천체 위치 계산기: 고도와 방위각

이 계산기는 특정 장소에서 특정 순간에 천체가 하늘 어디에 나타나는지 구합니다. 두 가지 값을 알려줍니다. 지평선 위의 각도인 고도, 그리고 북쪽에서 잰 나침반 방향인 방위각입니다.

고도와 방위각

고도는 지평선에서부터 도(度) 단위로 측정합니다. 지평선에서는 0°이고, 머리 바로 위 지점인 천정에서는 90°입니다. 고도가 음수이면 그 천체는 지평선 아래에 있어 볼 수 없다는 뜻입니다.

방위각은 북쪽을 기준으로 시계 방향으로 도 단위로 측정합니다. 북쪽은 0°, 동쪽은 90°, 남쪽은 180°, 서쪽은 270°입니다. 이 두 각도를 합치면, 주소가 하나의 건물을 가리키듯 하늘의 한 지점을 가리키게 됩니다.

이 한 쌍의 값을 지평 좌표계라고 합니다. 관측자가 어디에 서 있는지와 시각에 따라 값이 달라지는데, 이는 지구가 자전하기 때문입니다.

계산 방식

날짜와 시각은 천문학에서 쓰는, 날짜를 연속으로 센 값인 율리우스일로 변환합니다.
천체의 적경과 적위를 계산합니다. 이는 하늘에 고정된 좌표로, 천구에 투영된 경도와 위도와 같습니다.
그리니치 항성시를 계산하고 관측자의 경도와 결합해 지방 항성시를 구합니다.
시간각은 지방 항성시에서 적경을 뺀 값입니다. 천체가 관측자의 자오선에서 얼마나 떨어져 있는지를 나타냅니다.
고도와 방위각은 시간각, 적위, 관측자의 위도로부터 다음과 같이 구해집니다.

sin(altitude) = sin(latitude) × sin(declination) + cos(latitude) × cos(declination) × cos(hour angle)

위치 계산의 근거

천체마다 서로 다른 모델이 필요합니다.

태양은 뮤스(Meeus)의 25장에 있는 저정밀 태양 이론을 사용하며, 정확도는 약 0.01°입니다.
달은 뮤스의 47장에 있는 달 이론의 가장 큰 주기 항들을 사용하며, 정확도는 약 0.05°입니다.
행성은 주요 행성의 근사 위치를 구하기 위해 JPL이 발표한 케플러 요소를 사용합니다. 1800년부터 2050년까지 유효하며 몇 각분 수준의 정확도를 가집니다.
별은 J2000.0 역기점의 목록 위치를 사용하며, 계산 날짜로 세차 보정을 합니다.

대기굴절

공기는 빛을 굴절시키므로, 하늘 낮은 곳에 있는 천체는 기하학적 위치보다 더 높게 보입니다. 이 효과는 지평선에서 약 0.5°이고, 고도가 높아질수록 빠르게 줄어들어 45°에서는 약 0.03°가 됩니다. 계산기는 기하학적 고도와 대기굴절을 더한 고도를 모두 보여줍니다.

예시

그리니치 왕립천문대(북위 51.4778°, 서경 0.0015°)에서 2024년 6월 21일 12:00 UTC에, 태양은 지평선에서 약 62° 위, 거의 정남 방향에 있습니다. 이는 그 위도에서 태양이 도달할 수 있는 가장 높은 고도에 가까운 값인데, 6월 하지는 태양의 적위가 가장 북쪽인 약 +23.44°에 이르는 시점이기 때문입니다.

자주 묻는 질문

고도와 적위의 차이는 무엇인가요?

적위는 하늘에 고정되어 있으며 관측자와 무관합니다. 고도는 관측자가 어디에 있는지와 하루 중 시각에 따라 달라지는데, 지구의 자전이 하늘을 관측자 앞으로 흘려보내기 때문입니다.

시각을 왜 UTC로 입력해야 하나요?

UTC는 시간대와 서머타임에서 비롯되는 모든 모호함을 없앱니다. 입력하기 전에 지역 시계 시각을 UTC로 변환하세요.

어떤 별은 왜 하루 종일 지평선 아래에 있나요?

관측자가 있는 반구에서 멀리 떨어진 적위를 가진 별은 그곳에서 절대 뜨지 않습니다. 적위 −52.7°인 카노푸스는 북위 60°에서는 절대 나타나지 않습니다.

이 계산은 얼마나 정확한가요?

태양과 별은 1도의 작은 일부까지 정확하고, 달은 약 0.05°까지, 행성은 1800년에서 2050년 사이에서 몇 각분까지 정확합니다. 이는 눈으로 판단할 수 있는 정밀도보다 훨씬 뛰어나며, 시야가 넓은 망원경을 겨냥하기에 충분합니다.

북극성의 고도는 왜 내 위도와 비슷한가요?

북극성은 북천극에 매우 가까이 있으며, 천극의 고도는 관측자의 위도와 같습니다. 이 관계 덕분에 뱃사람들은 수 세기 동안 자신의 위도를 알아낼 수 있었습니다.

천체 위치 계산기: 고도와 방위각