천구의 좌표계
맑은 날 밤하늘을 보면 마치 수많은 별이 멀리 떨어진 구의 표면에 고정되어 있는 것처럼 보이는데, 이 구면을 천구라고 합니다. 즉, 천구는 관측자를 중심으로 하는 무한히 큰 가상의 구형 하늘입니다.
천구에는 천체의 위치를 나타내기 위해 기준이 되는 점과 선을 정할 수 있습니다. 기준을 정하는 방법에 따라 여러가지 천구 좌표계가 사용됩니다.
적도 좌표계
적도 좌표계는 지구를 중심으로 한 가장 기본적인 좌표계입니다. 현대 천문학에서 대부분의 천체는 이 적도 좌표계를 이용해 위치를 표시하고 관측을 합니다.
지구의 적도를 연장시킨 가상의 큰 원을 천구에 그리면 천구의 적도가 됩니다. 그리고, 지구의 북극을 연장시켜 천구에 표시하면 이 점이 천구의 북극이 됩니다. 천구의 북극에서 가장 가까운 관측가능한 별을 ‘북극성’이라고 부릅니다.
마찬가지로 지구의 남극을 연장시켜 천구에 표시한 점을 천구의 남극이라 부릅니다. 그 다음으로 황도(1년동안 태양이 지나가는 천구상의 길)와 천구의 적도가 만나는 두 점을 표시하고, 이 중 태양이 남반구에서 북반구로 이동할 때의 점을 춘분점, 다른 한 점을 추분점 이라고 합니다. 천구의 북극과 천구의 남극을 지나는 반원을 시간권(또는 시권, hour circle)이라고 부릅니다. 지구본에 그려진 경도와 위도가 수직인 것처럼, 천구의 적도와 시간권은 수직이 됩니다.
적도 좌표계에서 천체들의 위치는 적경과 적위로 나타냅니다.
춘분점을 지나는 시간권을 기준으로 관측하고자 하는 천체의 시간권까지의 각도를 반시계 방향으로 잰 각도를 적경(right ascension)이라고 합니다. 적경은 0˚ ~ 360˚ 또는 0시 ~ 24시로 표현합니다.
즉, 춘분점이 기준이므로 춘분점에서의 시각은 0 이며 반시계 방향으로 적경이 증가합니다. 다음으로 관측하고자 하는 천체의 시간권을 따라 천구의 적도를 기준으로 잰 각도를 적위(declination)라 합니다. 적위는 -90˚ ~ 90˚의 값을 갖습니다. 천구의 적도가 기준이므로 천구의 적도의 적위는 0˚이 되고, 천구의 북극의 적위는 90˚, 천구의 남극의 적위는 -90˚입니다.
관찰자 입장에서 적도 좌표계로 나타낸 천체를 관찰하기 위해서는 좌표계 변환을 거쳐야 합니다. 하지만 적도 좌표계는 측정장소와 시간에 구애받지 않고 천체의 위치를 나타낼 수 있다는 장점이 있습니다. 때문에 현대 천문학에서는 적도 좌표계가 주로 사용되고 있습니다.