의미하며, 바깥쪽 링은 하늘의 움직임에 맞춰 조정할 수 있다. 아스트롤라베를 사용하려면 관측자는 원형의 성도 꼭대기에 붙어 있는 금속 고리를 매달아야 한다. 그다음에는 특정한 별에 맞추어 아딜레이드라 고 불리는 아스트롤라베 뒤쪽의 관측 장치를 통해 관측할 수 있다. 아딜레이드를 별 쪽으로 움직임으로써 바깥쪽 고리가 원주를 중심으로 움직이면서 낮과 밤의 시간을 가리키게 된다. 아딜레이드는 관측자의 지구상의 위도와 경도를 측정하는 데 쓰이기도 한다.