천문학이란 무엇인가

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천문학(Astronomy)은 별이나 행성, 항성, 은하와 같이 천체와 지구 대기의 바깥의 현상을 연구하는 자연과학의 한 분야이다. 우주의 시작과 진화, 천체의 운동, 기상, 화학, 물리, 진화 등을 연구한다.

천문학은 천문항법(천체의 고도와 방위를 관측해서 나의 위치를 파악해 항해하는 방법), 역법(천체의 흐름을 통해 한 해의 주기적인 시기를 알아낸다), 점성술(천문학 또는 천체 현상을 관찰해 미래를 점치는 방식) 등 수많은 분야들을 포함했으며, 천체의 움직임에서 큰 힘은 중력이기에, 일반 상대성 이론(아인슈타인과 힐베르트가 1915년에 발표한, 중력을 상대론적으로 다루는 물리학 이론)을 많이 이용한다.

천문학의 영어 낱말 astronomy는 별을 의미하는 Aston과 법칙을 뜻하는 nomos에서 유래했으며, 문자 그대로 "별의 법칙"을 의미한다.

천문관측은 아주 높은 곳에서 그저 눈으로만 관찰했는데, 망원경이 발명되며 나아졌다. 문명이 발전하며, 특히 이집트, 그리스, 메소포타미아, 인도, 중국, 마야 문명 등에서 천문대가 만들어지면서, 우주에 대한 본격적인 탐구를 시작했다. 초창기 천문학은 하늘에서 별과 행성들의 위치를 측정하는 것(측성학으로알려졌다)이 대부분을 차지했다. 이러한 관측에서부터, 행성의 운동과 지구, 태양, 달 등의 본질에 관한 연구가 시작되었는데, 이 당시는 지구가 우주의 중심으로, 태양과 달은 지구를 중심축으로 공전하고 있다고 믿어왔다. 이를 천동설(지구가 우주의 중심이며 모든 천체가 지구 주위를 돈다는 학설) 또는 프톨레마이오스(고대 그리스의 수학자, 천문학자, 지리학자로 지구가 우주의 중심이라는 천동설을 주장했다) 모형이라고 부른다.

천문학은 인간이 하늘에 관심을 가지기 시작하며 동·서양 양쪽에서 가장 일찍 시작한 학문 중의 하나이다. 날씨 예측, 농사, 해양, 측량 등 그 주요 동기는 동·서양을 막론한다 볼 수 있다. 어떤 지역에서는 스톤헨지(선사 시대의 거석기념물)처럼 천문학적 목적을 가진 거대한 유적이 건설되기도 했다. 천문대는 1년의 길이 측정, 일정한 시기에 농사를 짓거나, 수확하기 위해 하늘을 관측하고, 종교적 목적을 위해 제사 지내는 것에도 쓰임이 있는 것으로 보인다.

바빌론에서 수학·과학적 천문학이 시작되었는데, 그것은 역사적으로 중요한 사건 중 하나이다. 바로 바빌론 천문학자들은 월식(달이 지구의 그림자에 가려져 일시적으로 보이지 않는 현상)이 사로스(일식과 월식의 주기로 18년 11일의 회합주기를 갖는다)라는 주기를 가지고 반복적으로 일어난다는 사실을 발견하면서, 바빌론 천문학자들이 천문학적 전통의 기반을 닦아, 다른 문명에도 천문학이 발달할 수 있었기 때문이다.

바빌론 이후 중요한 발전은 고대 그리스의 천문학에서 이루어 냈다. 그리스 천문학은 천문현상에 대해 물리적이고 이성적인 답만을 구하려 한 특징이 있었다. 기원전 3세기에는 그리스의 아리스타르코스(고대 그리스 천문학자로, 세계에서 가장 처음 지동설을 믿은 사람으로 전해진다)가 지구의 크기를 계산했고, 달에서부터 태양까지의 상대적 거리를 측정했다.

지구 역사상 최초로 지동설을 설파한 것으로 알려져 있다. 기원전 2세기에는 히파르코스(고대 그리스 천문학자)가 세차(precession, 회전하는 천체나 물체의 회전축이 도는 형태의 운동)를 발견했고 달의 크기와 거리를 계산하였으며, 아스트롤라베(astrolabe)(성반, 행성, 달, 태양 별의 위치를 예측하는 기능)라고 불리는 천문기구를 발명하였다. 그렇기에 북반구 대부분의 별자리는 그리스 천문학에서 유래했다. 반면에 천동설을 주장한 프톨레마이오스는 당시의 천문학을 집대성한〈알마게스트〉(그리스 수학, 천문학 논문)를 남겼다. 천동설은 기독교의 교리에 더 부합하였으므로, 중세에 들어 이 책은 천문학에서 가장 권위 있는 책으로 받아들여졌고, 코페르니쿠스(천동설의 오류를 지적하고 지동설을 주장)가 등장하기 전까지는 천동설을 믿어왔다.

 

중세 유럽에서 천문학은 다른 자연 과학 분야와 비슷하게도 13세기까지 거의 정체되었지만, 이슬람과 다른 지역에서는 굉장한 발전을 이뤄냈다. 약 9세기 초, 이슬람 지역 최초의 천문대가 등장했다. 964년에는 페르시아 천문학자 압드 알라흐만 알수피(페르시아계 무슬림 천문학자)가 안드로메다 은하를 발견하고, 이에 대해 서술하기도 하였다. 역사상 기록된 가장 밝은 초신성(신성(nova)보다 에너지가 큰 별의 폭발을 의미)인 SN 1006(관측 역사상 가장 밝은 것으로 기록된 초신성으로 추정되는 천체, 1006년에 관측되었다)가 이집트 출신 천문학자인 알리 이븐 탈리브와 중국의 천문학자들에 의해 1,006년에 관측되었다. 이슬람 역사상 천문학에 크게 이바지한 것으로 유명한 천문학자로는 사마르칸트, 마라게 천문대의 천문학자들이 있다. 이 당시의 아랍 천문학자들이 도입한 많은 항성 이름들(예를 들어, 베가, 알골)은 오늘날에도 널리 쓰이고 있다. 또한 그레이트 짐바브웨(철기 시대 후기에 짐바브웨 왕국의 수도였던 폐허 도시)와 팀북투(말리 공화국 통북투 주에 있는 도시)의 유적들도 과거에 천문대를 보유하고 있었을 것으로 보인다. 게다가 식민지 시대 이전엔 사하라 남쪽의 아프리카에서도 천문학 관측이 행해졌던 것으로 보인다.

 

르네상스 시절, 코페르니쿠스가 지동설(태양이 우주의 중심, 지구는 태양의 주위를 도는 천제 중 하나)을 제안했고, 이는 갈릴레이(갈릴레오 갈릴레이, 망원경을 개량해 관찰하고, 운동법칙을 확립한 업적이 있다)와 케플러(독일출신이며 17세기 천문학의 핵심인물로, 우주구조의 신비를 출판하며 코페르니 쿠스의 지동설을 옹호했다)에 의해 좀 더 확장되고 발전되었다. 갈릴레이는 처음으로 천문학에 망원경을 개량해 관찰했고, 케플러는 행성들이 태양을 중심에 놓는 타원궤도를 공전하는 지금 우리가 알고 있는 그러한 태양계 모형을 생각해 냈지만, 행성들이 타원으로 궤적을 그리는 근본 이유는 알지 못했다. 그러나 마침내 뉴턴(아이작 뉴턴, 만유인력의 법칙, 뉴턴 운동법칙 등 저술)이 중력 그리고 천체역학의 법칙을 발견하며 해결되었다. 뉴턴은 또한 새로운 방식의 반사 망원경(거울을 이용해 상을 맺는 광학 망원경으로 기존 렌즈를 대신한다)을 고안하기도 했다