고대시절부터 중세까지 천동설과 지동설사이에서 논쟁을할떄

 지동설의 결정적 약점은 바로 별들의 연주시차가 관측이 되지 않는다는 점이였습니다.

잘못된 형식의 이미지 링크입니다.

우리가 기차를 타고 이동할떄 창밖을보면 가까이에 잇는 나무는 시야에서 금방   벗어나지만

멀리잇는나무는 오랫동안 시야에 머물러잇죠

지구가 태양을 공전할때에도

지구의 위치가 바뀌니까 별들의 위치도 바뀌어보여야합니다

가까이에있는별은 많이움직인것처럼  멀리있는별은 조금움직인것처럼 보여야하지요.

이 현상을 연주시차라고하는데요.

별들이 너무나도 멀리있다보니 지구에서 제일 가까운별도 연주시차가 0.7초각 남짓뿐이 되지않습니다. (사람의 맨눈으로는 0.7초각의 100-200배정도인 1~2분각정도가 관측의한계)

그래서 망원경의 발명이전에는 이 연주시차가 관측되지 않았고

이점은 지동설의 가장 큰 약점으로 남아있어서 고대그리스시절에도 몇번 제시되었던 지동설은...

천동설에 밀리게되지요..

그러다가 1609년 갈릴레오가 망원경을 이용해 처음으로 밤하늘을 관측을 하면서

금성의 위상변화라던가 이런저런것들을 발견하면서 지동설의 간접증거는 찾게되었습니다만

지구가 정말로 움직이고있다는 직접적인 증거인 연주시차는 여전히 관측되지않았습니다... 왜냐하면 그 당시의 망원경은 연주시차를 관측할만큼 성능이 충분히좋지않았고

또 지구대기의 영향떄문에 빛이굴점됨에따라 연주시차 관측은 쉬운것이 아니였기떄문에.. 당시에는 관측되지못한것이지요.

그리고 세월이흘러

17세기후반무렵에 천문학자들은 지동설 모델을 받아들였고 뉴턴의 고전역학을 토대로 행성의 공전궤도를 정확하게 계산할수있어서 수십년전에 나타낫던 헬리혜성의 관측데이터를 토대로  헬리혜성이 언제 어디서 또 나타날지 정확히 계산을 해낼정도에 이르렀는데..

여전히 지구 정말로 움직이면서 태양을 공전한다는 직접적인 증거는 발견되지않았습니다...

그저 계산상 지동설모델이 맞아떨어지니까 받아들인 상태였지요..

그러던도중 덴마크천문학자 올레 로머가 목성을 관측하다가 재미난것을 발견하였는데요

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목성에는 이렇게 위성의 그림자가 목성 표면을 지나가는 "식" 이 일어나는데

위에서 말햇듯이 이 시기의 천문학자들은 이미 뉴턴역학을 토대로 행성과 위성의 궤도를 정확히 계산해낼수있는 능력이있었기에

목성의 식이 언제일어 나는지 그 역시도 계산이 가능했었습니다.

그런데 올레로머가

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A 지점에있을때 목성과 위성들의 위치를 기준으로 다음 목성의 "식"을 계산하였고

몇달후 B지점에서 목성을 매우 정밀하게 관측했는데 "식"이 계산한것보다 22분정도 늦게 발생해버린것입니다.

그래서 이상하다고 여겨서 모든 가능성을 조사했지만 22분이나 오차를 낼수있는 별다른 원인이 보이지않았기에

천문학자들은 빛의 속도가 유한하고

A지점에있을때 지구-목성거리와

B지점에있을때 지구-목성거리가 서로다르기때문에

목성에서 출발한 빛이 지구에도착하는데  걸리는 시간도 다르기때문에

목성의 식을 관측하는데 시차가 생겼다고 결론을 지었고

올레로머는 이 자료를 토대로 현대에 계산된 빛의속도의 3/4정도 되는 값을 계산해냈습니다.

이로인해서 빛의 속도가 무한하지않고 유한하다는게 처음으로 밝혀지고 빛의 속도가 유한하다는 이 사실은 후대의 한 천문학자를 뜻하지않게 돕게됩니다.

빛의 속도가 유한하다는게 밝혀지고  반세기무렵이지나서 1720년대에

제임스 브래들리라는 영국 천문학자는 지동설의 직접증거인 연주시차를 관측할려고 여러번의 시도를했는데

대기의 이글거림이라던가 망원경의 정밀성 등 여러가지 이유로 관측에 실패를 하였습니다.

그래서 제임스 브래들리는 자신의 관측에 대체 어떤요소들이 오류를 만들었나를 검토하여는데요

그 와중에 빛의 광행차(aberration of light)라는것을 발견하게되었습니다.

이 광행차가무엇이냐하면

빛의 속도가 유한하기때문에 (광속이 무한하면 안생겨요..)

이동하는 관측자에게 빛은 왼쪽그림처럼 바로위에서 들어옴에도불구하고

움직이기때문에 오른쪽처럼 대각선에서 들어오는것처럼 보이는 현상입니다.

그래서 실제 별의 위치가 아니라 옆으로 조금 이동한 위치에서 별이보아게되죠.

이해를 돕기위해서 쉽게 설명을하면

비오는날 비가 위에서 아래로 수직으로 떨어져도.. 우리가 뛰어가면 마치 비가 대각선으로 내려와서

얼굴앞에서 빗방울이 얼굴을 덮치는것처럼보이는것과 비슷한원리입니다...

그리고 지구는 6개월의 시차를 두고 공전하는 방향이 정반대로바뀌는데요

(아래 그림에서 A지점에서는 우측위를 향해움직이지만 대충 6개월뒤인 B지점 왼쪽아래로움직이듯이)

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그렇기때문에 지구에서 바라보는 별빛에 생기는 이 광행차의 방향역시 6개월 간격으로 정반대로 바뀝니다.

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(연주시차와비슷한 움직임이기떄문에.. 브래들리의 연주시차관측을 많이방해했습니다)

결과적으로

제임스 브래들리는 연주시차를 관측하려다가 실패하엿고

자신의 연주시차 관측에 오차를 낸 원인을찾다가

이 광행차를 1727년에 발견하였는데

광행차는 지구가 움직여야만 발생하는 현상이기때문에

이것이 결국 지구가 정말로 움직이고있다는 첫번째 직접적 증거가되어버린겁니다.

그리고 이 광행차는 후대의 천문학자들이 연주시차를 관측할때 오차를 줄이게해주어서

111년이 지난후  1838년 독일의 천문학자 베셀이  61 Cyg를 이용해 처음으로 연주시차를 관측하는데 성공하게됩니다