목성·토성 대합
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지도를 누르면 그 지점에서 본 모습으로 바뀝니다.
위젯 개요
1. 구현 방법
제트추진연구소(JPL) 호라이즌스 시스템에서 지구 중심 목성계·토성계 질량중심과 태양 위치 데이터를 받았다. 천체력 DE441, 지구 중심(500@399), 황도 J2000 좌표, 단위 km, 시각 TDB 기준이다. 빛 이동 시간을 반영한 위치다. 목성과 토성은 행성 중심이 아니라 행성계 질량중심을 썼다(행성 중심과의 차이는 1″ 안쪽이다). 지구에서 본 황경이 같아지는 순간을 합으로 정의하고, 5일 간격으로 두 번(시작점을 반 칸 어긋나게) 훑어서 찾았다. 400일 안에 모인 합은 한 사건으로 묶었다(역행 때문에 세 번 만나는 삼중합이 있다). 사건마다 첫 합 앞 180일부터 마지막 합 뒤 180일까지를 1일 간격으로 받았다. 위젯은 이 위치를 4점 라그랑주 보간으로 이어서 합 시각과 가장 가까운 순간을 구하고 애니메이션을 그린다. 광행차, 장동, 대기 굴절, 관측점 시차는 계산에 넣지 않았다.
2. 시간 표시
(1) JPL에서 받은 원자료는 TDB(태양계 질량중심 역학시) 기준이다. TDB는 지구시(TT)와 0.002초 이내 차이라서 사실상 같은 개념이다. 이 시각에 델타T를 빼서 세계시(UT)로 변환했다.
(2) 날짜는 1582년 10월 15일 이전은 율리우스력, 이후는 그레고리력이다.
3. 화면 설명
(1) 화면 중심 : 두 행성의 한가운데 방향이다. 화면이 두 행성을 부드럽게 따라가므로 두 행성은 늘 화면 가운데 근처에 있다. 지평선 기준에서는 따라가면서 지평선이 위아래로 움직인다.
(2) 지평선 기준 : 관측자가 올려다본 방위·고도 화면이다. 아래쪽 가로선이 지평선이고 그 아래(땅)는 어둡게 덮었다. 지평선 위쪽이 머리 위 방향이며, 지평선 아래에 동·남·서·북 방위를 적었다. 지구가 하루에 한 바퀴 자전하므로 하루 안의 시각이 달라지면 하늘이 크게 돌아서 날짜를 넘기며 보기 어렵다. 그래서 날마다 같은 기준 시각의 모습만 이어서 보여 준다. 경로도 매일 그 시각의 위치를 이은 것이다.
(3) 관측 시각 : 정시 단위다. 처음에는 가장 가까운 날 밤에 태양 중심 고도가 −6° 이하이면서 두 행성이 가장 높이 뜨는 정시를 고르고, 화면 아래 가운데 시각(UT) 양옆의 − + 버튼으로 한 시간씩 옮길 수 있다(0시와 23시는 이어진다). 시각은 경도로 계산한 현지 평균태양시(세계시 + 경도/15시간)라서 법정 표준시와는 차이가 날 수 있다. 날마다 같은 정시에 올려다본 모습이고, 하늘 기준에서도 같은 시각을 써서 시각 글자, 행성 고도, 관측 상태가 이 정시 기준이다. 그 시각에 행성이 지평선 아래에 있으면 그대로 지평선 아래에 그린다(그 시각에는 보이지 않는다는 뜻이다). 같은 시각에 보면 별은 하루에 약 1°씩 서쪽으로 밀려 보인다.
(4) 하늘 기준 : 북쪽이 위쪽, 동쪽이 왼쪽이다. 별자리 지도처럼 방향이 일정하다.
(5) 시야 크기 : 고배율(시야 폭이 두 행성 사이 각거리의 5배)과 저배율(시야 폭 60°)는 기본 폭이다. 두 행성이 화면의 80% 안에 들어오지 못하면 시야가 자동으로 넓어지고(최대 100°), 가까워지면 다시 좁아진다.
(6) 행성 확대 : ×1이 실제 각크기다. 화면에서 3픽셀보다 작아지면 3픽셀로 그린다.
(7) 슬라이더 눈금 : 두 행성이 가장 가까운 순간이다. 경로는 모두 점선이고, 같은 색에서 옅은 쪽은 지나온 곳, 진한 쪽은 앞으로 갈 곳이다. 지평선이 화면 밖에 있으면 가장자리에 지평선까지의 고도를 적었다.
(8) 각거리와 이름 : 각거리는 두 행성을 잇는 선 가운데에 적었다. 행성 이름은 두 행성이 가로로 더 떨어져 있으면 왼쪽 행성은 점 왼쪽에, 오른쪽 행성은 점 오른쪽에 적고, 세로로 더 떨어져 있으면 위쪽 행성은 점 위에, 아래쪽 행성은 점 아래에 적는다. 태양과의 각거리(이각)는 아래 설명 상자에 있고, 이각이 작으면 태양 빛 때문에 관측이 어렵다.
(9) 관측 판정 : 가장 가까운 순간 앞뒤 7일을 한 시간 간격으로 살펴서, 태양 중심 고도가 −6° 이하이고 목성과 토성의 고도가 모두 3° 이상인 때를 함께 볼 수 있는 때로 보았다. 날씨와 대기 굴절은 반영하지 않았다.
(10) 관측 상태 : 왼쪽 위 첫 줄에 지금 시각의 관측 상태를 짧게 적는다. 관측 불가(붉은색)는 태양이 떠 있거나(낮) 목성이나 토성이 지평선 아래에 있을 때다(대기 굴절을 반영해 고도 −0.6° 미만을 지평선 아래로 본다). 관측 곤란(주황색)은 하늘이 아직 밝은 박명(태양 중심 고도 −6°보다 높음)이거나 행성 고도가 3° 미만일 때로, 대기와 지형에 가려질 수 있고 밝은 목성은 보여도 토성은 어렵다. 모두 해당하지 않으면 관측 가능(초록색)이다. 두 행성의 고도 차이가 1° 이내면 지평선 아래 각도를 하나로 적는다.
계산 상수
1. 목성 반지름 : 69,911 km(평균 반지름)
2. 토성 반지름 : 58,232 km(평균 반지름)
3. 관측점 : 위도·경도(WGS84 측지 위도)에서 정한 지표면 수직 방향, 고도 0 m. 지구 중심 대비 관측점 시차는 반영하지 않음
4. 지구 자전 : 그리니치 평균 항성시(IAU 1982)
5. 세차 : IAU 1976 모델(Lieske)
6. 황도 경사각 : 84,381.448″(J2000)
7. 관측 판정 기준 : 태양 중심 고도 −6° 이하, 목성·토성 고도 3° 이상, 가장 가까운 순간 앞뒤 7일
8. 합의 정의 : 지구 중심에서 본 황경(황도 J2000)이 같아지는 순간. 적경이 같아지는 순간과는 몇 시간 다르다
2. 토성 반지름 : 58,232 km(평균 반지름)
3. 관측점 : 위도·경도(WGS84 측지 위도)에서 정한 지표면 수직 방향, 고도 0 m. 지구 중심 대비 관측점 시차는 반영하지 않음
4. 지구 자전 : 그리니치 평균 항성시(IAU 1982)
5. 세차 : IAU 1976 모델(Lieske)
6. 황도 경사각 : 84,381.448″(J2000)
7. 관측 판정 기준 : 태양 중심 고도 −6° 이하, 목성·토성 고도 3° 이상, 가장 가까운 순간 앞뒤 7일
8. 합의 정의 : 지구 중심에서 본 황경(황도 J2000)이 같아지는 순간. 적경이 같아지는 순간과는 몇 시간 다르다
가장 가까웠던 목성·토성 대합
관측 불가인 이유
1. 이각
하늘에서 행성과 태양이 떨어져 보이는 각도다. 표의 이각은 가장 가까운 순간의 목성과 태양 사이 각도다.
2. 왜 안 보이나
행성은 태양을 따라서 뜨고 진다. 태양 가까이 있는 행성은 해가 진 뒤 하늘이 어두워질 때쯤 이미 지평선 아래로 내려가 있고(저녁), 해가 뜨기 전에는 하늘이 밝아질 때에야 겨우 떠오른다(새벽). 어두운 하늘에서 볼 수 있는 시간이 거의 없다.
3. 표시 기준
이각이 20° 미만이면 어두운 하늘에 떠 있는 시간이 사실상 없다고 보고 비고에 관측 불가라고 적었다. 경계값이라 지역과 계절에 따라 조금 달라진다.
4. 예
서기 769년(이각 2.4°)은 태양 바로 곁에서 일어나서 낮에 일어난 것과 같다. 이각이 20° 이상이어도 위도, 계절, 날씨에 따라 못 볼 수 있다. 이 표는 지구 어디서든 같은 기준으로 구분한 간단한 표시다.
참고문헌(천체력)
R. S. Park, W. M. Folkner, J. G. Williams, and D. H. Boggs, The JPL Planetary and Lunar Ephemerides DE440 and DE441, The Astronomical Journal 161:105 (2021)
Jet Propulsion Laboratory (JPL), Solar System Dynamics Group, Horizons On-Line Ephemeris System (geocentric position vectors of the Jupiter system barycenter, the Saturn system barycenter and the Sun, light-time corrected, ecliptic of J2000.0, TDB, source DE441)
참고문헌(좌표 변환)
J. Meeus, Astronomical Algorithms, 2nd ed. (1998)
J. H. Lieske, IAU 1976 precession, Astronomy & Astrophysics 73, 282 (1979)
S. Aoki et al., IAU 1982 expression for Greenwich mean sidereal time, Astronomy & Astrophysics 105, 359 (1982)
참고문헌(천체 크기)
NASA Goddard Space Flight Center, Jupiter Fact Sheet and Saturn Fact Sheet (volumetric mean radius, 69,911 km and 58,232 km)
참고문헌(델타T)
F. R. Stephenson, L. V. Morrison, and C. Y. Hohenkerk, Measurement of the Earth's rotation: 720 BC to AD 2015 (2016)
L. V. Morrison, F. R. Stephenson, C. Y. Hohenkerk, and M. Zawilski, Addendum 2020 to Measurement of the Earth's rotation: 720 BC to AD 2015 (2021)
HM Nautical Almanac Office (HMNAO), Earth Rotation (LOD/ΔT error data)
Y. Liu, DeltaT - open-source implementation of the Stephenson et al. (2016) and Morrison et al. (2021) ΔT fitting and extrapolation models. (coefficients after 2013 modified by the author to extend the fits to 2025)