[이광식의 천문학+] 하늘의 나침반이자 시계…재미있는 ‘북두칠성 사용법’

미국의 우주전문 사이트 스페이스닷컴 12일자에 게재된 천문학 칼럼니스트 조 라오의 흥미로운 ‘북극성 사용법’을 소개한다. 라오는 현재 미국 자연사박물관 하이든 플레네타리움 강사이다.

북두칠성 사용법은 놀라울 정도로 다양하다. 나침반, 시계, 달력, 잣대의 기능을 모두 갖고 있다. 수많은 용도를 갖고 있는 하늘의 스위스 군용칼이라 할 수 있다. 2월 저녁 북동쪽 하늘에서 떠오르는 북두칠성은 사실 별자리가 아니다. 북쪽하늘의 큰 별자리인 큰곰자리의 엉덩이와 꼬리 부분으로, 7개 별 모두 이등성 이상의 밝은 별들로 이루어져 있는데, 이러한 특징적인 별무리를 성군(星群)이라 한다.　​

그러나 북두칠성은 일반적인 성군 이상의 존재로, 하늘의 나침반이자 시계, 달력 , 잣대로서, 예로부터 사람들이 널리 이용해왔다. 먼저 나침반으로서의 북두칠성을 살펴보면, 북두칠성이 자체로 나침반 역할을 하는 것은 아니고, 국자 부분의 두 끝별, 곧 두베와 메라크를 잇는 선분을 5배 가량 연장하면 북극성(Polaris)에 가 닿는데, 이 방향이 바로 정북이 된다. 따라서 북극성을 찾으면 동서남북 방위를 모두 알 수 있게 되는 것이다. 이런 연유로 두베와 메라크를 지극성(指極星)이라 부른다.

북극성의 용도는 이뿐이 아니다. 당신이 선 자리에서 북극성을 올려다본 각도가 바로 위도가 된다. 서울에서 북극성을 올려다보면 약 38도가 되는데, 이는 서울이 북위 38도상에 위치하고 있다는 뜻이다. 만약 북극점에서 북극성을 찾으려면 수직으로 올려다봐야 한다. 이는 지구가 구체이기 때문이다. 이 북극성으로 인해 옛사람들은 지구가 공처럼 둥글다는 사실을 깨달았다.

천상의 시계 북두칠성

다음은 북두칠성의 시계 기능을 살펴보자. 북두칠성을 천상의 시계로 사용할 수도 있다. 20세기 초 미국의 변호사이자 아마추어 천문가인 윌리엄 타일러 올커트는 “모든 연령층의 별 지식‘(Star Lore of All Ages)이란 저서에서 다음과 같이 썼다.

"큰곰의 전체 모습은 24시간에 한 번 북극성 둘레를 돈다. 물론 이것은 지구의 자전으로 인한 겉보기 움직임이다. 지극성과 북극성을 연결하는 선은 시계의 시침 역할을 한다. 약간의 연습만 하면 이 하늘의 시침으로 대략적인 밤 시간을 알 수 있다."

그런데 이 하늘의 시침은 우리가 쓰는 시계와는 달리 천구의 북극점을 중심으로 반시계 방향으로 움직인다. 북두칠성을 사용하여 시간을 알기 위해서는 계절에 따라 지극성과 북극성을 잇는 선분이 어떻게 움직이는가를 손목시계를 봐가면 익히면 된다. 조금만 관심이 있다면 쉽게 익힐 수 있다. 하늘의 시침을 이용해 10분 오차 이내로 시간을 알아내는 사람들도 있다.　​

북두칠성이 어떻게 달력이 될 수 있을까? 그것은 북극성과 북두칠성의 상대적인 위치를 잘 가늠함으로써 가능하다. 계절 뿐 아니라 몇 월인가까지도 북두칠성으로 결정할 수 있다.

봄에 어둠이 내린 직후, 우리는 북두칠성이 북쪽 수평선 위로 높이 치솟아 거의 천정까지 뻗어 있는 광경을 볼 수 있다. 그러나 여름이 되면 반시계 방향으로 90도 회전한다. ’국자‘는 이제 아래쪽을 가리키고 이른 저녁 시간 동안 북극성의 서쪽에 놓여진다. 가을 저녁에는 북두칠성이 북극성 아래에 있으며 북쪽 수평선에 스치듯이 걸린다. 하늘에서 이 위치는 곰이 겨울잠에 드는 것과 비슷하다. 큰곰자리의 일부는 북쪽 지평선 아래 위치한다.

편리한 천문 잣대 북두칠성　마지막으로, 북두칠성의 또 하나 매력적인 사용법은 우리가 하늘의 각도 크기와 거리를 측정할 수있는 편리한 천문 잣대로 사용할 수 있다는 점이다. 북두칠성의 별을 사용하여 5~25도 범위의 하늘 각도를 결정할 수 있다. 더욱이 북두칠성은 모든 계절에 볼 수 있으므로 가장 편리한 하늘 잣대라 하겠다. 지극성 사이의 간격은 5.5도이다. 달의 겉보기 지름은 약 0.5도이므로, 두베와 메라크 사이에 보름달 11개가 들어갈 수 있다.

북두칠성의 됫박 바닥을 이루는 두 별(메라크와 페크다) 사이의 거리는 7도이고, 됫박 윗 부분의 두 별(두베와 메그레즈) 간격은 10도이다. 두베에서 알카이드(자루 끝 별)까지의 각도는 25도이며, 두베에서 북극성까지는 28도이다.

북두칠성으로 하늘의 잣대를 익히는 것은 하늘을 가로지르는 밝은 유성이나 화구의 꼬리 길이를 가늠하거나 밝은 혜성의 꼬리 길이를 결정하는 데 유용하기 때문이다. 또 어떤 행성이 달 북쪽 7도에 위치한다고 할 때 그것을 찾아내는 데 정확한 ’느낌‘을 제공하기도 한다.

마지막 보너스로, 북두칠성의 시력검사표 기능을 소개한다. 북두칠성의 손잡이 끝에서 두번째 별이 미자르인데, 이 별이 사실 두 별이 붙어 보이는 안시 쌍성이다. 미자르의 왼쪽 상단에 위치한 작고 희미한 별 알코르가 붙어 있다. 시력이 좋은 사람은 두 별을 분리해 볼 수 있기 때문에 로마 시대 모병관이 시력 검사별로 사용했다. 두 별이 따로 보이지 않는 사람은 '불합격, 고향 앞으로 갓!' 처분을 받았다고 한다. 두 별은 0.2도(12분) 떨어져 있다. 그것은 달의 겉보기 지름(0.5도)보다 작다.

올해 12월 22일 목성과 토성은 서로 매우 가까이 접근한다. 1623년 이래 400년 만의 가장 가까운 접근으로, 두 행성은 0.1도까지 들러붙는다. 이는 미사르-알코르 간격의 절반에 불과하다. 그러면 목성과 그 갈릴레이 위성들, 토성과 유명한 고리를 망원경의 한 시야에 잡을 수 있게 된다. 참으로 장관일 것이다. 달력에 표시해두자.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com