지평선을 찾고 빛의 굴절을 맛보세요

달

작성자: 밥 킹(Bob King) 2023년 6월 1일 5

이메일 (필수) *

예, Sky & Telescope로부터 이메일을 받고 싶습니다. (언제든지 구독을 취소할 수 있습니다)

6월 3일 보름달 딸기문은 우리를 지구 대기의 굴절력을 경험하도록 초대합니다.

6월 3일, 딸기달은 일몰 무렵 전갈자리에 있는 딸기빛 안타레스 동쪽에서 불과 몇도 정도 떠오를 것입니다. 나는 완고한 깊은 하늘과 혜성 관찰자일지 모르지만 매달 보름달이 떠오르고 하늘을 빛으로 가득 채우는 것을 지켜보기를 고대합니다. 다행스럽게도 나는 동쪽으로 멋진 경치를 볼 수 있는 호수 근처에 살고 있으며, 이 반복적이고 항상 움직이는 풍경을 맨 앞줄에 앉을 수 있는 자리가 보장되어 있습니다. 일년 중 좋은 기간 동안 달은 전경의 나무나 언덕의 방해 없이 물에서 직접 떠오릅니다. 이는 지구 대기의 프리즘적 위용을 볼 수 있는 이상적인 환경입니다.

굴절(또는 빛의 구부러지는 능력)은 항상 존재합니다. 무지개를 그리고, 별을 반짝거리게 만들고, 굴절기를 통해 바라볼 때 먼 은하계의 귀중한 빛을 우리 눈에 전달합니다. 인간의 시력은 그것 없이는 불가능할 것입니다.

원리는 간단합니다. 광선이 한 매체에서 다른 매체로 전달되면 속도와 방향이 변경됩니다. 빛은 밀도가 높은 매질에 들어가면 속도가 느려지고 밀도가 낮은 매질에 들어가면 속도가 빨라집니다. 속도의 변화는 빔의 방향을 변경합니다. 별에서 나온 빛이 90°(직선 머리 위) 이외의 각도로 지구 대기에 닿으면 그 궤적은 천정 방향으로 수평선에서 위쪽으로 휘어집니다.

머리 바로 위에 있는 별에서 나오는 빛은 굴절되지 않습니다. 천정에서 별을 본다면 그곳이 바로 그곳입니다. 그러나 점차 지평선을 향해 시선을 낮추면 굴절이 점점 더 작용하게 됩니다.

미묘하게 시작됩니다. 45° 고도에 있는 별의 위치는 천정 방향이나 위쪽으로 고작 1′(1분)만큼 이동합니다. 10° 고도에서도 그 차이는 단지 5.4피트, 즉 보름달의 겉보기 직경의 약 1/5입니다. 그러나 굴절은 5°에서 9.7피트, 1°에서 21.8피트, 0.5°에서 25피트, 그리고 지평선에서 33.7피트(보름달보다 큼)로 빠르게 증가합니다. 그것이 재미가 시작되는 곳입니다.

굴절은 매질의 밀도에 따라 증가합니다. 머리 바로 위에 있는 공기의 양은 정의상 1기량입니다. 수평선 위 30°에서는 최소한의 효과로 2기단으로 증가합니다. 그러나 지평선을 따라 우리는 40개의 기단을 통해 보고 있는데, 이는 달 원반 전체가 떠오르기도 전에 굴절되거나 "들어올려" 볼 수 있을 만큼 충분한 공기입니다. 그 순간, 손가락을 튕겨 대기를 사라지게 할 수 있다면 달도 그럴 것입니다! 공기가 없는 지구에서는 달이 뜨고 해가 뜰 때마다 2분을 더 기다려야 합니다. 굴절도 마찬가지로 설정 시간을 같은 양만큼 지연시킵니다. 이것이 소위 춘분점에서 일광이 실제로 야간보다 몇 분 더 긴 이유입니다.

미분 굴절은 달이 뜨고 질 때 왜 콩주머니 의자처럼 보이는지를 깔끔하게 설명합니다. 수평선에서의 대기 굴절은 ~34′이지만 그 위 0.5°에서 ~25′로 감소합니다. 지평선에 더 가까운 달의 바닥 부분은 덜 굴절된 윗부분으로 "밀어집니다". 바닥에서 상단까지 약 9피트의 차이는 직경의 거의 1/3과 같습니다.

평탄화는 궤도에서 더욱 극적입니다. 국제 우주 정거장에 탑승한 우주비행사들은 지상에서 보는 것보다 더 긴 시야를 통해 지는 달과 태양을 봅니다. 그에 따라 더 많은 양의 굴절이 각 몸체를 빨간색 M&M 사탕으로 더욱 평평하게 만듭니다.

대기 굴절은 일정하지 않고 온도, 습도, 기압에 따라 달라집니다. 그렇기 때문에 두 번째에 나열된 일출 및 일몰 시간을 볼 수 없습니다. 적절한 상황에서는 극한의 온도 및 압력 굴절로 인해 굴절이 2° 이상 증가할 수 있습니다. 그의 저서 South!: The Story of Shackleton's Last Expedition 1914–917에서 극지 탐험가 Ernest Shackleton 경은 태양이 마지막으로 예상된 날짜 이후에 태양이 다시 나타나는 것을 설명합니다.