충주고구려천문과학관 뉴스레터(20220429) - 5월 1일 금성과 목성 최근접

 이번 주 일요일(5월 1일) 새벽에는 금성과 목성이 거의 붙어 보이는 특이한 현상을 볼 수 있다. 해와 달을 제외하고 밤하늘에서 가장 밝은 천체가 금성과 목성이다. 금성은 1등성에 비해 100배 정도 밝고, 목성은 약 10배 밝다. 따라서 도시의 하늘에서도 두 행성이 만나는 것을 직접 맨눈으로 볼 수 있다.

                          5월 1일 일출 전 동쪽 하늘. Ⓒ 천문우주기획



 두 행성이 하늘에서 만나는 현상은 매년 볼 수 있지만 이번처럼 가까이 만나는 것은 2015년 7월 이후 처음이며, 우리나라에서 두 행성이 이보다 더 가까이 만나는 것을 볼 수 있는 것은 2080년 2월 18일 새벽이다. 다음 금성과 목성 근접은 2023년 3월 2일로 저녁하늘에서 볼 수 있으며, 각거리는 약 0.5도이다.

금성과 목성이 가장 가깝게 보이는 시각은 새벽 5시며, 이때 두 행성의 겉보기거리는 약 0.2도로 이는 달의 겉보기지름(0.5도)보다 절반 이하로 가깝다. 두 행성은 새벽 4시경 동쪽 하늘에서 뜬다. 이 때의 겉보기거리는 약 0.25도. 이후 조금씩 가까워져서 새벽 5시경 0.2도 정도로 가장 가까워진다.

 이날 일출시각이 5시 37분(서울 기준)으로 5시 경에는 서서히 동이 트면서 하늘이 밝아지지만 근접한 두 행성은 여명 속에서도 충분히 볼 수 있다. 일요일 새벽 두 행성이 가장 가까워지는 장면을 관측하는 하기 위해서는 동쪽이 트인 곳을 찾아 새벽 4시~5시경 동쪽 하늘을 보면 된다.



          4월 28일 새벽 5시경의 금성과 목성, 그리고 그믐달 Ⓒ 충주고구려천문과학관

오른쪽 위에 보이는 밝은 별이 금성, 그 아래 7시 방향에 보이는 별이 목성. 5월 1일 새벽 5시경 금성과 목성이 중앙 아래에 보이는 달 지름의 절반 이하로 가까이 붙는다. 


 충주고구려천문과학관(관장 이태형)에서는 5월 1일 새벽 3시부터 5시까지 충주고구려천문과학관에서 별박사 이태형 관장의 해설과 함께 금성과 목성을 망원경으로 동시에 관측하는 특별 관측 행사를 개최한다. 이날 관측회에서는 금성과 목성 외에 토성과 화성도 망원경으로 관측할 수 있으며, 천체투영실에서 시뮬레이션을 통해 이날 두 행성의 접근에 대한 사전 설명회도 진행할 예정이다.

또한 금성과 목성의 만남에 대한 자세한 설명을 충주고구려천문과학관의 공식 유튜브 ‘별박사의 3분 우주’를 통해 4월 30일에 공개할 예정이다.

                    5월 1일 새벽 3시~ 5시 동쪽 하늘. Ⓒ. 스텔라리움


                 5월 1일 새벽 4시 30분 경 동쪽 하늘. Ⓒ 스텔라리움

 


금성과 목성은 얼마나 자주 만날까

 지구에서 볼 때 1년에 한 번 정도는 목성이 태양의 뒷면을 지나간다. 그리고 금성은 내행성으로 지구에서 볼 때 태양에서 크게 벗어나지 않기 때문에 목성이 태양 뒷면을 지나는 시기를 전후로 최소한 한 번은 하늘에서 금성을 만난다. 내년에 목성과 금성이 만나는 때는 3월 2일로 이 때는 저녁 하늘에서 볼 수 있으며, 두 행성 사이의 거리는 약 0.5도로 지금보다 2.5배 정도 멀다.

           2023년 3월 2일 저녁 8시 경 서쪽 하늘 Ⓒ 스텔라리움

 

지구에서 볼 때 금성이 태양을 기준으로 같은 위치에 오는 주기(회합주기)는 584일(1.6년)이다. 또한 목성이 태양을 기준으로 같은 위치에 오는 주기는 399일(약 1.09년)이다. 3.2년 후(1.6년 x 2)에 금성은 지금처럼 새벽 시간에 태양을 기준으로 같은 위치에 오고, 목성은 약 3.27년 후(1.09년 x 3)에 이번과 같은 위치에 온다. 따라서 지금부터 약 3년 3개월 후에 다시 새벽에 두 행성이 만난다. 하지만 두 행성의 회합주기가 정확히 일치하는 것이 아니기 때문에 2025년 8월 12일 새벽에 두 행성이 만나는 거리는 지금보다 먼 약 1도(달 지름의 2배)이다.

                     2025년 8월 12일 새벽 4시 30분 동쪽 하늘 Ⓒ 스텔라리움


 경우에 따라서는 목성과 금성이 1년에 3번을 만나는 경우도 있다. 금성이 태양에서 동쪽으로 가장 멀어져 있을 때 목성과 만나면 그 후 금성이 서쪽으로 가장 멀어질 무렵까지 두 번 더 목성을 만난다. 2015년에 이런 현상이 있었고, 다음은 2036년에 있다.

                               

목성과 금성의 만남  Ⓒ P. Hartigan Rice University

 지구의 공전으로 외행성인 목성은 태양을 기준으로 동쪽에서 서쪽으로 이동하는 것처럼 보이고, 내행성인 금성은 태양을 기준으로 반시계방향으로 공전하면서 황도 근처에서 목성과 만나게 된다. Ⓒ P. Hartigan Rice University

 

 따라서 금성과 목성의 만남은 최소 1년에 한 번, 최대 3번까지 가능한 현상으로 보기 드문 건 아니다. 하지만 이렇게 가까게 만나는 건 흔치 않다. 목성은 지구의 공전궤도인 황도에서 1.3도 정도 밖에 벗어나지 않지만, 금성은 3.4도까지 벗어나기 때문에 실제로 두 행성이 지구에서 볼 때 같은 방향에 오더라도 이번처럼 가깝게 보이는 것은 자주 일어나지 않기 때문이다. 실제로 하늘에서 점으로 보이는 별 중에 가장 밝은 금성과 두 번째로 밝은 목성이 이번처럼 가깝게 만나는 것을 볼 수 있는 기회는 앞으로 58년 후에나 가능하다.


 목성의 회합주기와 금성의 회합주기가 3년 3개월을 주기로 만나기는 하지만 실제로 두 행성의 회합주기가 정확히 일치하는 것이 아니라 0.07년 정도의 차이가 있기 때문에 두 행성이 새벽에 만났던 위치는 점점 더 태양 쪽으로 가까워지고, 저녁 때 만났던 위치는 점점 더 태양 쪽에서 멀어진다.

 새벽 만남의 경우 금성이 3.2년 만에 만남의 장소에 다시 왔지만 목성은 아직 그곳에 도착하지 않았다. 결국 그곳에서 기다릴 수 없는 금성이 태양 쪽으로 다시 돌아가는 길에 늦게 나타나는 목성을 만나게 된다.  저녁 만남도 마찬가지다. 금성이 목성을 만나기 위해 3.2년을 기다렸건만 아직 목성은 보이지 않고, 결국 금성은 멀리서 태양을 향해 느릿느릿 다가오는 목성을 향해 조금 더 움직이는 수 밖에 없다. 항상 먼저 와서 기다리는 것이 금성이고, 만나고 먼저 떠나는 것도 금성이다.

 하지만 기다릴 수 없을 때도 있다. 금성이 목성을 만나기 위해 3.2년을 달려온 곳이 바로 금성이 더 이상 동쪽으로 갈 수 없는 경계선 근처(동방최대이각)일때 이다. 목성을 만나기 위해서는 동쪽으로 더 가야하지만 금성은 기다릴 수 없이 다시 서쪽으로 방향을 틀어야 한다. 하지만 그렇다고 둘이 영영 헤어지는 것은 아니다. 금성이 서쪽 끝까지 가는 동안 목성이 결국 금성을 찾아 나타나기 때문이다.

                                 

                  1990년부터 2060년까지의 금성, 목성 접근표 Ⓒ P. Hartigan Rice University

 두 행성의 만남은 약 3년 3개월을 주기로 조금씩 동쪽(새벽시간에는 태양쪽, 저녁 시간에는 태양의 반대쪽)으로 이동하기 때문에 기울기가 위쪽으로 향한다. 3년 3개월의 주기는 약 70년간 지속되고, 그 이후에는 새로운 주기가 시작된다. 금성과 목성의 회합주기가 24년마다 거의 일치하기 때문에 24년마다 비슷한 시간에 비슷한 위치에서 두 행성의 만남이 이루어진다.

 이 그림에서 y축의 지평선으로부터의 고도로 +값은 저녁시간, -값은 새벽 시간을 뜻한다. 기호 중에 원과 네모가 같이 있는 경우는 두 행성이 만나는 거리가 0.5도 이내, 꽉찬 네모 ■는 1도 이내, □는 1도 이상 떨어진 경우이다. 일출과 일몰을 기준으로 지평선에서의 고도가 20도 이내면 박명으로 인해 둘의 만남을 제대로 볼 수 없기 때문에 점선 사이에서 일어나는 만남은 실제로 보기 어렵다. 

 금성의 회합주기가 두 번 도는 기간(3.2년)보다 목성의 회합주기가 세 번 도는 기간(3.27년)이 조금 더 길기 때문에 두 행성의 만남은 약 3년 3개월을 주기로 조금씩 동쪽(새벽시간에는 태양쪽, 저녁 시간에는 태양의 반대쪽)으로 이동하기 때문에 기울기가 위쪽으로 향한다. 선이 일직선이 아닌 이유는 계절에 따라 지평선으로부터의 황도 고도가 다르기 때문이다. 

 

24년마다 두 행성이 비슷한 시기에 비슷한 위치에서 만난다!

 약 24년을 주기로 비슷한 위치에서 두 행성의 접근이 반복된다. 그것은 금성의 회합주기가 15번 돌았을 때 24년(1.6x15) 걸리고, 목성의 회합주기가 22번 돌았을 때도 24년(1.09x22)으로 비슷하기 때문에 24년마다 거의 비슷한 위치에서 비슷한 시간에 두 행성의 근접 현상이 일어나는 것이다. 따라서 24년 후인 2046년 5월 8일 새벽에 두 행성이 지금과 비슷한 위치(물고기자리)에서 접근하는데 다만 그때 겉보기거리는 지금보다 조금 먼 0.5도 정도이다. 24년 후 새벽에 두 행성이 만나는 것을 기억하기 바란다.

                2046년 5월 8일 새벽 4시 30분 동쪽 하늘 Ⓒ 스텔라리움


 앞으로 다가올 금성과 목성 접근은 내년 3월 2일로 그때의 각거리는 0.5도(달의 겉보기 지름 정도)로 이번 보다는 조금 더 멀다. 위의 그림에서 앞으로 2060년까지 0.5도 이내로 만나는 경우는 저녁 시간에는 없고, 새벽 시간에는 2039년 11월 3일로 이번과 비슷한 0.23도까지 접근하지만 우리나라에 뜰 때의 각거리는 0.3도로 지금보다 멀다.

 실제로 2100년까지 이번보다 두 행성이 더 가까이 접근하는 경우는 다섯 차례 정도 있지만 우리나라에는 2080년 2월 18일 새벽에 이번과 비슷한 정도로 두 행성이 가까워지는 것을 볼 수 있을 뿐 이번보다 두 행성이 더 가깝게 만나는 것을 볼 수는 없다.

 

금성과 목성의 주요 근접 일정

- 2039년 11월 2일(0.23도)과 2056년 2월 12일(0.12도)에는 이번보다 비슷하거나 더 가깝게 근접하나 최대근접시각이 두 행성이 뜨기 전이어서 볼 수 없다. 최대근접을 지나 새벽시간에 두 행성이 나란히 뜨는 걸 볼 수 있으며, 이때 각거리는 두 경우 모두 약 0.3도이다.

- 2080년 2월 18일 각거리 0.07도까지 근접하나 낮시간이어서 망원경이 있어야 관측 가능하다. 맨눈으로 가장 가까운 모습을 볼 수 있는 건 이날 새벽으로 각거리는 이번과 비슷하다.

- 2082년 3월 7일 각거리 0.02도까지 근접하나 뜨기 전이어서 볼 수 없다.

- 2097년 8월 29일 각거리 0.07도까지 근접하나 낮시간이어서 망원경이 있어야 관측 가능하다. 맨눈으로 가장 가까운 모습을 볼 수 있는 건 이날 새벽으로 각거리는 약 0.3도이다.

- 2099년 9월 9일 각거리 0.18도까지 근접하나 오전시간이어서 망원경이 있어야 관측 가능하다. 맨눈으로 가장 가까운 모습을 볼 수 있는 건 이날 새벽으로 각거리는 약 0.3도이다.


[출처] 충주고구려천문과학관 뉴스레터(20220429) - 5월 1일 금성과 목성 최근접 |작성자 생활천문학교실