초기 천문학은 별들과 행성의 정확한 위치를 알아내는데 초점을 맞추었었다. 이것은 점성술과 연관된 것이었으나 후에 정확한 위치를 알아내는 것은 별들과 행성의 물리적 특성을 결정하는데 중요하게 대두되었으며 상업적, 군사적 항해에도 요긴하였다. (물론 여러분도 알다시피 별들의 위치에만 의존하여 방향을 정해가던 항해는 최근에 전지구 위치 파악 시스템(GPS)과 같은 인공위성 시스템으로 대체되었다.) 하지만 우리에게 중요한 것은 신문이나 천문학 잡지등에서 논의되고 있는 새롭고 신선한 천체를 찾아내는데 망원경이나 쌍안경의 초점을 맞추는 것이라 할 수 있다.

천체의 위치를 표시하는데는 여러가지 유용한 방법이 있다.
첫 번째는 당신이 말하고자 하는 별의 위치를 단지 손으로만 가리키는 것이 아닌 고도-방위각 좌표계로 표시하는 것이다. 별의 고도(altitude)는 지표면에서 그 별까지 올려잰 각도이다( 0 도에서 90도 사이). 별의 방위각(azimuth)은 북점에서 별에서 내려그린 수선의 발까지 지평선을 따라 시계방향으로 잰 각이다.

위에서 정의했듯이, 방위각은 정북점을 0으로 하여 시계방향으로 갈 수록 커진다: 정동은 90도, 정남은 180도, 정서는 270도이고 다시 정북은 360도 또는 0도이다. 예를 들면, 남서쪽에 있는 별의 경우 그 별의 방위각은 180도와 270도 사이가 된다. 별은 밤새 당신의 지평선에 대하여 위치가 변하기 때문에 고도와 방위각도 변한다. 또한 서로 다른 장소의 두 관측자가 같은 시간에 같은 별을 관측하는 경우에 두 관측자에게 그 별의 고도와 방위각은 다르게 측정된다. 지평좌표계(고도-방위각 좌표계)에 대한 핵심 요약과 관련 수치들은 이 장의 뒷부분에서 다룰 예정이다.

별의 위치를 나타내는 두번째 방법은 적도좌표계로 표시하는 것이다. 이 좌표계는 지표면에서 사람이나 사물의 위치를 나타내는 지구죄표계인 경도-위도 좌표계와 매우 유사하다. 지평좌표계와는 달리 적도 좌표계는 별에 대하여 고정되어 있기 때문에 별의 위치는 관측자의 위치나 시간에 관계가 없다. 이 때문에 천문학자들은 이 좌표계를 선호하며, 또한 천문학 잡지나 천문 시뮬레이션 소프트웨어에서도 이 좌표가 사용되는 것을 볼 수있다.

이미지를 클릭하면 천구가 회전하는 모습을 담은 짤막한 에니메이션을 볼 수있다.

지구를 그린 지도에서 남북을 연결하고 적도에 수직인 선들은 경도(longitude)선인데, 이것을 천구에 투영시키면 곧 적경(right ascension, RA)선이 된다.별들이 시간을 측정하는데 사용되었기 때문에 적경도 도(degree)대신 시, 분, 초의 단위로 표시되며 이 값은 시계방향(동쪽)으로 갈수록 커진다. 적경 1시간 차이가 나는 두 별을 보는 경우 한 별이 자오선을 통과한 후 한 시간 후에 다른 별이 자오선을 통과하는 것을 알 수 있다. 만일 그 별들이 주극성이 아닌 경우한 별이 뜨고 난 한 시간 후에 다른 별이 떠오름을 볼 수 있다. 적경 0인 지점은 황도와 천구 적도가 만나는 춘분점이 된다. 지구는24 시간을 주기로 하루에 한 바퀴씩 자전하므로 한 시간은 15도이다. 모든 적경선은 극에서 모이게 되므로 두 별의 적경이 한 시간 차이가 난다고 해도 적도를 제외하고 정확히 각거리를 15도라고 할 필요는 없다.

지도에서 적도에 대해 동서로 평행하게 그어져 있는 선들은 위도(atitude)선이고, 그것들을 천구에 투영시키면 적위(declination)선이 된다. 위도선처럼 적위도 천구의 적도로부터 천체의 위치까지 위로 올려잰 각거리이며, 천구의 적도에서부터 북쪽에 있는 물체는 양(+)수로, 남쪽에 있는 물체는 음(-)수로 나타낸다. 천구 적도에 있는 천체는 적위 0도이고, 천구북극 방향으로 45도 지점의 별은 +45도, 천구북극의 별들은 +90도, 천구남극에 있는 천체는 -90도이다. 고로 북극성의 위치는 적도좌표계로 적경 2시 31분, 적위 89도 15분으로 표시한다. 적도좌표계에 대한 핵심 요약과 관련 수치들은 이 장의 끝에서 다룰 것이다.

지구의 세차운동(precession)으로 태양이 천구 적도와 만나는 춘분점은 시간이 흐름에 따라 서쪽으로 천천히 이동한다. 이로 인해 항성의 적경과 적위는 100년마다 1.4 도 정도 천천히 변하게 되고 (매우 작은 수치이므로 천문학자들은 이 현상을 무시함) 이는 즉, 매 12년마다 별의 적경이 1분 정도 증가한다는 말이다. 세차운동의 원인은 달의 공전 궤도면과 황도면에 대해 지구의 자전축이 기울어지는 것을 줄이기 위한 노력으로 생긴 적도 팽대부(지구는 기울어지지 않기 위해 빨리 자전하려하고 이로인해 적도면이 돌출하게 된다)에 태양과 달의 인력이 작용하기 때문이다. 빨리 도는 팽이가 쓰러지지 않으려 그 위쪽이 살짝살짝 뒤뚱거리듯이 지구도 26,000년의 주기로 태양과 달의 인력에 대응하여 느리게 그 자전축을 흔들흔들 거린다.(팽이가 쓰러지기 전에 고깔 모양으로 그 축이 운동하는 것을 생각하면 이해가 쉬울 것이다)

세차운동은 고대 바빌로니아인의 관측기록과 자신의 관측기록이 다른 것에 의문을 가진 B.C 100년대의 사람 ,히파르쿠스(Hipparchus)가 알아내었다. B.C 2000년 바빌로니아 제국이 세계를 지배할 때, 춘분점은 양자리(Aries)에 있었고 용자리의 투반성(Thuban)이 천구 북극에서 가장 가깝고 밝은 별이었다. 서기 0세기에는 춘분점이 물고기자리로 옮겨갔고, 천구북극에서 가장 가까우며 밝은 별은 작은 곰자리(the Little Dipper) 머리 부분에 있는 코찹(Kochab)으로 바뀌었다. 그리고 A.D.21세기인 현재는 북극성(Polaris)이 천구 북극에서 가깝고 춘분점은 물고기자리와 물병자리의 경계 근처에 있다.(서기 2600년, 춘분점은 몇 년전 유행하던 노래의 "내가 시간의 새벽이 될거예요"라는 가사의 대상인 물병자리에 있을 것이다.) 서기 10,000년에는 백조자리 꼬리의 밝은 별, 데네브(deneb)가 북극성이 될 것이고 ,서기 14,000년에 이르면 거문고자리의 베가(Vega)성이 데네브의 자리를 이어 을 것이다.
점성술은 아직도 4000년 전 바빌로니아인들이 세운 체계를 따르고 있기에 내 생일에 태양은 분명 양자리에 있을 것이나 점성술에서는 내 별자리를 황소자리로 분류할 것이다. 생각하건데 현대의 모든 변화를 과거에 이미 굳혀진 생각이나 체계와 바꾸는 일은 쉽지 않을 것이다.

별자리에 관한 사이트

1. National Geographic Society의 별자리표- 허블우주 망원경이 찍은 사진의 확대이미지도 볼 수 있다. 이미지 멥에서 보고자 하는 특정 부분을 선택하라. 허블이 찍은 그 천체의 위치가 하이퍼- 링크 되어 있다. 격자선들은 적경과 적위선들이다.
2. 별자리 프로그램. 자바가 가능한 브라우져인지를 확인한 후 , 별자리를 선택하라.

천문 용어

공식

• 고도는 0에서 90 ^°사이값으로 별의 세로축 각거리이다.
• 방위각은 0^° 에서 360^°사이의 값이다. 정북의 방위각은 0^°, 정동은 90^°, 정남은 180^°,정서는 270^°이다. 천체의 가로축 값.
• 적경은 0에서 24로 시간을 단위로 한다. 1시간은 15^°이다.
• 적위는 -90^° (천구남극) 에서 +90^°(천구북극)사이의 값이며. 천구적도의 적위는 0^°이다. 천체의 세로축 위치값이다.
• 모든 천체의 남중고도(Meridian altitude)는 90 - (관측자의 위도) +적위이다 만일 남쪽에 있는 별이면 위 공식에서 적위값을 더하지 말고 빼준다.

태양의 위치에 대한 공식

• 황도는 천구적도에 대해 23.5^° 기울어져 있다.
• 태양의 적위는 -23.5^°~+23.5^°사이이다.
• 춘분날(Vernal equinox)- 적경 = 0시;적위= 0^°; 태양은 방위각 90^°에서 뜨고 방위각 270^°쪽으로 진다.
• 6월 하지날(June solstice)- 적경=-6시; 적위= +23.5^°; 태양은 방위각이 90^°보다 작은곳에서 뜨고 270^°보다 큰 쪽으로 진다.
• 추분날(Autumnal equinox)- 적경= 12시 ; 적위 = 0^°; 태양은 방위각이 90^°인곳에서 뜨고 270^°인 곳으로 진다.
• 12월 동지날(December solstice)- 적경= 18시; 적위 = -23.5^°. 태양은 방위각이 90^°보다 큰 곳에서 떠오르고 270^°보다 작은 곳으로 진다.

연습문제

1. 천구적도가 지평선과 교차할 때의 방위각은 얼마인가?
2. 만일 밤10시에 어떤 별이 방위각 110 ^°, 고도 40^°에 있었다면 , 11시에 이 별의 방위각은 더 커질까, 작아질까? 또 이 별이 11시에 자오선의 동쪽에 있다면 고도는 10시일 때보다 높아졌을까, 낮아졌을까? 이유도 함께 설명하라.
3. 천문학자들이 지평좌표계를 선호하는 까닭은 무엇인가?
4. 어떤 별이 남쪽하늘에서 남중하였다면, 그 별의 방위각은 얼마인가?
5. 적경이 5시인 별이 오후 10시45분에 남중하였다면,새벽 1시에 남중하는 별의 적경은 얼마인가? 그렇게 생각하는 이유는 무엇인가?
6. 태양이 Bakersfield 에서 남중하고 적위가 23.5^°였을때,태양의 고도는 얼마인가?
7. 북위 65^°인 Fairanks에서 천구북극의 고도는 얼마일까?
8. 위도에 따라 변하는 지평선에 대해 춘,추분점과 하,동지점들은 어떻게 변하는가?
9. 적도에 사는 사람들에게 춘분점에서 태양의 최고 고도는 얼마일까? 그 시각 태양의 방위각과 적경은 어떻게 측정 되겠는가?
10. 다음의 날들에 태양의 적위는? :6월 21일, 3월 21일, 9월 22일, 12월 21일.
11. 다음의 날들에 대략적인 태양의 적위는? :4월 10일, 7월 20일, 10월 31일. 이유를 설명하라.
12. 태양이 10월 20일날 정서쪽에서 10^°떨어진 곳으로 진다면, 방위각은 얼마이겠는가?
13. 4월 19일 태양이 정동쪽에서 12^° 떨어진 곳에서 떴다면, 일출 방위각은 얼마였을까?
14. 세차운동의 원인은 무엇인가?
15. 세차운동이 별들의 위치에 미치는 영향은 무엇인가?
16. 천구적도 위 한 별의 적경이 5시 33분이었다면, 20년 후 그리고 200년 후 이 별의 적경은 얼마일까? 그렇게 생각하는 이유는 무엇인가? (지구는 한 시간에 15^°씩 회전함을 잊지마라).
17. 지금은 어떤 별이 천구북극에서 가장 가까운가? 2,000년전에는 어떤 별이 천구북극에서 가장 가까웠는가? 지금부터8000년 후에는 어느 별이 천구북극의 가장 친한 친구가 될까?
18. 현재 점성술은 별들에 대한 태양과 행성들의 현재위치에 기반을 둔 것인가?