[뉴스스페이스=이승원 기자] 우리가 살고있는 지구에서 쓰는 거리 단위 중에서 미터법 기준으로 킬로미터를 가장 많이 쓰고, 큰 단위로 알고 있다.
'좀 멀어' '걷기엔 힘들 걸'보다는 '여기서 1킬로미터 정도" "걸어서 15분이면 갈수 있어"라고 하면 상대방도 훨씬 더 쉽고 정확하게 이해가 된다. 그래서 단위는 중요하다.
단위가 기준이 되려면 첫째, 단위는 누구에게나 같은 정도를 나타내야 한다. 둘째 단위는 모든 장소에서 공동의 규약으로 같이 쓰여야 한다. 우리나라에서 쓰는 단위가 미국이나 일본에서 사용되지 않는다면 의미가 없고, 혼란스러워진다. 그래서 전 세계 과학자들은 표준 단위를 정하기 위해 많은 노력을 기울여 온 것이다. 작은 단위부터 큰 단위까지 분화돼 있는 이유도 결국 표기나 계산의 편의성때문이다.
하지만 지구 밖 우주로 나가면은 얘기가 달라진다. 지구에서 쓰는 단위로는 설명할 수 없기 때문이다. 크게 우주거리의 단위는 천문단위(AU)·광년(LY)·파섹(PC) 세 가지로 나뉜다. 물론 천문학에서 사용하는 길이의 단위는 지구반경(또는 RE), 광초(ls), 태양반경(⊙), 기가미터(Gm), 천문단위(AU), 광년(ly), 파섹(pc), 킬로파섹(kpc), 메가파섹(Mpc), 기가파섹(Gpc) 등이 있지만 핵심적인 3가지를 다뤄보자.
◆ 천문단위(AU)
천문단위(Astronomical Unit, AU)는 우리 지구와 태양 사이의 평균거리를 1천문단위(AU)로 하는 거리다. 지구와 태양사이의 평균 거리는 약 1억5000만km이고, 1천문단위(AU)는 바로 1억5000만km라고 보면 된다.
천문단위(AU)를 사용하는 이유는 우주에서는 물론이고 당장 태양계 내에서의 거리가 km로 표현하기엔 너무 넓기 때문이다. 1천문단위(AU)를 지구의 단위인 km로 기재할 경우 150,000,000km로 꽤 자릿수가 길고 상당히 불편하다. 하물며 우리가 아는 토성, 해왕성, 명왕성 등과의 거리는 말할 것도 없다.
◆ 광년(LY)
천문단위(AU)도 큰 단위지만, 태양계 너머 다른 항성들과의 거리를 논할 때는 너무 작다. 그래서 쓰이는 단위가 바로 광년이다. 광년(Light Year, LY, 光年)은 말 그대로 빛이 1년동안 가는 거리를 1단위로 표현한다.
보통 빛이 1초 동안 지구를 7바퀴 반을 돈다. 지구의 지름이 약 4만km니, 대략 빛이 1초 동안 가는 거리는 30만km 쯤된다. 이처럼 빛이 1년동안 가는 거리가 바로 1광년(LY) 단위다. 정확히는 1광년(LY)은 9조4608억km다.
또 1광년은 6만3000 AU가 된다. 천문단위와 비교하면 광년(LY)은 정말 큰 거리인 셈.
하늘의 별(항성)을 두고 지구에서 몇광년 떨어져있다는 말을 하는데, 지구에서 가장 가까운 항성이 프록시마 센타우리다. 이 항성은 지구로부터 약 4.22광년 떨어져있다. km로 쓰면 39,924,576,000,000km에 달한다.
◆ 파섹(PC)
파섹(Parallax of one arcsecond, Parsec, PC) 단위는 영국의 천문학자인 허버트 홀 터너가 1913년 처음 쓰기 시작했다. 그러다 결국 천문학자들이 보편적으로 사용하는 단위가 됐다. 파섹의 정의는 가까운 별까지의 거리를(통상 100 pc이내) 계산할 때 사용하는 삼각 시차 방법에 기초를 두고 있다. 파섹의 어원은 영어((Parallax of one arcsecond)에서 알 수 있 듯, 지구에서 6개월의 시차를 두고 관측했을 때 연주 시차(年周 視差)가 각거리로 1″인 곳까지의 거리를 의미했다.
2015년에 1pc은 정확히 648000/π AU로 재정의됐다. 1pc은 약 3.26156 광년이며, 약 206,265 AU, 약 30조9000억 km 또는 약 3.08567758×1016 m이다.
파섹 거리와 연주시차는 서로 반비례 관계에 있다고 근사할 수 있으므로, 연주시차가 0.5초면 약 2파섹, 0.25초면 약 4파섹이라고 할 수 있다. 태양-지구 사이의 거리에 비해서 태양-항성까지의 거리는 훨씬 멀리 떨어져 있기 때문에 별의 연주시차는 매우 작은 각도로 발생한다. 1초(1/3600도)는 매우 작은 각도이고, 태양을 제외하면 모든 별이 1파섹보다 멀리 떨어져 있기 때문에 모든 별의 연주시차는 1각초보다 작게 발생한다.
이렇게 큰 단위인 파섹도 연주시차를 적용할 수 있는 범위인 우리 은하 내 항성을 벗어나면 사용이 불가하다. 정말 우주가 얼마나 넓은지는 가늠이 되지않는다.
멀리 떨어진 천체까지의 거리를 말할 때, 그 단위로서 일반인이라면 보통 광년을 떠올리지만 실제로 천문학자들이 가장 보편적으로 사용하는 단위는 파섹이다. 천문학자들에게 안드로메다 은하까지의 거리가 몇 광년이냐고 물어보면 버벅대기도 한다. 대개 학자들은 '250만 광년'보다는 '800 kpc'이기 때문이다. 그런데 사실 안드로메다 은하까지의 거리는 비전공자들이 물어보는 경우가 꽤 흔해서 이 정도는 물어보면 답해주려고 그냥 기억해둔다고 한다.
성단, 은하, 퀘이사처럼 멀리있는 천체들을 표시할 때에는 파섹에 접두어를 붙인다. 킬로파섹(kpc; kiloparsec)은 1000파섹(3262광년), 메가파섹(Mpc; Megaparsec)은 100만 파섹(326만 광년), 기가파섹(Gpc; Gigaparsec)은 10억 파섹(32억6000만 광년)이다. 테라파섹 단위부터는 관측 가능한 우주의 크기를 한참 넘어서기 때문에 테라파섹 이상의 접두어는 사용될 일이 거의 없다.
천문단위(AU)=149,600,000㎞=1.496×108㎞
광년(ly)=6.324×104AU=0.307 pc=9.46×1012㎞≒9.5조㎞
파섹(pc)=206,265 AU=3.086×1013㎞=3.26광년
다음에는 별의 밝기의 단위와 우주선의 속도단위에 대해서도 공부해 볼 생각이다.
