반시계 방향 공전이 왜 서에서 동

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별자리판 동서 방향이 반대인 이유,

천구 동서 반대인 이유

이런 주제로 궁금증을 가지다가 그냥 천구는 동서가 반대라고 외우는 분들이 많습니다.

결론부터 말씀드리면, 천구에서 동쪽과 서쪽이 반대라는 것은 오개념입니다.

동쪽과 서쪽은 우주에서 어떤 경우에는 달라지고 어떤 경우에는 변하는 상대적인 개념이 아니라,

절대적인 개념으로 약속한 것입니다.

(오른쪽과 왼쪽은 이에 반해 상대적인 개념입니다.)

그런데 지금 당장 내 눈 앞에 있는 교과서 그림에서는 동쪽과 서쪽이 반대로 있고 이해가 안 갈 겁니다. 후후

천체에 대해 공부하며 왜 천구는 동쪽과 서쪽이 반대에 있는지 모르겠고

괜히 내가 멍청한 걸까 싶고 고민이 많죠?

걱정마세요.

여러분은 충분히 똑똑한 사람이지만, 기초 개념이 제대로 잡혀있지 않아서 이해를 하지 못했던 것이고

이 글을 통해 이해할 수 있을 것입니다.

지구의 자전과 공전,

별의 일주 운동과 연주 운동

동쪽에서 서쪽으로 가는 건지, 서쪽에서 동쪽으로 가는 건지는 많이들 헷갈리는 주제입니다.

천구와 별자리판에서 동쪽과 서쪽이 반대인 이유도 참 알쏭달쏭하지요?

이 혼란은 기본적으로 방향이란 개념이 상대적이라는 것에서 시작합니다.

칠판 앞에 선생님이 있고

학생이 책상에서 칠판을 바라보고 있다고 생각해봅시다.

선생님이 오른손을 들고 손을 든 방향으로 이동할 때,

학생이 선생님과 같은 방향으로 이동하기 위해서는 학생 기준에서 왼손 방향으로 이동해야 합니다.

이렇듯, 무엇을 기준으로 하는가에 따라 방위는 달라집니다.

우리가 우주를 이야기할 때에도 방위 개념을 다루기 위해선 기준이 필요합니다.

방향이란 개념이 모호하기에 동서남북과 같은 방위 개념에서는 명확한 '기준'을 두고 있습니다.

북극과 남극이 그것이지요.

지구의 자전축을 쭉 이어 북극에서 나아간 직선이 천구와 닿는 곳을 천구의 북극으로,

남극의 경우에는 천구의 남극으로 약속하였습니다.

그리고 천구의 중심을 벤 대원인 지평선에서 천구의 북극 방향과 가까운 곳을 북점으로,

천구의 남극 방향과 가까운 곳을 남점으로 정하였죠.

북, 남이 정해졌으니 동서남북은 정해졌습니다.

반시계 방향 공전이 왜 서에서 동

1. 지구의 자전


이 기준에서 지구의 자전을 바라볼 때,

지구는 서에서 동으로 움직인다고 말할 수 있겠습니다.

위 이미지의 초록색 화살표로 지구가 돌고 있는 것입니다.

이를 천구의 북극 위에서 바라볼 때, 반시계 방향으로 움직인다고 이야기할 수 있는 것이죠.

천구의 북극에서.

즉, 천구의 북극 쪽 우주에서 지구를 바라볼 때 지구는 서에서 동으로 반시계 방향 운동을 매일 하고 있습니다.

여기서 서쪽과 동쪽이란, 위 이미지와 같이 천구 속 지평선에서 고정된 개념입니다.

(방위 = 절대적 개념 - 동서남북 - 명확한 기준이 있다.)

(방향 = 상대적 개념 - 오른쪽 왼쪽 / 위 아래 / 시계방향 반시계 방향)

그런데 우리가 서에서 동으로 가면, 상대적으로 태양과 달, 별은 동쪽에서 서쪽으로 반대 방향으로 움직이는 것처럼 보입니다.

자동차를 타고 앞으로 갈 때, 배경이 뒤로 가는 것처럼 보이는 것과 마찬가지입니다.

이를, 일주 운동이라고 부릅니다.

정리하자면, 이렇습니다.

* 지구의 자전: 서 → 동 (반시계)
(1) 태양의 일주 운동 : 동 → 서 (시계)
(2) 달의 일주 운동 : 동 → 서 (시계)
(3) 별의 일주 운동: 동 → 서 (북쪽하늘 반시계)

그런데, 북쪽하늘 반시계라는 말이 의아할 겁니다.

이는 별의 일주운동이 지구 안에서 바깥 천구 쪽으로 볼 때를 기준으로 하기 때문입니다.

반시계 방향 공전이 왜 서에서 동

천구상 지구 자전 방향과 반대인 동에서 서쪽으로 이동하는 것처럼 보이는 것은 모든 일주운동이 공통입니다.

그리고 태양과 달의 일주 운동의 경우, 우주에서 지구를 바라봤을 때의 방향을 기준으로 하여 시계 방향이라고 부릅니다.

하지만, 별의 일주 운동은 예로부터 사람들이 별자리를 보고 많은 신앙과 전설을 썼다는 점을 고려해서

지구에서 우주 쪽으로(안쪽에서 바깥쪽으로) 바라봤을 때의 방향을 기준으로 합니다.

그래서 보통 시계 방향을 동에서 서의 시계 방향이라고 표현하지만, 별의 일주 운동은 예외적으로 반시계 방향이라고 부릅니다.

여기서 기억하고 넘어가셔야 할 것은 다음과 같습니다.

1) 서쪽과 동쪽은 천구에서 고정된 개념이란 것 (방위는 고정된 개념!)

2) 시계방향과 반시계 방향은 우주에서 지구를 보느냐, 지구에서 우주를 보느냐에 따라 상대적 개념이란 것 (방향은 상대적 개념)

지구의 자전은 방위 측면에서 보면, 서에서 동으로 움직이고

방향 측면에서 보면, 천구의 북극에서 지구를 바라봤을 때, 반시계 방향으로 움직이며

일주 운동은 지구와 반대인데,

특별히 별의 일주 운동은 상대적 개념인 방향을 지구에서 천구의 북극을 바라보는 방향으로 정해서 북쪽 하늘에서 별이 반시계 방향으로 움직인다고 부르는 것이죠.

그렇다면, 교과서나 교재에서 동쪽과 서쪽이 반대로 보이는 이유는 무엇일까요?

이는, 아래 그림과 같이 천구의 남점을 쳐다보았을 때를 기준으로 하기 때문입니다.

반시계 방향 공전이 왜 서에서 동
반시계 방향 공전이 왜 서에서 동

이를, 남쪽 하늘을 향해 쳐다보았을 때를 기준으로 한다고 부르죠.

반대로, 북쪽 하늘을 향해 쳐다보면, 서쪽과 동쪽이 그대로임을 알 수 있습니다.

동과 서가 왜 반대로 표기되는지 이해하기 어려웠던 이유는

천구의 동서남북 개념과 같이 3D 차원에서 생각하지 못했기 때문이지요.

태양이나 달, 별이 동남서(동쪽 → 남쪽 → 서쪽)로 일주운동을 한다는 표현도,

북반구에서 남쪽 하늘을 보았기에 그렇게 부르는 것이랍니다.

말이 운동이지, 사실상 지구가 서에서 동으로 반시계방향으로 움직이니 그렇게 보이는 것이죠.

반시계 방향 공전이 왜 서에서 동

태양의 일주운동의 실상은

태양은 그대로인데, 동쪽이 해를 바라보다가

남쪽이 해를 바라보게 돌고, 서쪽이 해를 바라보게 도는 것입니다.

지구 자전의 증거로

푸코의 진자가 시계 방향으로 회전하는 것처럼 보인다거나,

인공위성이 지구 자전과 반대인 서쪽으로 쏠리는 현상 (인공위성의 서편 현상),

전향력이나 모두 일주운동을 이해한 것과 마찬가지로 이해할 수 있습니다.

(전향력은 북반구에서 남반구로 공을 던질 때 지구 자전 방향과 반대 방향으로 휘어지는 것처럼 보이는 가상의 힘을 의미합니다.)

2. 지구의 공전


여세를 몰아서 지구가 태양 주위를 도는 지구의 공전도 살펴봅시다.

지구 자전이나 지구 공전, 달 자전이나 달 공전 모두 방향이 똑같습니다.

서에서 동으로 반시계 방향으로 움직이는 것이죠.

* 지구의 공전 : 서 → 동 (반시계)
(1) 별의 연주 운동 : 동 → 서 (시계) ** 보통, 시계 방향을 동에서 서쪽으로의 시계 방향으로 표현합니다.
(2) 태양의 연주 운동 : 서 → 동 (반시계)

지구가 태양의 주위를 돌고 있으며, 태양이 아닌 다른 별들은 태양계를 벗어나 굉장히 먼 곳에 있어

아래 그림과 같은 위치 관계가 만들어집니다.

반시계 방향 공전이 왜 서에서 동
반시계 방향 공전이 왜 서에서 동

지구가 서에서 동으로 공전하면, 지구에서 안쪽인 태양을 바라볼 때 동일하게 서에서 동의 반시계 방향으로 움직이는 것처럼 보입니다.

그리고 태양보다 훨씬 먼 별자리를 바라보는 경우에, 지구에서 바깥쪽을 바라보는 격이 되며 동에서 서쪽으로 시계 방향으로 움직이는 것처럼 보입니다.

위 이미지에 따르면 화살표 방향은 같으나,

태양의 연주 운동은 반시계 방향이고 별의 연주 운동은 시계 방향인 이유는

태양의 연주 운동은 지구 안쪽을 타고 움직이지만,

별의 연주 운동은 지구 바깥쪽을 타고 움직이기 때문입니다.

즉, 아래와 같이 기준이 다르기 때문이죠.

(1) 별의 연주 운동 : 동 → 서 (시계) → 바깥쪽에서 안쪽을 보았을 때를 기준
(2) 태양의 연주 운동 : 서 → 동 (반시계) → 안쪽에서 바깥쪽을 보았을 때를 기준

이는 지구의 자전에서 설명한 것과 동일한 방식입니다.

(1) 태양의 일주 운동 : 동 → 서 (시계) → 바깥쪽에서 안쪽을 보았을 때를 기준
(2) 달의 일주 운동 : 동 → 서 (시계) → 바깥쪽에서 안쪽을 보았을 때를 기준
(3) 별의 일주 운동: 동 → 서 (북쪽하늘 반시계) → 안쪽에서 바깥쪽을 보았을 때를 기준

보통 동에서 서를 시계 방향으로 표현하지만,

별의 일주 운동에서는 예외적으로 동에서 서를 반시계 방향으로 표현하였습니다. (참고)

한편, 수많은 별들이 연주 운동하는 현상을 계절별 별자리의 변화라고 부릅니다.

천구상에 고정되어 있는 별자리, 지구가 천구상에서 다른 위치로 이동하기에 볼 수 있는 별자리가 계절마다 달라집니다. 만약에 공전하지 않고 자전만 한다면, 똑같은 별자리가 해나 달처럼 떴다가 지기를 반복하겠죠.

한편, 지구 공전의 증거는 지구가 어느 한 지점에서 관찰한 별의 위치와 6개월 뒤 동일한 시각일 때 본 별의 위치 사이에 생기는 사이각인 시차의 존재라고 볼 수 있습니다.

정리를 위한 팁을 드리자면,

지구의 공전과 관련 있는 별, 태양의 연주 운동은 조금 전 본 그림을 그리며 해결할 수 있습니다.

지구의 자전의 경우에는 별의 일주 운동을 예외적으로 안쪽에서 바깥쪽을 보았을 때를 기준으로 반시계 방향(북쪽하늘)이라고 정하였다고 기억하시면 됩니다.