천체 위치 계산기: 고도와 방위각

이 계산기는 주어진 장소와 시각에 천체가 하늘의 어디에 보이는지 계산합니다. 두 가지 수치를 알려 줍니다. 하나는 지평선 위의 각도인 고도이고, 다른 하나는 북쪽을 기준으로 측정한 나침반 방향인 방위각입니다.

고도와 방위각

고도는 지평선에서부터 도 단위로 측정합니다. 지평선에서는 0°이고, 천정이라고 하는 지점인 머리 바로 위에서는 90°입니다. 고도가 음수이면 천체가 지평선 아래에 있어 볼 수 없다는 뜻입니다.

방위각은 북쪽에서 시계 방향으로 도 단위로 측정합니다. 북쪽은 0°, 동쪽은 90°, 남쪽은 180°, 서쪽은 270°입니다. 두 각을 함께 사용하면 거리 주소가 건물 하나를 가리키는 것처럼 하늘의 한 지점을 가리킵니다.

이 두 수치를 수평 좌표계라고 합니다. 지구가 자전하기 때문에 관측자가 서 있는 위치와 시각에 따라 달라집니다.

계산 방법

날짜와 시각을 천문학에서 사용하는 연속적인 날짜 수인 율리우스일로 변환합니다.
천체의 적경과 적위를 계산합니다. 이는 천구에 바깥쪽으로 투영한 경도와 위도처럼 하늘에 고정된 좌표입니다.
그리니치 항성시를 계산하고 관측자의 경도와 결합하여 현지 항성시를 구합니다.
시간각은 현지 항성시에서 적경을 뺀 값입니다. 이는 천체가 관측자의 자오선에서 얼마나 떨어져 있는지를 나타냅니다.
고도와 방위각은 시각, 적위, 관측자의 위도로부터 구합니다.

$\sin a = \sin\varphi \sin\delta + \cos\varphi \cos\delta \cos H$

여기서 a는 고도, φ는 관측자의 위도, δ는 천체의 적위, H는 시각입니다.

위치 데이터의 출처

천체마다 서로 다른 모형이 필요합니다.

태양에는 Meeus 제25장의 저정밀 태양 이론을 사용하며, 정확도는 약 0.01°입니다.
달에는 Meeus 제47장의 달 이론에서 가장 큰 주기항을 사용하며, 정확도는 약 0.05°입니다.
행성에는 주요 행성의 대략적인 위치를 계산하기 위해 JPL이 발표한 케플러 궤도요소를 사용합니다. 이 요소는 1800년부터 2050년까지 유효하며, 정확도는 수 각분입니다.
별은 J2000.0 역원의 성표 위치를 사용하고, 계산 날짜에 맞게 세차를 적용합니다.

대기 굴절

공기는 빛을 굴절시키므로 하늘 낮은 곳의 천체는 기하학적 위치보다 높아 보입니다. 이 효과는 지평선에서 약 0.5°이고 고도가 높아질수록 빠르게 줄어들어 45°에서는 대략 0.03°가 됩니다. 계산기는 기하학적 고도와 굴절을 더한 뒤의 고도를 표시합니다.

풀이 예시

그리니치 왕립천문대의 위도 51.4778° 북쪽, 경도 0.0015° 서쪽에서 2024년 6월 21일 12:00 UTC에 태양은 지평선 위 약 62°에 있고 거의 정남쪽에 있습니다. 이는 해당 위도에서 태양이 도달하는 가장 높은 고도에 가깝습니다. 하지에는 태양의 적위가 가장 북쪽인 약 +23.44°가 되기 때문입니다.

자주 묻는 질문

고도와 적위의 차이는 무엇인가?

적위는 하늘에 고정되어 있어 관측자에 따라 달라지지 않습니다. 고도는 관측자의 위치와 시각에 따라 달라집니다. 지구의 자전으로 하늘이 관측자를 지나가는 것처럼 보이기 때문입니다.

시각을 UTC로 입력해야 하는 이유는 무엇인가?

UTC를 사용하면 시간대와 일광 절약 시간으로 인한 모호성이 없어집니다. 입력하기 전에 현지 시각을 UTC로 변환하십시오.

별이 하루 종일 지평선 아래에 있을 수 있는 이유는 무엇인가?

적위가 관측자가 있는 반구에서 멀리 떨어진 별은 그곳에서 결코 뜨지 않습니다. 적위가 −52.7°인 카노푸스는 북위 60°에서는 결코 나타나지 않습니다.

이 계산은 얼마나 정확한가?

태양과 별의 위치는 1도의 작은 일부까지 정확하고, 달은 대략 0.05°, 행성은 1800년부터 2050년까지 수 각분입니다. 이는 눈으로 판단할 수 있는 것보다 훨씬 정밀하며, 시야가 넓은 망원경의 방향을 맞추기에 충분합니다.

북극성의 고도가 내 위도와 비슷한 이유는 무엇인가?

북극성은 천구의 북극에 매우 가깝고, 천구의 북극 고도는 관측자의 위도와 같습니다. 선원들은 수 세기 동안 이 관계를 이용해 위도를 알아냈습니다.

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