[뉴스스페이스=이승원 기자] 우리가 살고있는 지구에서 쓰는 거리 단위 중에서 미터법 기준으로 킬로미터를 가장 많이 쓰고, 큰 단위로 알고 있다. 

'좀 멀어' '걷기엔 힘들 걸'보다는 '여기서 1킬로미터 정도" "걸어서 15분이면 갈수 있어"라고 하면 상대방도 훨씬 더 쉽고 정확하게 이해가 된다. 그래서 단위는 중요하다. 

​

단위가 기준이 되려면 첫째, 단위는 누구에게나 같은 정도를 나타내야 한다. 둘째 단위는 모든 장소에서 공동의 규약으로 같이 쓰여야 한다. 우리나라에서 쓰는 단위가 미국이나 일본에서 사용되지 않는다면 의미가 없고, 혼란스러워진다. 그래서 전 세계 과학자들은 표준 단위를 정하기 위해 많은 노력을 기울여 온 것이다. 작은 단위부터 큰 단위까지 분화돼 있는 이유도 결국 표기나 계산의 편의성때문이다.

하지만 지구 밖 우주로 나가면은 얘기가 달라진다. 지구에서 쓰는 단위로는 설명할 수 없기 때문이다. 크게 우주거리의 단위는 천문단위(AU)·광년(LY)·파섹(PC) 세 가지로 나뉜다. 물론 천문학에서 사용하는 길이의 단위는 지구반경(또는 RE), 광초(ls), 태양반경(⊙), 기가미터(Gm), 천문단위(AU), 광년(ly), 파섹(pc), 킬로파섹(kpc), 메가파섹(Mpc), 기가파섹(Gpc) 등이 있지만 핵심적인 3가지를 다뤄보자.

◆ 천문단위(AU)

​​

천문단위(Astronomical Unit, AU)는 우리 지구와 태양 사이의 평균거리를 1천문단위(AU)로 하는 거리다. 지구와 태양사이의 평균 거리는 약 1억5000만km이고, 1천문단위(AU)는 바로 1억5000만km라고 보면 된다.

천문단위(AU)를 사용하는 이유는 우주에서는 물론이고 당장 태양계 내에서의 거리가 km로 표현하기엔 너무 넓기 때문이다. 1천문단위(AU)를 지구의 단위인 km로 기재할 경우 150,000,000km로 꽤 자릿수가 길고 상당히 불편하다. 하물며 우리가 아는 토성, 해왕성, 명왕성 등과의 거리는 말할 것도 없다.

◆ 광년(LY)

천문단위(AU)도 큰 단위지만, 태양계 너머 다른 항성들과의 거리를 논할 때는 너무 작다. 그래서 쓰이는 단위가 바로 광년이다. 광년(Light Year, LY, 光年)은 말 그대로 빛이 1년동안 가는 거리를 1단위로 표현한다.

​​

보통 빛이 1초 동안 지구를 7바퀴 반을 돈다. 지구의 지름이 약 4만km니, 대략 빛이 1초 동안 가는 거리는 30만km 쯤된다. 이처럼 빛이 1년동안 가는 거리가 바로 1광년(LY) 단위다. 정확히는 1광년(LY)은 9조4608억km다.

또 1광년은 6만3000 AU가 된다. 천문단위와 비교하면 광년(LY)은 정말 큰 거리인 셈.

​하늘의 별(항성)을 두고 지구에서 몇광년 떨어져있다는 말을 하는데, 지구에서 가장 가까운 항성이 프록시마 센타우리다. 이 항성은 지구로부터 약 4.22광년 떨어져있다. km로 쓰면 39,924,576,000,000km에 달한다.

◆ 파섹(PC)

​

파섹(Parallax of one arcsecond, Parsec, PC) 단위는 영국의 천문학자인 허버트 홀 터너가 1913년 처음 쓰기 시작했다. 그러다 결국 천문학자들이 보편적으로 사용하는 단위가 됐다.  파섹의 정의는 가까운 별까지의 거리를(통상 100 pc이내) 계산할 때 사용하는 삼각 시차 방법에 기초를 두고 있다. 파섹의 어원은 영어((Parallax of one arcsecond)에서 알 수 있 듯, 지구에서 6개월의 시차를 두고 관측했을 때 연주 시차(年周 視差)가 각거리로 1″인 곳까지의 거리를 의미했다.

2015년에 1pc은 정확히 648000/π AU로 재정의됐다. 1pc은 약 3.26156 광년이며, 약 206,265 AU, 약 30조9000억 km 또는 약 3.08567758×1016 m이다.

파섹 거리와 연주시차는 서로 반비례 관계에 있다고 근사할 수 있으므로, 연주시차가 0.5초면 약 2파섹, 0.25초면 약 4파섹이라고 할 수 있다. 태양-지구 사이의 거리에 비해서 태양-항성까지의 거리는 훨씬 멀리 떨어져 있기 때문에 별의 연주시차는 매우 작은 각도로 발생한다. 1초(1/3600도)는 매우 작은 각도이고, 태양을 제외하면 모든 별이 1파섹보다 멀리 떨어져 있기 때문에 모든 별의 연주시차는 1각초보다 작게 발생한다.

이렇게 큰 단위인 파섹도 연주시차를 적용할 수 있는 범위인 우리 은하 내 항성을 벗어나면 사용이 불가하다. 정말 우주가 얼마나 넓은지는 가늠이 되지않는다.

멀리 떨어진 천체까지의 거리를 말할 때, 그 단위로서 일반인이라면 보통 광년을 떠올리지만 실제로 천문학자들이 가장 보편적으로 사용하는 단위는 파섹이다. 천문학자들에게 안드로메다 은하까지의 거리가 몇 광년이냐고 물어보면 버벅대기도 한다. 대개 학자들은 '250만 광년'보다는 '800 kpc'이기 때문이다. 그런데 사실 안드로메다 은하까지의 거리는 비전공자들이 물어보는 경우가 꽤 흔해서 이 정도는 물어보면 답해주려고 그냥 기억해둔다고 한다.

​성단, 은하, 퀘이사처럼 멀리있는 천체들을 표시할 때에는 파섹에 접두어를 붙인다. 킬로파섹(kpc; kiloparsec)은 1000파섹(3262광년), 메가파섹(Mpc; Megaparsec)은 100만 파섹(326만 광년), 기가파섹(Gpc; Gigaparsec)은 10억 파섹(32억6000만 광년)이다. 테라파섹 단위부터는 관측 가능한 우주의 크기를 한참 넘어서기 때문에 테라파섹 이상의 접두어는 사용될 일이 거의 없다.

천문단위(AU)=149,600,000㎞=1.496×108㎞

광년(ly)=6.324×104AU=0.307 pc=9.46×1012㎞≒9.5조㎞

파섹(pc)=206,265 AU=3.086×1013㎞=3.26광년

​다음에는 별의 밝기의 단위와 우주선의 속도단위에 대해서도 공부해 볼 생각이다.