내행성과 외행성의 움직임

지구를 기준으로 지구 앞쪽에 있는 행성을 내행성이라 하고 지구 뒤쪽에 있는 행성을 외행성이라합니다. 수성과 금성이 내행성이 되겠고요. 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 외행성입니다. 이 내행성과 외행성은 움직임이 차이가 있는데요. 오늘은 이 내행성과 외행성의 움직임에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

내행성의 움직임

내행성의 움직임은 태양, 지구, 내행성의 궤도를 북쪽에서 내려다 본 모델입니다. 태양은 중심에 정지해 있습니다. 지구도 내행성도 태양을 도는 궤도상을 이동해 나가지만 그림에서는 지구를 궤도상에 정지시키고 있습니다.

내행성이 지구에서 태양과 같은 방향에 있을 때를 '합'이라고 합니다. 합일시에는 지구에서 그모습을 볼 수 없습니다. 그리고, 태양의 저쪽에서의 합을 ‘외합’, 이쪽에서의 합을 ‘내합’이라고 합니다. 극히 드물지만, 내합 시에 태양의 광구면을 통과하는 모습을 볼 수 있습니다. 이 현상을 '일면 경과' 혹은 '태양면 통과'라고 합니다. 

이제 내합을 지난 내행성은 태양 주위를 시계 반대 방향으로 이동하여 태양의 서쪽에 보이게 됩니다. 이 때 지구에서는 해가 뜨기 전 동쪽 하늘로 보이게 됩니다. 

내행성은 태양으로부터 서서히 떨어져 나가지만, 어떤 점을 경계로 이번에는 태양에 접근하기 시작하게 됩니다. 이 점에 왔을 때를 ‘태양의 서쪽에서 일어나는 최대 이각’이라고 합니다. 금성은 새벽 동공에서 샛별로 빛나는 모습을 볼 수 있습니다.

서쪽 최대 이각을 지난 소행성은 잠시 아침 노을 하늘에 남아 보이나 이후에는 급가속하면서 태양으로 다가갑니다. 그리고 '외합'을 맞이합니다. 지구의 움직임을 가미해서 생각하면 쉽게 이해할 수 있겠네요. 

이제 태양의 동쪽에 모습을 드러냅니다. 그리고 ‘동쪽 최대 이각’의 무렵에는 저녁의 서쪽 하늘에 빛나게 되는 것입니다. 요즘의 금성은 초저녁의 샛별이라고 불립니다.

이렇게 보면 내행성이 항상 태양에 가까운 곳에서 운동하고 있는 것을 알 수 있습니다. 금성이나 수성을 한밤중에 볼 수 없는 것은 이 때문입니다. 최대 이각값은 각각의 궤도상 위치에 따라 달라지며, 수성의 경우 (17.9±27.8) cm, 금성의 경우 (45.9±46.7) cm 사이에서 변화합니다.

내합 무렵과 외합 무렵은 지구-내행성 간의 거리가 크게 다릅니다. 이만큼 다르다면 행성의 겉보기 크기(시직경)도 상당히 달라집니다. 예를 들어 금성의 경우 내합 부근에서의 최대 시직경은 60초를 넘지만 외합 부근에서의 최소 시직경은 10초 이하이기 때문에 실로 시직경에서 6배, 면적에서는 36배나 달라지게 됩니다. 수성의 경우에도 12초~5초로 약 6배나 면적이 변화합니다.

그러면 면적이 가장 커지는 내합일 때가 가장 밝아지냐면 그렇지도 않습니다. 행성은 스스로 발광하고 있는 것이 아니라 태양광을 반사하여 빛나고 있는 것입니다. 그래서 달과 마찬가지로 차고 이지러지게 됩니다. 내행성의 경우는 특히 현저하고 내합 시에는 정확히 초승달과 마찬가지로 지구에서는 내행성의 어두운 쪽을 보게 되기 때문에 광도는 어두워져 버립니다. 가장 밝게 보이는 것은 수성의 경우는 내합의 전후 약 15일경, 금성의 경우는 내합의 전후 약 36일경입니다. 

이때를 '최대광도'라고 부르고 있습니다. 이 시기의 금성은 태양으로부터의 이각이 약 39cm, 시직경은 약 35~40초 정도로 정확히 초승달보다 약간 뚱뚱한 모습을 하고 있으며, 광도는 -4.3~4.5등급이나 됩니다.

외행성의 움직임

외행성의 움직임은 태양, 지구, 외행성의 궤도를 북쪽에서 내려다 본 모델입니다. 태양은 중심에 정지해 있습니다. 지구도 외행성도 태양을 도는 궤도상을 이동해 나가지만 그림에서는 지구를 궤도상에 정지시키고 있습니다. 

외행성의 경우에도 태양과 지구를 잇는 직선상을 통과하는 점이 두 가지 있습니다. 태양의 맞은편의 경우를 ‘합’이라고 합니다. 이때는 관측할 수 없습니다. 태양의 반대편에서 태양-지구-외행성과 나란히 있을 때를 '충'이라고 합니다. 이 때는 거의 밤새 관측을 할 수 있게 됩니다. 가장 관망에 적합한 시기입니다. 

외행성에는 최대 이각이 없습니다. 굳이 최대 이각을 정한다고 한다면, 그것은 충의 때로, 그 이각은 180 cm라는 것이 되는 것입니다. 

외행성의 경우 지구에서 본 태양으로부터의 이각이 90 cm가 될 때를 직구라고 하고, 동쪽으로 90 cm 떨어졌을 때를 동구, 서쪽으로 90 cm 떨어졌을 때를 서구라고 합니다. 동구의 무렵에는 저녁에 남쪽 하늘에서 보기 좋고, 서구의 무렵에는 새벽에 남쪽 하늘에서 보기 쉬워집니다.

외행성의 천상을 순서에 따라 살펴보면 충-동구-합-서구-충이 됩니다. 그런데, 외행성의 공전방향과 천상이 일어나는 방향이 다르군요. 이게 어떻게 된 것일까요? 

사실 행성의 공전 속도는 안쪽일수록 빠릅니다. 그래서 외행성 자체는 지구나 내행성과 같은 방향으로 공전하고 있는데, 지구의 공전 속도가 빠르기 때문에 결과적으로 마치 거꾸로 돌고 있는 것처럼 보이게 되는 것입니다. 이것이 외행성의 외형 운동에도 큰 영향을 미치고 있습니다. 

화성의 움직임도는 지구와 외행성의 위치 관계와 지구에서 본 외행성의 움직임을 배경인 별자리에 투영한 것입니다.

보통은 배경의 별자리에 대해서 서쪽에서 동쪽을 향해 이동해 갑니다. 이것을 '순행'이라고 합니다.

그런데, 내부 궤도를 도는 지구가 외행성을 추월해 갈 때, 서서히 그 움직임이 둔해져서 천구상에 정지하게 됩니다. 이것을 '류'라고 합니다.

계속 머무르면 이번에는 동쪽에서 서쪽을 향해 이동을 시작합니다. 이것을 순행에 대해서 '역행'이라고 부릅니다. 역행 중에 충을 맞이하여 다시 유를 거쳐 순행으로 넘어가는 것입니다.