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숫자로 하늘보기 Appendix 1. 태양흑점을 이용한 태양자전주기 측정 및 별의 절대등급과 거리 계산 실습|

  • 김영수
  • |조회수 : 2377
  • |추천수 : 0
  • |2016-07-17 오후 9:30:04

Appendix 1. 태양흑점을 이용한 태양자전주기 측정 및 별의 절대등급과 거리 계산 실습


 자 대망의 실습시간이다. 사실 거의다 완성했는데 사이트가 멈추는 바람에 처음부터 다시 작업중이다.

어찌되었던 간에, 지금까지 해본것을 복습하고 이번시간은 마쳐야 할 것 같다. 원래는 실습도 하고 다음 자료까지 올리려 하였으나, 본업이 있어서 몸이 정신을 못차림에 대해서 다른 분들께서 너그럽게 이해를 해주시리라 믿는다.

 오늘 사용되는 이미지들은 전부 저작권에 구애받지 않는 이미지이다. 이미지의 출처는 NASA Solar Dynamics Observatory와, Infrared Processing and Analysis Center 이다.

 [리빙포인트] 나처럼 강의나 자료에 활용할 이미지가 부족하신 분들께서는 NASA나 JASA같은 외국 천문기관의 오픈라이선스 이미지를 활용하면 좋다.

 

 이 게시글은 앞전의 숫자로 하늘보기

 Ch2. 흑점을 이용한 태양의 자전주기 구하기

 Ch3. 사진으로 별의 광도와 거리와 등급 계산하기

 를 선수로 학습하고 오시는 것이 좋다. 


 각설하고 본격적인 실습에 들어가보자.


A1-1 태양 흑점을 이용한 자전주기 구하기


자 두달전에 본 내용을 잘 떠올려 보자, 우리는 태양흑점을 이용해서 태양의 주기를 구할 수 있다는 사실을 이미 깨달았다. 이제 그 내용을 차근차근 따라가 볼 것이다.


먼저 http://www.nature1st.net/bogan/astro/sun/sunspots.html 로 들어가서 맨 하단에 우리가 관측한 자료의 시간을 입력하자.

나는  NASAS SDO의 7월 11일과 7월 14일의 태양사진을 이용해서 측정을 시도할 것이다.




각각 11일과 15일의 데이터를 위의 두 그림에서 볼 수 있다. 여기서 우리가 가장 중요하게 봐야 할 값은 B0과 P값이다.

B0는 상대적인 적도의 위치를 나타내고, P는 자전축이 기울어진 정도를 나타낸다. 따라서 태양에 스토니허스트 원반을 합성할때 기울기를 잘 고려해서 맞춰줘야 한다. 보통 소수 첫째자리까지만 맞춰도 충분하다.


 

좌측은 7월 11일 오후 5시의 흑점사진, 우측은 7월 14일 오전 5시의 사진데이터이다. 보면 큰 흑점이 하나 보인다. 저녀석을 기준으로 우리는 흑점의 위치변화를 측정할 것이다.


이제 아래 사이트로 들어가서 해당 월의 스토니허스트원반을 받는다. B0값이 다를 수 있으니 꼭 확인하고 받는것이 좋다. http://solar-center.stanford.edu/solar-images/latlong.html


내가 사용할 스토니허스트 원반은 위의 그림과 같다.



 위의 그림처럼 스토니 허스트 원반을 합성하자. P값을 고려하여 잘 기울여 주는것이 좋다. 기울이는 방법과 기타 포토샵의 기능은 여기서 설명하기에는 너무 많기 때문에 따로 찾아보길 권해드린다.



 

자 합성후 이미지를 보자,


7월 11일 오후 5시 : 위도 5도, 경도 -77도

7월 14일 오전 5시 : 위도 5도, 경도 -43도

총 2.5일, 이동거리 34도


34도 : 360도 = 2.5일 : T일


의 비례식을 계산하면.

T = 약 26.5일

의 값을 얻을 수 있다.

일반적으로 태양의 자전주기는 적도 25일 극 30정도로 알려져 있다. 기회가 되는 분들은 위도별로 측정을 해서 실제로 주기가 줄어드는지 확인해보면 좋은 경험이 될 것이다.


 

A2-2 별의 절대등급과 거리 계산 실습

자 이제 두번째 실습이다. 이번에는 별의 절대등급과 거리를 직접 계산해 볼 것이다. 우리가 사용할 물체는 플레아데스 성단의 Alkyone와 Maia이며, 알키오네의 절대등급을 계산해보고, Maia의 거리를 측정해볼 것이다.

그에 앞서, 먼저 지난시간 글에 나왔던 등급측정자를 만드는 방법을 살짝 소개해보고자 한다.


준비물은 위의 사진처럼, 제도용 도형 템플릿, 종이, 펜과 포토샵이 설치된 PC와 스캐너가 필요하다. 


종이위에 일렬로 원들을 주우욱 정렬해준다.


그리고 최대한 꼼꼼히 원을 검은색으로 칠해준다.



이후 종이를 스캔하여, 포토샵에서 색상 반전을 해주면 아래처럼 등급측정자가 만들어진다.


단 10여분만 투자하면 이렇게 쉽게 등급측정자의 제작이 가능하다!

이 등급자는 지난번 것과는 달리 스케일 조정을 통해 아무데나 상대적으로 활용이 가능하게끔 만들어졌다. 따라서 가장 큰 녀석을 -3등급이라고 기준을 잡았다면, 12등급까지 측정이 가능한 셈이다.

이제부터는 본격적으로 계산을 해 보도록 하자.

등급측정자를 쓰는건 생각보다 간단하다. 먼저 타켓으로 하는 녀석을 이미지 속에서 찾는다.

겨울철의 아름다운 7공주들중에 Alcyone와 Maia를 한번 선택해보자.

Alcyone는 거리를 알고 있다고 가정하고 측정한 등급으로 절대등급을 계산해볼 것이고.

Maia는 절대등급을 알고 있다고 가정하고, 거리를 측정해볼 것이다.

기준으로 알키오네가 2.85등급이라는 것을 알고 있다는 가정 하에, Maia의 등급을 측정해보자.


먼저 이 자는 0.5단위까지의 측정한계를 가짐을 알아야 한다. 따라서 Alcyone의 등급을 2.5등급으로 측정하고, 실제 등급과의 오차가 약 0.35정도 난다는 것을 기억해두자. 그리고 이것을 기준으로 Maia의 등급을 측정하자.


Maia의 등급은 약 3.5등급 정도로 측정되었다. (실제 Maia의 안시등급은 3.85등급이다.)

(수식 입력이 너무 복잡해서 수기로 대체하는 점 양해바랍니다.)



위의 그림에서 거리를 보면, 약간의 오차가 생기는데, 이것은 등급의 측정오차에 의해 발생한 오차이다. 따라서 더 정밀한 등급측정이 가능하다면 더 정확한 거리 계산이 가능해질 것이다.

밤하늘을 찾아보다가 성도에도 보이지 않는 별을 찾았다면, 나의 이름을 붙이고 이렇게 계산을 해서 나만의 별로 만들어보면 관측의 재미를 더욱 붙일 수 있을 것이라 생각한다.


**알립니다**
강의교재를 작성하는 느낌으로 하다 보니 평어체로 작성한 점에 회원 여러분들에게
양해를 구합니다.
이 글은 매 월 둘째 주 월요일에 연재됩니다.
내용에 대한 Feedback과 기타 이런저런 문의사항, 또는 참고사항은 아래 연락처로
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Larry.Kim0317@gmail.com
김 영 수 / Young Soo, Kim
Dept. of Physics, Chung-Ang Unviersity








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