별은 왜 반짝이는 것처럼 보일까? 밤하늘의 별은 빠르게 밝기가 변하는 듯 보입니다. 이런 반짝임의 주된 원인은 별 자체가 아닙니다. 별빛이 지구 대기를 지나기 때문입니다.
이 현상을 대기 신틸레이션(scintillation)이라고 합니다. 지구 대기는 고르게 정지해 있지 않습니다. 공기의 상태도 계속 달라집니다. 그래서 별빛이 받는 영향도 계속 바뀝니다.
별은 왜 반짝이는 것처럼 보일까? 핵심은 지구 대기
밤하늘에서 보이는 빠른 반짝임은 별의 실제 밝기 변화와 다릅니다. 주된 원인은 별과 우리 사이의 지구 대기입니다.
하지만 모든 별의 밝기가 항상 일정한 것은 아닙니다. 실제 광도가 변하는 변광성도 있습니다. 이런 변화는 대기 신틸레이션과 구분해야 합니다.
별이 반짝이는 이유와 대기의 굴절률 변화
지구 대기는 균일한 한 겹의 공기가 아닙니다. 온도와 밀도가 다른 공기가 계속 움직입니다. 서로 섞이면서 대기의 굴절률도 달라질 수 있습니다.
굴절률이 달라지면 별빛의 진행 상태도 바뀝니다. 빛은 전파 과정에서 국소적으로 모이거나 퍼질 수 있습니다. 그 결과 우리에게 도달하는 빛의 세기도 변합니다.
별빛은 한 번 꺾이고 끝나는 것이 아닙니다. 계속 변하는 대기의 영향을 받습니다. 이런 변화가 우리 눈에는 반짝임으로 보입니다.
별이 반짝이는 이유와 행성이 덜 반짝이는 이유
별과 행성은 하늘에서 보이는 크기가 다릅니다. 이 차이는 반짝임에도 영향을 줍니다.
별은 매우 멀리 있습니다. 그래서 지상에서는 거의 점광원처럼 보입니다. 이런 별빛은 대기 변화가 충분히 평균화되지 않습니다. 따라서 반짝임이 눈에 잘 드러납니다.
행성도 맨눈에는 점처럼 보일 수 있습니다. 하지만 별과는 겉보기 크기가 다릅니다. 행성은 유한한 각크기를 가진 원반형 광원입니다.
행성의 여러 부분에서 온 빛은 서로 다른 대기 영역을 지납니다. 그 빛이 합쳐지면 변동이 상당 부분 평균화됩니다.
그래서 행성은 별보다 대체로 안정적으로 보입니다. 다만 관측 조건에 따라 행성도 흔들려 보일 수 있습니다. 반짝임만으로 별과 행성을 절대 구분하는 것은 지나친 단순화입니다.
지평선 가까운 별은 왜 더 반짝일까?
같은 별도 하늘의 위치에 따라 다르게 보일 수 있습니다. 지평선 가까이에서는 반짝임이 더 두드러질 수 있습니다.
지평선의 별빛은 더 긴 대기 경로를 통과합니다. 그래서 대기의 영향을 받는 구간도 길어집니다. 일반적으로 반짝임도 더 눈에 띕니다.
우주에서도 별은 반짝이는 것처럼 보일까?
지구 대기권 밖에서는 지구 대기가 만드는 반짝임이 나타나지 않습니다. 지상에서 보는 빠른 반짝임의 주된 원인이 대기이기 때문입니다.
여기서 말하는 것은 지구 대기에 의한 반짝임입니다. 우주에서 모든 빛 변화가 사라진다는 뜻은 아닙니다.
결국 별은 왜 반짝이는 것처럼 보일까? 라는 질문의 핵심은 지구 대기라고 생각하시면 됩니다. 점처럼 보이는 별빛은 계속 변하는 대기를 지납니다. 그 과정에서 우리 눈에 도달하는 빛의 세기가 달라집니다.
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