빛은 1초에 지구를 몇 바퀴 돌 수 있는가?
빛
빛의 속력을 측정하려 한 사람 중에 17세기 갈릴레오 갈릴레이가 있다. 갈릴레이는 약 1km 떨어진 곳에서 서로 등불을 가지고, 상대방의 등불이 보이면 바로 등불을 열게 하는 방법으로, 그 시간차를 통해 광속을 측정하려고 했다. 그러나 이 실험에서는 빛이 왕복하는 데 걸린 시간이 10만분의 1초 정도로 매우 짧아 속력을 제대로 측정할 수 없었다. 진공에서 빛의 속력은 정확하게 299,792,458m/s (초당 약 186,282마일)으로 정의된다. SI 단위로 빛의 속력의 고정 된 값은 이제 빛의 속력의 관점에서 정의된다는 사실에 기인한다. 모든 형태의 진공에서 전자기 방사는 정확히 같은 속력으로 이동한다. 덴마크의 천문학자인 올러 뢰머는 1676년, 목성의 위성인 이오의 관찰을 통해서 빛의 속력을 측정하였다. 뢰머는 목성이 지구에 가장 근접했을 때 예측한 것보다 11분 일찍 이오의 월식이 일어난다는 것을 알았고, 가장 멀리있을 때는 예측보다 11분 늦게 일어난다는 사실을 발견했다. 뢰머는 그 22분이 빛이 지구의 공전궤도의 지름을 지나는 시간이라고 계산하여 빛이 2.12×10^8 m/s라고 추정했다. 프랑스의 물리학자 이폴리트 피조는 1849년 더 정확하게 빛의 속력을 측정하였다. 피조는 빛이 톱니바퀴를 통과한 후 8.9km 떨어진 곳의 거울에 의해 반사가 되어 다시 톱니바퀴로 돌아오는데, 그 각속도를 이용해 빛의 속력을 측정하였다. 피조는 빛의 속력을 3.13×10^8 m/s라고 측정하였다. 1862년 레옹 푸코는 회전하는 거울을 통해 실험을 하여 2.98×10^8 m/s라는 결과를 얻었고, 앨버트 에이브러햄 마이컬슨은 1877년부터 그가 죽은 해인 1931년까지 빛의 속력 측정실험을 했다. 마이컬슨은 푸조의 방법을 개량해 1926년에 2.99796×10^8 m/s라는 결과를 얻었다. 현재 사용하고 있는 빛의 속력은 진공에서 2.99792458×10^8 m/s이다. 실제로 오늘날에는 미터 자체를 1/299 792 458초 동안 빛이 이동한 거리로 정의하고 있다. 이 속력은 1초에 지구를 일곱 바퀴 반을 돌 수 있고 지구에서 달까지 가는 데 1초 정도 걸리는 매우 빠른 속력이다. 통상의 물질을 포함하는 각종 투명 물질에서 빛의 유효 속력은 진공에서보다 작다. 예를 들어 물에서 빛의 속력은 진공의 약 3/4이다. 극단적인 예를 들어서 자연에서 빛 둔화의 문제는 물리학의 두 개의 독립적 인 팀인 하버드 대학과 캠브리지의 과학 연구소, 하버드의 천체 물리학을 위한 스미스소니언과 캠브리지에서 원소 루비듐의 보즈 - 아인슈타인 응축을 통과하여 "완전한 정지"를 가져올 수 있었다 그러나 빛의 “중지”로 설명됐다. 이러한 실험에서 두 번째 레이저 펄스에 자극에 의해 원자의 흥분 상태에 저장되는 빛만을 의미하고 임의만이 나중에 다시 방출 된다. 이 시간동안 빛은 중단했다.
길이
애니 캐넌(Annie Canon)이 세페이드 변광성의 주기와 광도를 발견하면서 다른 은하에 있는 별까지의 거리를 계산할 수 있게 되었다.
세페이드 변광성, RR Lyrae형 변광성등에 사용될 수 있는 방법으로, 별의 밝기가 변화하는 주기를 관측을 통해 알아내 표준성으로써 주어진 주기-광도 관계에 맞추어 별의 실제 밝기를 계산할 수 있다. 이렇게 계산한 변광성의 절대등급을 포그슨 방정식에 대입해 변광성 까지의 거리를 계산할 수 있다. 실제로 윌리엄 허블은 이 방법을 사용해 안드로메다 은하까지의 거리를 최초로 구했고, 그때까지는 성운으로 알려져있던 M31 안드로메다 은하가 우리은하와 별개인 은하라는 것을 밝혀냈다.
빛의 속력
아인슈타인의 특수상대성이론은 빛의 속력 불변의 원리[2]를 바탕으로 상대방에 대해 등속으로 움직이는 두 개의 기준틀에서 고전 전자기법칙이 변하지 않고 유지되는 새로운 시공간 개념을 제시한다. 모든 관성좌표계에서 빛의 속력이 일정하다고 가정하면, 서로 다른 속도를 가진 관성좌표계에서 자연법칙은 동일한 형태로 기술될 수 있다. 일반적으로 기본 상수 c 는 시공간 내에서 동일한 값을 가진다고 가정하고 있고 이것은 그것들은 위치나 시간에 비의존적임을 의미한다. 그러나 많은 이론에서 시간에 따라서 빛의 속력이 달라질 수 있다고 주장하고 있다. 아직 빛의 속력이 변한다는 결정적인 증거는 발견되지 않았지만 계속해서 연구가 진행 중이다. 일반적으로 빛의 속력은 등방성이라 가정한다. 이것은 빛의 속력을 측정하는 방향에 영향을 받지 않고 동일한 값을 갖는 것을 의미한다.[3]
뢰머의 빛의 속력 측정
뢰머가 쓴 대부분의 논문들은 1728년 코펜하겐에서 불이 났을 때 대부분 없어졌지만, 1668년부터 1768년까지 발생한 60번의 이오 식의 관측결과를 담고 있는 한 개의 논문은 불타지 않았다. 뢰머는 1677년 9월 30일에 1671년부터 1673년의 관측 자료가 그의 계산의 기초를 만들었다고 하위헌스에게 편지를 썼다. 하위헌스의 Opticks(1704) 책을 보면 아이작 뉴턴이 뢰머의 빛의 속력 계산값을 기록했고, 태양으로부터 지구까지 빛이 이동하는 데 “7~8분”이 걸린다고 했다. 뉴턴은 뢰머의 식 현상의 그림자가 색을 띤다는 것에 대해 의문을 가졌고, 다른 색의 빛이 같은 속력으로 이동한다고 결론지었다.
격변설
둘째, 태양의 변화로 인한 격변의 가능성이다. 태양은 기체로 되어 있지만 온도나 압력이 엄청나기 때문에 중심에서 원자들이 서로 융합하는 핵융합 반응을 일으킨다. 태양에서는 1초에 4-5억톤 질량이 에너지로 바뀌면서 지구 생명체들이 살아가는데 필요한 열과 빛을 방출하고 있다. 또한 태양은 중심으로부터 강력한 자기장을 방출하여 우주 공간으로 쏘아 보내고 있다. 이러한 태양이 자전하게 되면 태양의 적도지방이 극지방에 비해 속도가 빠르고 이러한 속도의 차이로 인해 자기장이 뒤틀리게 된다. 그리고 이 뒤틀림이 최대가 되는 곳에 우리가 흔히 태양의 흑점이라고 말하는 것이 형성된다. 흑점의 숫자는 최대와 최소 사이를 주기적으로 반복한다. 과학자들은 흑점 주기와 지구의 기후의 변화 사이에 어떤 관계가 있지 않은지를 연구한다. 만일 정말 어떤 관계가 존재한다면 흑정 주기의 변화로 인해 소빙하기와 소간빙기가 반복될 것이다.
항성 자전
블랙홀은 중력장이 매우 세기 때문에 빛조차도 블랙홀을 탈출할 수 없다. 블랙홀은 회전하는 질량이 붕괴되면서 생겨나는데, 이때 이들은 방출가스 형태로 새어나간 것을 제외한, 모든 각운동량을 그대로 갖고 있다. 이 회전으로 공간은 작용권(作用圈)으로 불리는 회전 타원체 모양의 영역에 갇히며 블랙홀 주변으로 끌려 들어간다. 이 영역으로 낙하하는 질량은 앞의 과정을 통해 에너지를 얻으며 질량 일부는 블랙홀로 떨어지지 않고 탈출한다. 이 질량 일부가 탈출할 때 블랙홀은 각운동량을 잃는다.(펜로즈 과정) 블랙홀의 회전 속도는 빛의 속도의 98.7 퍼센트에 이르는 것으로 측정되었다.
빛의 속력
피조-푸코 장치(1850) (Figure 1)는 빛의 속도를 측정하기 위해 프랑스 물리학자 이폴리트 피조와 레옹 푸코가 구상한 것이다. 이 장치는 빛이 회전하는 거울에 반사되어 20마일(35 킬로미터) 뒤에 있는 정지되어 있는 거울을 향하게 만들어 놓았다. 정지거울에 반사되어오는 시간이 지남에 따라 회전거울이 약간씩 움직이면서 빛이 원래의 방향에서 미세한 각도 차로 빗나가게 된다. [11] 만약 거울 사이의 거리를 h {\displaystyle h} 라 하면, 정지거울에 반사되어 돌아오는 데 걸리는 시간은 2 h c {\displaystyle {\frac {2h}{c}}} 이다. 회전거울이 조절가능한 회전속도 d θ d t {\displaystyle {\frac {d\theta }{dt}}} 로 움직인다면 그 각도는
스트로보 효과
영화용 카메라는 보통 초당 24프레임을 촬영한다. 비록 기계의 바퀴가 초당 24회전을 하지 않는다고 하더라도, 각각의 바퀴가 12개의 살이 있고 초당 2회전을 한다고 생각해보자. 초당 24프레임이 찍히고, 각각의 프레임의 살들은 정확이 같은 위치에 있는 것처럼 보인다. 이런 이유로, 바퀴는 움직이는 않는 것처럼 인식된다. 사실, 어떤 위치에서든 각각 촬영된 살은 개개의 프레임에서 실제로는 다른 살들이다. 그러나 살들이 색이나 모양에서 거의 동일하기 때문에 차이는 인식되지 않는다. 따라서, 바퀴의 초당 회전수가 24와 12의 배수이기만 하면, 바퀴는 정적으로 보인다. 
럭소 라스베이거스
423억 칸델라의 럭소 스카이 빔은 세계에서 가장 강력한 광선이다. 컴퓨터 설계를 이용하여, 39개의 제논 전구에서 방출되는 빛이 곡선 거울을 통해 한 점으로 모이게 되며, 이 빔을 설계한 엔지니어는 최대 약 16km 떨어진 곳의 신문을 읽을 정도로 밝다고 설명했다. 맑은 밤에서는 이 스카이 빔이 443km 떨어진 로스엔젤레스의 순항 고도에 있는 비행기가 목격할 수 있다.
지구
지구는 태양을 365.2564 태양일의 주기로 공전하고 있다. 이 때문에 지구에서 보았을 때 태양이 다른 천체들을 배경으로 하여 하루에 1도씩 서에서 동으로 이동하는 현상을 볼 수 있다.
균시차
만약 지구가 태양을 완벽한 원을 그리며 등속으로 공전한다면 이로 인해 하루의 길이가 변하는 일은 없을 것이다. 그러나 지구의 공전궤도는 타원이며, 케플러의 제2법칙에 의해 공전 속도는 태양에 가까울수록 빠르다. 지구는 근일점에서 공전 속도가 30.287 km/s로 원일점에서의 29.291 km/s보다 빠르다. 이 영향으로 인해 근일점(현재 약 1월 3일 경)에서는 하루의 길이가 평균태양시보다 7.9초 길고, 이것이 누적되어 최대 약 7분 40초까지 균시차에 영향을 미친다.
윤년
태양력에서는 보통 윤일이 들어 있는 해를 말하는데, 이 경우 1년은 366일이 되며 이것이 바로 윤년이다. 지구가 태양을 한 바퀴 도는 데에는 365일 5시간 48분 46초가 걸리므로 365일을 제외한 시간들을 모아 태양력에서는 4년마다 한 번 2월 29일을 두어 하루를 늘리고, 태음력에서는 평년이 354일이므로 계절과 역월(曆月)을 조절하기 위하여 19년에 7번의 비율로 윤달을 끼워 1년을 13개월로 한다. 윤년이 아닌 해는 평년이라고 한다.
에니그마 머신
그림에는 3개의 회전자(rotor)가 들어가 있는데 각각의 회전자는 26개의 원소를 가진 순열이라 보면 된다. 그림에는 간단히 8개의 알파벳으로만 표시되어 있는데 'A'가 3개의 회전자를 통해 'D'로 바뀌는 과정을 보여주고 있다. 이렇게 한 글자의 암호를 마치면 첫 번째 회전자는 조금씩 회전을 하는데 당연히 26번을 한바퀴로 하고 있다. 첫 번째 회전자가 한바퀴를 돌면 시계의 원리처럼 두 번째 회전자가 한 칸 움직이고 똑 같은 방법으로 세 번째 회전자도 움직이게 된다. 여기서 가능한 회전자의 조합 수를 생각해보면 26x26x26=17,576이다.
회전자를 살펴보면 이들은 고정되어 있는 것이 아니라 서로 자리를 바꿀 수가 있고 (가능한 위치의 조합은 6가지이다.) 또한 그 위에 써 있는 알파벳이 회전하는 링 위에 표시되어 있어 이를 임의로 변경(Ringstellung) 시킬 수 있는데 이는 회전자의 조합 수를 더욱 복잡하게 하고 있다.
빛
가시 광선의 모든 유형 및 모든 전자파에 대한 설명으로 전자기 이론 1845년 마이클 페러데이는 직선 평광의 평광면이 광선이 자기장에 도달하였을 때 회전하는 것을 발견 하였다. 이 효과는 현재 페러데이 회전이라고도 한다. 이것은 빛이 전자기와 관련 되어있다는 증거 였다. 1846년 그는 빛이 자기장 선을 따라 전파 방해의 형태임을 추정 하였다.페러데이는 1847년 빛이 고주파 전자기 진동 이라고 주장하였다. 이는 심지어 매질의 부재등에 의해 에테르로 전파 될 수 있었다. 1867년 영국의 제임스 클러크 맥스웰은 전기와 자기가 밀접하게 관련이 있고 이를 수식적으로 나타내었다. 그는 전기와 자기사이의 상호작용으로 파장이 발생되고 전파되는 것을 알아냈다. 실제 전자기력은 파동의 형태로 전파되며, 전자기파는 서로 직각으로 진동하는 전기장과 자기장의 두 성분을 갖는다. 맥스웰은 진공에서 전자기파의 속도를 계산해 본 결과 빛의 속도와 일치하는 것을 확인 하였다. 그는 빛이 전자기파의 한 형태라고 결론을 내었다. 맥스웰에 빛이 파동이라는 것은 수학적으로 엄밀하게 유도되었으므로 이는 빛의 파동설을 확고히 하였다.
밀란코비치 주기
지구의 자전축은 도는 팽이처럼 요동을 하면서 약 26,000년마다 한 바퀴 세차운동을 한다. 한편 지구의 타원궤도의 축도 반대 방향으로 훨씬 서서히 회전한다. 이러한 운동들은 춘분점과 추분점을 23,000년 주기로 서서히 이동시킨다. 또한 황도면에 대한 지구 자전축의 경사는 41,000년을 주기로 21.5º에서 24.5º 사이를 오르내리는데 현재의 각도는 23.44º이며 서서히 줄어들고 있다.
알타이르
알타이르는 분광선의 폭을 조사한 결과 자전이 매우 빠른 것으로 밝혀졌다. 구체적인 자전 속도는 1 자전주기가 6시간 30분이다(다른 관측 자료에 의거하면 9시간 또는 10.4시간도 있다[11]). 태양의 자전 주기가 25일에 1회임을 고려하면 이는 매우 빠른 속도이다. 빠른 자전 속도 때문에 알타이르는 적도 부분이 극보다 20퍼센트나 더 불룩하게 튀어나온 회전타원체 모양을 하게 되었다.[10][12]
길이
파섹의 어원은 영어의 "parallax of one arc second"이다.
지구는 태양을 중심으로 1년에 한바퀴 씩 공전을 하고 있다. 이런 이유로 어느 한 시점에서 별을 관측했을 때 별에 의한 빛이 지구와 이루는 각도와 6개월 뒤 별을 관측했을 때 이루는 각도가 차이게 생기게 되고, 차이를 연주시차라고 한다. 아주 먼 거리에 있는 별들은 연주시차가 나타나기 어려운데, 이러한 별들을 기준으로 연주시차를 측정한다. 이 원리를 이용하여 별까지의 거리를 측정할 수 있는데 파섹(pc)은 이 원리가 적용된 길이의 단위이다. 1pc은 연주시차가 1"(초)일때 지구와 별까지의 거리로 정의된다.
파섹은 주로 태양계 밖의 다른 천체들과의 거리를 측정하는데 사용된다. 광도의 절대등급에도 파섹이 사용되는데, 절대등급은 모든 천체가 10 pc의 거리에 있다고 가정했을 때의 밝기이다.
1pc 은 미터법으로 대략 3.08567758×10m, 천문단위로는 2.06×10AU, 광년 단위로는 3.26LY를 나타낸다.
1000pc=1Kpc, 1000000=1Mpc으로 쓰인다.
1광년은 빛이 진공 속에서 1년 동안 진행한 거리를 뜻한다. 빛은 진공속에서 1초에 299,792,458m를 움직이므로 1년 동안에는 대략 9.46×10km를 움직이게 된다. 파섹(pc)과 같이 주로 태양계 밖의 천체의 거리를 측정하는데 사용된다.
1광년(1LY)는 미터법으로는 9.46×10m,천문단위로는 6.324×10AU, 파섹 단위로는 0.307pc을 나타낸다.
올레 뢰머
위의 그림에서 점 L은목성의 두 번째 구(지구에서 봤을 때 목성과 태양 사이 각도가 90도가 되는 시점)를 나타낸다. 뢰머는 관측자가 이오의 emergence를 두 번째 구(L)에서 볼 수 있고, 이오가 목성 한 바퀴를 도는데 42.5 시간이 걸린다고 가정하였다. 그 42.5 시간 동안, 지구는 LK 만큼 목성에서 멀어졌다. : 이는 뢰머에 따르면, 지구의 지름의 210배에 해당하는 거리이다. 만약 빛이 지구의 지름의 거리를 1초에 지나간다면, LK를 지나가는 데에는 3.5 분이 걸린다. 그리고 만약 이오가 목성의 궤도를 도는 주기가 'L'에서의 emergence와 'K'에서의 emergence 간의 시간 차로서 쓰였다면, 그 값은 실제 값보다 3.5분 길 것이다.
천구
지구가 자전축을 따라 서에서 동으로 23시간 56분에 한 바퀴 자전하기 때문에, 다음날 밤의 별들은 전날과 거의 비슷하게 다시 출현하지만 시간상으로 전날에 비하여 4분 빨리 뜨는 것으로 관측된다. 둘째 날 별들은 8분 빨리 뜨며, 셋째 날은 12분...이런 식으로 계속 어긋나게 된다. 이처럼 시계와 실제 자전 시간이 맞지 않는 이유는, 태양이 다른 별들처럼 천구상에 고정되어 있지 않고, 황도로 불리는 대원을 따라 매일 동쪽으로 1도씩 움직이기 때문이다.(1년에 360도 이동하며, 이를 태양의 연주 운동이라고 한다.) 1도 각도는 360도를 24시간이라고 가정했을 경우 4분에 해당되는 범위이기 때문에, 태양이 (예를 들어) 자오선 위에 되돌아 오게 하려면 매일 4분을 더해야 한다. 따라서 1 자전주기는 24시간으로 되는 것이다.(이는 평균값이고, 계절적인 편차를 무시한 값이다. 균시차를 참조)
시간
지구를 중심으로 한 하늘의 구면(球面)을 천구(天球)라고 한다. 항성이 천구에 달라붙어 있다고 하면 북극성을 중심으로 해서 별이 동쪽에서 서쪽으로 움직이는 것은 관찰자 입장에서 천구가 약 1일에 1회전의 속도로 돌기 때문에 생기는 것으로 볼 수 있다. 이 현상을 천구의 일주 운동(日周運動)이라고 한다. 천체의 회전은 지구가 자전하는 현상이므로 이 회전축은 지구의 회전축, 즉 지구의 북극과 남극을 관통하는 직선으로, 이 직선이 천구와 교차되는 점을 각기 하늘의 북극, 하늘의 남극이라 한다. 따라서 이 점들은 천구가 회전하여도 움직이지 않는다. 우리들의 머리 위에 있는 천구상의 점, 즉 천정(天頂)과 하늘의 북극을 연결하는 큰 원을 자오선이라 부른다. 이 자오선은 시간과 함께 얼마만큼 회전하였는가를 측정하는 기준으로 삼을 수가 있다. 시각을 정의하려면, 천구상에 있는 천체가 자오선을 지나 얼마만큼 회전하였는가를 표시하면 된다. 일상 생활에 가장 관계가 깊은 것은 태양이므로 태양의 시각(時角=천체와 하늘의 북극을 연결하는 큰 원과 자오선 사이의 각)의 크기로 시각(時刻)을 나타내면 시각을 생활 주기에 쉽게 연관지을 수 있다.
비둘기자리 뮤
뮤는 매우 빠르게 돌고 있으며 자전 주기는 1.5일에 불과하다(우리 태양은 반지름은 비둘기자리 뮤의 22퍼센트에 불과하나 자전 주기는 25.4일로 훨씬 더 길다). 이렇게 빠른 자전 속도는 비둘기자리 뮤처럼 젊고 푸른 별들의 보편적 특징이다.
광분
광분(光分, light-minute)은 길이의 단위이다. 1광분은 빛이 완전한 진공 속을 1분 동안 나아가는 거리로, 구체적인 값은 17,987,547,480미터(약 18Gm)이다. 광분은 광초에 기반하여 산출되는 값이기 때문에 앞의 값은 정확하다.
운동 (물리학)
빛의 속력은  299,792,458 m/s 이다. 빛의 속력(또는 c)는 질량이 없는 입자와 진공에서 그것과 관련된 장의 속도이며 에너지, 물질, 정보가 가질 수 있는 속력의 상한이다. 따라서 빛의 속력은 물리적 계의 최고 속력이라고 볼 수 있다.
인공위성
로켓(발사체)에 의해 대기권 밖의 궤도까지 올라간 인공위성이 계속 공전하기 위해서는 수평방향으로, 초속 7.9km 이상의 속도가 필요하다. 인공위성은 지구 밖으로 상당히 멀리 떨어져 나갈 수 있지만 지구의 중력 때문에 결국 지구 쪽으로 다시 되돌아오게 되며, 지구가 당기는 인력과 회전에 의한 원심력이 평형을 이루 어 '타원궤도'로 지구를 공전하게 된다. 그런데 속도를 더 크게 해서 어떤 한계를 넘으면 떨어져 나갔던 인공위성은 다시는 지구로 되돌아올 수 없게 된다. 이처럼 지구의 인력을 벗어나기 위한 속도를 '탈출속도'라 하며, 11.3km/sec 이상이 되어야 한다.
빛의 물리학
《빛의 물리학》은 EBS 교육방송의 6부작 다큐멘터리 텔레비전 프로그램이다. 《EBS 다큐프라임》을 통해 2013년 9월 23일 밤 9시 50분을 시작으로 2주에 걸쳐 방영하였다. 빛을 중심으로 상대성 이론과 양자 역학을 설명한다. 과학자 갈릴레오, 뉴턴, 맥스웰, 아인슈타인, 보어, 하이젠베르크의 일화에 더불어 상대성 이론과 양자 역학에 관한 내용 소개가 프로그램의 주를 이룬다. CERN, 보어연구소, 뉴턴 생가, 베른의 특허청 등 물리학사에서 중요한 공간을 화면에 담았다. 2년에 걸친 제작 기간 중 12개국에서 물리학사의 중요한 순간들을 재연했다는 평을 받았다. 서울대학교 과학사 및 과학철학협동과정의 홍성욱 교수가 프로그램의 자문을 맡았다.
마차 바퀴 현상
진정한 계속조명(태양에서 오는 빛 등) 아래에서 마차 바퀴 현상을 처음으로 목격한 사람은 Schouten이다. 그는 alpha, beta, gamma라고 부르며 개인의 스트로보스코피를 세 가지 형태로 구분했다. Alpha 스트로보스코피는 초당 8-12의 사이클에서 일어난다. 비록 “몇몇 요소[살]들이 정지된 것들을 넘는 장애물 경주를 하듯이 보인다.”고 하더라도, 바퀴는 정적으로 보인다. Beta 스트로보스코피는 초당 30-35의 사이클에서 일어난다. "패턴의 뚜렷함은 거의 사라졌다. 때로는 명확한 역회전이 희끄무레한 줄무늬 패턴으로 보인다". Gamma 스트로보스코피는 초당 40-100의 사이클에서 일어난다. "모든 요소 진동수에서 지속적인 희끄무레한 패턴이 일종의 떨리는 정지 속에 있는 것처럼 보인다는 것을 제외하면 디스크는 거의 균일해 보인다". Schouten은 역회전인 beta 스트로보스코피를 인간의 움직임을 해석하는 시각기관의 Reichardt 탐지기와 일치한다고 설명했다. 그가 사용한 살이 달린 바퀴의 패턴(방사형 격자)은 규칙적이기 때문에, 실제 회전을 위한 탐지기를 강하게 자극할 수 있을 뿐 아니라, 역회전을 위한 탐지기를 약하게 자극할 수 있다.
아리랑 2호
아리랑 2호는 685 km 상공에서 100분 만에 지구를 한 바퀴씩 돈다. 하루에 지구를 14바퀴 반씩 돌며 1회전마다 20분간 사진을 찍어 지구로 전송한다. 한반도는 2분 정도면 촬영이 가능하다.
뢰머의 빛의 속력 측정
1676년 올레 뢰머는 첫 번째로 빛의 속력을 정성적인 측정값으로 구했다. 뢰머는 덴마크 천문학자로서 천문학적 방법을 사용해서 빛의 속력을 측정하였다. 그는 목성의 위성 중 ‘이오’가 식(목성의 그림자에 의해 가려지는 현상)이 발생할 때, 지구가 공전궤도에서 가까이 있을 때가 멀리 있을 때보다 22분 빨리 나타난다는 것을 관측했다. 지구에서 봤을 때, 이오의 식은 두 가지 방법으로 관측이 가능한데, 이오가 보이다가 안 보일 때, 이오가 목성의 그림자 안으로 들어갈 때가 immersion, 이오가 안 보이다가 보일 때, 이오가 목성의 그림자에서 나올 때가 emergence인데, 지구에서는 목성이 가로막기 때문에 동일한 식의 immersion과 emergence를 동시에 볼 수 없다. 충의 위치에서는 둘 중 어느 것도 보지 못 한다. 목성이 충의 위치에 있을 때부터 4달이 지난 후(L부터 K까지)부터는 이오의 emergence를 볼 수 있고, 충의 위치에서 4달 전(F부터 G까지)는 이오의 immersion을 볼 수 있다. 이 시기가 아닌 5~6달은 식을 관찰할 수 없는데, 지구와 목성이 적절한 위치에 있더라도 지구의 어떤 지역에서는 이오의 식을 볼 수 없다. 이를 통해 그는 빛이 유한한 속력으로 이동한다고 결론내릴 수 있었고, 빛이 지구 궤도의 지름을 가로지르는 데 22분(실제로는 16분 36초)이 걸린다는 것을 측정했다. 뢰머는 규모의 비교 증명(빛의 속력이 ‘지구 지름/1초’보다 훨씬 크다고 결론)과 누적 효과(빛의 유한한 속력의 영향이 많은 관측들을 통해 늘어날 것; 프랑스 과학 아카데미에서 발표) 등을 이용해서 이것이 빛이 지구에 오는 동안 지구가 공전하여 생기는 거리(지구가 목성과 가까워 질 때의 거리와 멀어질 때의 거리 차이)의 차이 때문이라고 예측하고 여러 번의 시행착오와 관측 결과를 이용하여 빛의 속력을 약 212,000 km/s으로 측정하였다. 뢰머는 자신의 방법을 공식적으로 서술한 적이 없지만, 그의 계산은 ‘지식인의 잡지’의 뉴스보도와 1676년 8월 22일 카시니의 발표로 알 수 있다. 이 값은 오늘날의 측정값인 2.997925×10 m/s와 비교하였을 때 오차(약 26%)가 상당하지만, 최초로 빛의 속력을 정밀하게 측정했다는 것에 큰 의의를 가진다.
마차 바퀴 현상
스트로보 조건는 회전하는 바퀴의 가시성이 일련의 짧은 사건으로 나누어지게 한다. 짧은 사건에서 바퀴의 움직임은 눈에 보이지 않는 더 긴 사건에 의해 방해받기에, 움직임이 없어지거나(영화 카메라의 경우) 최소(스트로보스코프의 경우)이다. 짧은 사건은 통상적으로 프레임이라고 불린다. 영화 카메라는 일반적으로 초당 24프레임(유럽 기준은 25프레임, 북미 기준은 29.97프레임)을 촬영한다. 표준 텔레비전은 초당 59.94개 또는 50개의 이미지(비디오 프레임은 엇갈리게 짜여 있는 것처럼 보이는 두 개의 독립적 이미지이다.)를 출력한다. 스트로보스코프는 일반적으로 자신의 주파수를 어떤 값에도 맞출 수 있다. 기체방전등(네온, 수은, 나트륨, 형광등 등) 같은 교류전류를 이용해 일시적으로 조절된 인공조명은 전력선의 주파수의 2배(예를 들면, 주파수가 50인 선에서는 초당 100회)로 깜빡인다. 전류가 순환할 때마다, 전기는 2번씩 정점(한 번은 양의 전압, 한 번은 음의 전압)에 달하고, 2번씩 0에 달한다. 그에 따라 빛의 출력이 달라지게 되고 이 모든 상황에서 사람은 스트로보 조건 아래에서 회전하는 바퀴를 보게 된다.
빛
기원전 5 세기에서, 엠페도클레스는 모든 것이 네 가지 요소로 구성되었다고 한다. 불, 공기, 흙과 물. 그는 아프로디테가 4가지의 요소로 사람의 눈을 만들 었다고 믿었다. 사실이라면, 다음 하나는 밤에 단지뿐만 아니라 낮에는 볼 수 있었다. 그래서 엠페도클레스는 태양과 같은 소스에서 눈에서 광선과 광선 사이의 상호 작용을 가정했다. 약 300 BC에서, 유클리드는 가정 하였다. 빛이 직선으로 여행하는 것과 그는 반사의 법칙을 묘사하고 수학을 공부하였다. 그는 눈이 눈으로부터의 빔의 결과, 그는 어떻게 빛이 도달하고 만약에 그의 눈알 감으면 어떻고 밤에 눈을 열면 어떠할지 궁금해 했다. 물론 눈에서 빔이 무한대로 빠르게 이동하면 문제가 되지 않는다. 기원전 55 년, 루크 레셔는 그리스의 원자론의 아이디어에 대해 썼다. 빛 과 태양의 열은 그들이 꺼지기 전 까지에는 원자로 구성 되어있다. - 우주의 본질에 나중에 입자 이론과 유사에도 불구하고 루크 레셔의 견해는 일반적으로 인정되지 않았다. 프톨레마이오스 (C. 2 세기)는 그의 책 광학에서 빛의 굴절에 대해 썼다.
라이트 판타스틱
1919년, 개기일식이 일어났고, 아서 에딩턴이 이끄는 영국 최고의 천문학자들이 최고급 망원경과 촬영 장비로 무장해 아프리카와 브라질로 가서 아인슈타인의 우주와 시간에 관한 엄청난 생각이 맞는지 보이고자 하였다. 비교와 정교한 계산을 하는데 몇 달이 걸렸지만, 1919년 11월에 개최된 영국 왕립 천문 협회 모임에서 에딩턴과 그의 동료들은 이렇게 말할 수 있었다: “우리의 사진들은 아인슈타인이 의심의 여지가 없이 옳다는 것을 증명합니다.” 별의 위치의 작은 이동이 세상을 바꿔놓은 것이다. 갑자기, 진짜 하룻밤 사이에 아인슈타인은 세계의 유명인사가 되었다. 혁명적인 발견이 발표되는 순간, 빛에 대한 새로운 과학은 언론의 중심에 놓여졌고, 빛의 물리학은 세계적 행사로 만들어졌다. 하지만 무엇보다도, 아인슈타인이 한 것은 3000년간 인류가 빛에 대해 가져온 생각을 뒤엎은 것이었다. 고대 그리스인부터 9세기 아랍인들, 중세의 스님들부터 아이작 뉴턴, 갈릴레오에서 맥스웰까지 모든 철학자들은 빛은 직진한다는 사실을 의심의 여지 없이 받아들이고 있었다. 아인슈타인은 이것마저 틀렸다는 것을 보여주었다. 즉, 아인슈타인의 말처럼 빛은 기하학적으로 직선을 따라 이동하지는 않지만, 휜 공간과 시간을 통해 이동한다는 것이었다.
자전 주기
자전 주기(rotation period)는 한 천체가 배경의 별들을 중심으로 자전축을 기준하여 한 바퀴 회전하는 데 걸리는 시간이다. 이는 태양시와는 다른 개념이다. 태양시는 공전 주기 중 1일에 해당하는 부분을 맞추기 위해 추가 시간을 더한 것이다. 또한 자전 주기는 항성시와도 다르다. 항성시는 이름과는 달리 항성들을 기준으로 하고 있지 않으며, 대신 천구를 천천히 가로지르는 북방 춘분점을 기준으로 하고 있다. 이와 같은 세차 운동 요소 때문에 지구의 자전 주기와 항성시는 매일 8.4밀리초가 차이난다.
은하수
천문학자들은 우리은하가 약 630 km/s의 속도로 움직이고 있다고 믿는다. 만약 은하가 600 km/s로 움직이면, 지구는 하루에 5천 184만km 움직이고 1년에 189억km 보다 더 이동한다. 이는 명왕성과 가장 가까울 때의 거리의 약 4.5배이다.
글리제 581 g
글리제 581 g는 어머니 별에서 0.146 천문 단위 떨어져 37일에 1회 공전한다. g의 질량은 지구의 3.1 ~ 4.3배에 반지름은 지구의 1.3 ~ 2.0배일 것이다(다만 g가 암석으로 이루어져 있다면 반지름은 지구의 1.3 ~ 2.0배, 물과 얼음으로 구성되어 있을 경우 지구 반지름의 1.7 ~ 2.0배일 것이다). 다만 질량으로 볼 때 g는 표면이 딱딱한, 암석 행성일 가능성이 많다. 글리제 581 g의 표면 중력은 지구의 1.1 ~ 1.7배로, 지구보다 짙은 대기를 표면에 붙잡아 둘 수 있다.
은하수
태양의 궤도는 거의 타원이고, 은하 나선 팔과 균일하지 않은 질량 분포 때문에 섭동을 가진다고 생각된다. 게다가, 태양은 은하면과 비교하여 궤도에 대해 약 2.7배 상하로 진동한다. 이것은 간단한 조화진동자가 감폭하는 기간 없이 작동하는 방법과 매우 유사하다. 이 진동은 종종 지구에서의 대멸종 기간과 동시에 일어난다. 짐작컨대, 은하 면 가까이의 별들의 높은 밀도가 더 잦은 충돌 사건을 일으킨다.
태양계가 한 번 공전하는 데에는 2억 2천 5백만~2억 5천만년 정도 걸린다. 그래서 태양은 일생동안 20~25번 공전할 것으로 생각된다. 은하의 중심에 대한 태양계의 공전 속도는 약 220 km/s이다. 이 속도로, 태양계는 1광년을 이동하는 데 대략 1,400년이 걸리고 1AU를 이동하는 데 8일이 걸린다.
킬로그램
현재 7개의 SI 기본 단위 가운데 시간(s)·길이(m)·전류(A)·온도(K)·물질량(mol)·광도(cd) 등 6개 단위는 모두 물리적 원리를 바탕으로 정의되어 있는데 반하여, 질량(kg)만이 유일하게 인공적으로 만든 원기를 표준으로 삼고 있다. 하지만, 인공적으로 만든 원기를 표준으로 삼을 경우 인공 원기의 물리적 특성이 변할 수 있다는 문제점이 발생한다. 1kg의 기준이 바뀌면 질량과 관련된 물리량의 정의도 덩달아 바뀌게 된다. 실제로 국제도량형국(BIPM)은 2007년 "kg 원기의 질량이 50㎍(마이크로그램) 줄었다."고 밝혔다.[1][2] 과학자들이 kg의 정의를 재정립하려는 이유가 바로 여기에 있다. 인공적으로 만든 인공 원기를 대체하여 kg 표준을 재정립하기 위해 국가간에도 '1kg 표준 정의'를 두고 치열한 대립이 발생하고 있다.[2] 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 다음의 두 가지 방식으로 kg의 정의를 재정립하려는 국제적인 움직임이 있다. 첫째, 1kg짜리 실리콘 구를 만든 뒤 그 안에 있는 원자 수를 세어 이를 질량으로 환산하는 일명 '아보가드로 프로젝트(Avogadro project)' 방식과 둘째, 플랑크 상수를 사용하여 전기력을 중력으로 환산하는 소위 '와트 저울(Watt balance)' 방식으로 kg을 재정의하는 방안 등이 논의되고 있다.[1][2] 한국은 현재 미국, 프랑스 등이 연구하고 있는 '와트 저울' 방식을 지지하고 있다.[3]
태양계의 형성과 진화
태양계는 우리 은하 중심부에서 약 3만 광년 떨어진 곳을 원형 궤도를 그리면서 홀로 공전하고 있다. 태양계의 공전 속도는 초속 220킬로미터이다. 태양계가 은하 중심부를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간(1은하년)은 약 2억 2천만~2억 5천만 년이다. 따라서 태양계는 태어난 이후 지금까지 은하를 18번 돈 셈이 된다.
수성
수성의 궤도는 100년 당 대략 5600 각초만큼 근일점이 이동한다. 뉴턴 역학에 따르면 이는 100년에 5567 각초여야 하는데, 20세기 초 일반 상대성 이론이 등장하기 전까지는 이 33 각초의 차이를 설명할 방법이 없었다.
빛의 속력
1676년 올레 뢰머는 첫 번째로 빛의 속도를 정성적인 측정값으로 구했다. 뢰머는 덴마크 천문학자로서 천문학적 방법을 사용해서 빛의 속도를 측정하였다. 그는 목성의 위성 중 ‘이오’가 식(목성의 그림자에 의해 가려지는 현상)이 발생할 때, 지구가 공전궤도에서 가까이 있을 때가 멀리 있을 때보다 22분 빨리 나타난다는 것을 관측했다. 지구에서 봤을 때, 이오의 식은 두 가지 방법으로 관측이 가능한데, 이오가 보이다가 안 보일 때, 이오가 목성의 그림자 안으로 들어갈 때가 immersion, 이오가 안 보이다가 보일 때, 이오가 목성의 그림자에서 나올 때가 emergence인데, 지구에서는 목성이 가로막기 때문에 동일한 식의 immersion과 emergence를 동시에 볼 수 없다. 충의 위치에서는 둘 중 어느 것도 보지 못 한다. 목성이 충의 위치에 있을 때부터 4달이 지난 후(L부터 K까지)부터는 이오의 emergence를 볼 수 있고, 충의 위치에서 4달 전(F부터 G까지)는 이오의 immersion을 볼 수 있다. 이 시기가 아닌 5~6달은 식을 관찰할 수 없는데, 지구와 목성이 적절한 위치에 있더라도 지구의 어떤 지역에서는 이오의 식을 볼 수 없다. 이를 통해 그는 빛이 유한한 속도로 이동한다고 결론내릴 수 있었고, 빛이 지구 궤도의 지름을 가로지르는 데 22분(실제로는 16분 36초)이 걸린다는 것을 측정했다. 뢰머는 규모의 비교 증명(빛의 속력이 ‘지구 지름/1초’보다 훨씬 크다고 결론)과 누적 효과(빛의 유한한 속도의 영향이 많은 관측들을 통해 늘어날 것; 프랑스 과학 아카데미에서 발표) 등을 이용해서 이것이 빛이 지구에 오는 동안 지구가 공전하여 생기는 거리(지구가 목성과 가까워 질 때의 거리와 멀어질 때의 거리 차이)의 차이 때문이라고 예측하고 여러 번의 시행착오와 관측 결과를 이용하여 빛의 속력을 약 212 000 km/s으로 측정하였다. 뢰머는 자신의 방법을 공식적으로 서술한 적이 없지만, 그의 계산은 ‘지식인의 잡지’의 뉴스보도와 1676년 8월 22일 카시니의 발표로 알 수 있다. 이 값은 오늘날의 측정값인 2.997925*10^8 m/s와 비교하였을 때 오차(약 26%)가 상당하지만, 최초로 빛의 속력을 정밀하게 측정했다는 것에 큰 의의를 가진다. 뢰머가 쓴 논문들은 1728년 코펜하겐에서 불이 났을 때 대부분 없어졌지만, 1668년부터 1768년까지 발생한 60번의 이오 식의 관측결과를 담고 있는 한 개의 논문은 불타지 않았다. 뢰머는 1677년 9월 30일에 1671년부터 1673년의 관측 자료가 그의 계산의 기초를 만들었다고 하위헌스에게 편지를 썼다. 하위헌스의 Opticks(1704) 책을 보면 아이작 뉴턴이 뢰머의 빛의 속력 계산값을 기록했고, 태양으로부터 지구까지 빛이 이동하는 데 “7~8분”이 걸린다고 했다. 뉴턴은 뢰머의 식 현상의 그림자가 색을 띤다는 것에 대해 의문을 가졌고, 다른 색의 빛이 같은 속도로 이동한다고 결론지었다.
라이트 판타스틱
그 시대를 살펴보면, 세상의 가장 근본적인 것을 찾기 위해 [[광학]]을 따라왔으며 모든 기술적인 것들이 [[원자]]를 하나하나 해체시켰다. 과학사에서는 지금까지의 물리적인 개념을 전부 바꿔놓을 [[과학]]에 대해서 아무도 알아채는 사람이 없었는지 아이러니로 남아있다. 19세기 말 유럽과 세계의 과학자들은 물리가 해야 할 일은 끝났다고 믿었다. 모든 기본적인 문제는 풀렸다고 생각했다. [[전기]]를 다루고 [[빛]]을 알며 [[자석]]을 조절할 수 있었다. 게다가 [[공학]]과 [[열역학]]의 문제까지 조절할 수 있었다. 이제 [[물리학]]에서 새로운 [[법칙]]을 찾아내기 보단 좀 더 자세한 [[관측]]을 하는데 신경 썼다. 그 중 하나가 [[전구]]의 [[생산성]]에 대한 연구이다. [[전구]]의 경제적인 문제를 따질 때 매우 중요한 문제였다. [[전구]]에 공급되는 [[전력]]과 [[빛]]의 세기는 유럽 사회의 경제에서 매우 중요한 분야였다. [[전기]] 조명과 [[전력]]의 문제를 해결한다는 것은 전세계적으로 큰 돈을 벌어들일 수 있음을 뜻했다. [[공업사회]]에서 생각하는 문제들은 [[과학]]에서는 매우 사소한 것 같았다. 그저 최소의 [[전력]]으로 최대의 밝기만 얻어내면 되었다. 그래서 과학자들에게 계산을 부탁했다. 과학자들은 [[수학]]적인 방법을 통해 [[철심]]의 온도를 올리기 위해 필요한 [[전기]] 에너지량과 [[철심]]에서 나오는 [[빛]]의 양의 관계를 계산하려 했다. 하지만 아무도 이 관계가 앞으로 이론적으로 엄청난 문제가 될 줄은 몰랐다. [[물리학]]적으로나 [[이론]]적으로는 별로 중요하지 않게 보였기 때문이다. 하지만 이 문제에 대해 [[막스 플랑크]]는 조금 달랐다.
[[플랑크]]는 [[맥스웰]]의 방정식을 유심히 살펴보았다. 그리고 거기에서부터 [[빛]]과 [[에너지]]의 관계를 찾아보았다. 결과는 [[에너지]]와 [[열]]을 주면 주는 대로 [[복사]]가 일어나야만 했다. [[맥스웰]]의 방정식에서는 [[에너지]]의 [[준위]]가 연속적이라고 했다. 만약 [[열]]을 계속 준다면 끝없이 [[에너지]]는 증가해야 한다. 그리고 [[핵분열]]이 일어나게 된다. 하지만 이것은 사실이 아니다. [[철심]]을 그냥 [[불]] 속에 넣어 내버려 두면 처음에 그것은 뜨거워지며 붉은 색으로 변하게 된다. 그리고 [[주파수]]가 커지면서 푸른색, 결국 하얀색으로 변할 것이다. 하지만 [[물질]]은 [[열]]을 얼마나 받는 [[핵분열]]을 통하여 폭파하지는 않는다. [[맥스웰]]의 이론의 추측이 틀린 것이다. [[플랑크]]가 이 실수를 바로잡기 위해 연구를 했다. 그는 직관적으로 새로운 개념을 내놓는데, [[빛]]이 [[파동]]이라서 [[물질]]을 계속 뜨겁게 한다면 계속 [[빛]]을 방출하지 않을 이유가 없다고 생각했다. 그 [[이론]]을 증명하기 위해서 [[톰슨]]과 비슷한 고민을 했다. [[톰슨]]은 [[음극선]]이 [[파동]]인지 [[입자]]인지 결정해야 했다. [[플랑크]]는 이에 대해 [[톰슨]]과 다른 결론을 냈다. 그는 [[빛]]이 상황에 따라서 [[파동]]처럼 행동해 [[파동]]의 [[성질]]을 보여주고 가끔은 [[입자]]의 [[성질]]을 보여서 [[입자]]처럼 행동한다고 말했다. 조금 시간이 지나서 이는 한 가지 새로운 아이디어로 합쳐진다. 이 아이디어가 현대 [[물리학]]의 기초가 된다. 바로 [[빛]]이 상황에 따라서 자신의 [[성질]]을 바꾼다는 것이다. 많은 물리학자들이 기 문제를 해결하려고 했다. 그리고 [[빛]]의 [[분열]] 현상을 이해하는 것을 그들의 목표로 삼았다. [[물리학]]의 모든 것이 이 [[현상]]을 설명하기 위해 집중되었고 [[과학]]의 창의적인 시대가 다가오게 된다. 바로 [[양자 물리학]]의 시대가 도래한 것이다. [[플랑크]]가 [[빛]]을 통해서 새로 발견한 그의 해석은 [[물질]]의 기본을 전부 다시 생각하게 되었다. 그리고 [[입자]]세계를 다시 재주목하여 여태까지 없다고 생각되던 [[입자]]들도 다시 찾게 되었다. [[톰슨]]의 발견을 통해서 [[전자]]가 [[양자]]와 [[중성자]]처럼 새로운 [[입자]]로 발견되었다. 급속도로 커진 관심에 [[원자]]의 새로운 모양을 제시하게 되었다. 마치 [[태양계]]처럼 [[중성자]]가 [[양성자]]가 [[핵]]과 같은 역할을 하며 [[전자]]들이 [[행성]]처럼 주변을 도는 것이다. 하지만 이 [[원자]]가 [[에너지]]를 가진다는 점이 흥미로웠다. [[원자]] 자체가 무한한 [[에너지]]의 [[공급원]]이다. 이런 [[원자 물리학]]은 [[핵융합]]을 가능하게 했다. 엄청난 [[에너지]]의 발현이 가능해진 것이다. 이후 [[빛]]의 성질에 관한 시선이 달라졌다. [[빛]]의 [[불확정성]] 때문에 정밀한 순서에 따라 움직이던 [[역학체계]]가 변하게 되었다. [[빛]]은 [[파동]]과 [[입자]]의 성질을 동시에 지니고 있다. 이 개념은 우리가 생각하던 세상을 바꾸어 놓았다. 하지만 아이러니 하게도 더 많은 것들에 의문을 가지게 되었다. 모르는 것이 늘어난 것이다.
밀란코비치 주기
지구의 공전 궤도는 타원형이다. 이심률은 타원이 원에서 얼마나 찌그러져있는지를 나타내는 척도이다. 지구 공전 궤도의 모양은 시간에 따라 거의 원형(0.005의 낮은 이심률)에서 완만한 타원 모양까지(0.058의 높은 이심률) 변화하고 평균 이심률은 0.028이다. 이 변화에 있어서 가장 주요한 요인이 410,000년의 주기로 이심률을 ±0.012만큼 변화시킨다. 또 다른 요인들은 95,000년에서 125,000년 주기를 가지고 (공명 주기 400,000년), 대략적으로 100,000년 주기와 맞는다. 현재의 공전 궤도 이심률은 0.017이다.
활동일 주기
인간의 경우, 리듬에 영향을 주는 빛의 수준은 실내의 인공적인 빛보다는 보통 더 높다. 한 연구에 의하면 생체 주기 체계를 자극하는 빛의 세기는 망막을 자극하는 1000lux 정도라고 한다. 빛의 방향 또한 생체 주기에 영향을 미칠 수 있는 것으로 보인다. 하늘과 같이 위에서부터 오는 빛은 아래에서 눈으로 오는 빛보다 더 강한 영향력을 미친다고 한다. 
고유운동
1광년 떨어진 천체의 연간 1초각 고유 운동은 초당 1.45킬로미터의 횡단속도에 해당한다. 바너드 별의 고유 운동은 초당 90킬로미터이며, 시선 속도는 초당 111킬로미터이다. 여기서 도출한 실제 운동은 초당 142킬로미터에 이른다. 진운동(true motion) 또는 절대 운동(absolute motion)은 더욱 재기 힘든데, 그 이유는 진횡단속도(true transverse velocity)는 고유 운동에 거리를 곱한 값이기 때문이다. 다시 말하면 실질 속도값은 거리값에 좌우되며, 일반적으로 측정하기가 힘들다. 현재 태양 근처 가까운 별들 중 태양에 대하여 가장 큰 속도로 움직이는 별은 울프 424로, 초당 555킬로미터에 이른다.
희귀한 지구 가설
물론 은하 중심을 도는 태양의 궤도는 거의 완벽하게 원에 가까우며 1 공전주기는 2억 2600만년으로 은하의 1 자전주기와 거의 일치한다. 그러나 카렌 마스터스는 태양의 궤도가 1억 년마다 주(主) 나선팔을 통과한다고 계산했다. 반대로 희귀한 지구 가설에서는 태양은 탄생 이후 나선팔을 통과한 적이 없다고 가정하고 있다.
니콜라우스 코페르니쿠스
고대 그리스의 철학자들은 지구를 중심으로 하늘의 천체들이 등속 원운동을 한다고 믿었다. 왜냐하면 원운동은 시작도, 끝도 없이 영원히 계속될 수 있다고 생각했기 때문이다. 그러나 이런 이론적 요구를 실제로 만족시키기는 매우 어려웠다. 우선 태양의 궤도가 문제였다. 사계절의 길이는 사람들이 생각한 것처럼 각각 약 91.25일이 아니라, 봄(춘분부터 하지까지)은 92.75일, 여름(하지부터 추분까지)은 93.75일, 가을(추분부터 동지까지)은 89일로 각각 다르다. 이를 통해 우리는 처음의 가정을 부정하여 태양의 운동 속도가 일정하지 않거나 태양의 궤도면이 지구를 중심으로 하지 않을 수도 있다고 추측해 볼 수 있었다.
1000 피아치아
이 소행성의 반지름은 약 24 킬로미터이며, 2001년 로버트 D. 스티븐스는 1000 피아치아의 광도곡선을 분석하여 이 천체가 9.47시간에 1회 자전하고 있음을 밝혀냈다.
라이트 판타스틱
티코는 1577년 11월 13일에 관측하는 도중 그의 머리 위로 [[혜성]] 하나가 하늘을 가로질러가는 것을 보았다. 티코는 그 관측에 매료되어서 밤마다 혜성의 위치를 집요하고 꼼꼼하게 측정하며 추적했다. 티코는 그 때는 몰랐지만 이것은 위험한 자료, 신이 창조한 우주의 자연에 도전하는 자료였다. 교회는 신이 지구를 우주의 중심에 놓았다는 것이 절대적 사실이라고 주장했는데, 그 주장에 따르면 그 중심의 주변에는 여러 큰 수정으로 이루어진 천구들이 있고 [[달]], [[태양|해]], [[행성]]들, 그리고 마지막으로 [[별]]들을 거기에 위치해야 했다. 이 수정 천구는 뚫을 수 없으며, 어느 것도 이것을 통과할 수 없다고 했다. 이 모든 것들에 티코의 혜성이 도전장을 내밀게 되었다. 하늘에 혜성이 움직이고 있다는 것을 알았지만, 수정 천구가 있기 때문에 혜성은 그것을 통과해 움직일 수 없었다. 그러면 혜성은 달보다도 훨씬 더 지구와 가까이 있어야한다. 혜성이 하늘을 가로질러가자, 티코는 그 움직임을 정확히 측정하여 최초로 지구로부터의 혜성의 거리를 계산할 수 있게 되었다. 티코가 이용한 방법은 [[시차]]라고 하는 빛의 성질에 기반을 둔 것인데, 이 기술은 항해사들 사이에서 흔히 쓰이는 기술이었다. 하지만 이것은 티코가 본 것과 달랐다. 그가 본 것은 별들을 배경으로 하여, 굉장히 천천히 움직이는 혜성이었다. 이것이 의미하는 바는 하나 밖에 없었다.
빛의 속력
그 후 그는 에드워드 몰리와 합작하여, 에테르 바람에 의한 간섭무늬의 변화를 측정할 수 있을 정도로 정교한 실험장치를 제작하였다.[18] 그들의 실험에서는 광선이 긴 팔(arm)을 앞 뒤로 반사하여 여러 번 왕복하게 설계되어 총 경로가 11 m가 되도록 하였다. 광선이 11 m 이동하면 이론적으로 간섭무늬의 변화가 주름 한 개의 0.4배의 크기만큼 나타나야 한다. 이를 보다 쉽고 정확히 측정하기 위해서, 실험은 열과 진동의 효과를 최소화할 수 있는 벽돌로 된 빌딩 지하의 폐쇄된 방에서 이루어졌다. 그리고 보다 진동에 의한 오차를 줄이기 위해 수은으로 채운 욕조에 대리석을 띄워 그 위에 실험장치를 설치하였다. 이 장치는 간섭무늬 한 개의 주름의 1/100배 크기의 변화를 측정할 수 있을 정도로 정교하였다.
마이컬슨-몰리 실험
지구가 공전궤도를 빛의 속도의 10,000분의 1의 속력으로 운동하므로, 측정된 빛의 속력의 차는 꽤 작을 것으로 예상되었다. 1800년 대 중반에 일부 물리학자들이 빛의 속도 차를 측정하려고 시도하였지만, 이 작은 물리량을 측정하기에 요구되는 정교함을 가진 실험 장치가 없었다. 예를 들어 피조-푸코(Fizeau-Foucault) 장치는 빛의 속력을 5%의 오차범위 내에서 측정할 수 있지만, 이는 에테르 바람을 측정하기에는 정확도가 많이 부족하였다.
조석
매일 오르내리는 조석으로 많은 에너지가 소모되며 소모된 에너지는 열로 전환된다. 소모되는 에너지는 전부 자전하는 지구로부터 오는 것인데, 조석으로 인한 마찰이 지구의 자전 속도를 한 세기에 수백 분의 일 초 정도 늦춘다. 이처럼 작은 시간도 오랫동안 계속되면 무시하지 못한다. 산호초와 대합의 일일 성장선을 연구하는 지리학자들은 하루의 길이가 점점 더 길어지고 있다고 하며 언젠가는 일 년의 날 수가 줄어들 것이라고 추측하고 있다. 3억 5,000만 년 전에는 하루의 길이가 22시간에 일 년이 400일 내지 410일이었을 것이며, 2억 8,000만 년 전에는 22.5시간에 390일이었다는 증거들이 발견되고 있다.
토성
다른 유체 천체와 마찬가지로 토성 표면에 보이는 구조들은 위도에 따라 다른 속도로 행성을 일주한다. 속도 차이에 따라 계(系:) I, II로 나눌 수 있다. 계 I은 공전 주기 10시간 14분 00초로 지구 시간 1일에 844.3도 회전하며 ‘적도 지역’(남방 적도대의 북쪽 경계면부터 시작하여 북방 적도대의 남쪽 경계면까지 미치는 부분)이 여기에 해당된다. 계 I 지역을 뺀 나머지 부위는 같은 속도로 자전하며 이를 계 II라고 부른다. 계 II는 공전 주기 10시간 39분 24초로 지구 시간 1일에 810.76도 회전한다. 보이저 호 플라이바이 때 행성으로부터 방출된 전파에 기반하여, 새로운 지역 계 III를 정의할 수 있다. 이 지역의 공전 주기는 10시간 39분 22.4초로 지구 시간 1일에 810.8도 회전한다. 계 II와 III의 물리적 수치는 매우 비슷하다. 그러나 토성 내부 물질들의 정확한 자전 주기는 제대로 밝혀지지 않았다. 2004년 카시니 호는 토성에 접근하면서 토성의 전파 자전 주기가 10시간 45분 45초(± 36초)로, 인식 가능할 정도로 느려졌음을 확인했다.[5] 이러한 변화의 원인은 알려져 있지 않다. 종전에는 변화 원인을 토성의 자전 속도 변화 때문이라기보다는 전파원이 토성 내부 다른 위도로 이동, 각기 다른 공전 속도로 행성을 돌기 때문인 것으로 추측했다.
빛의 속력
측정된 운동 값은 항상 관찰된 오차보다 항상 작았다. 근대 실험들은 두 방향의 빛의 속도는 6 nm/s 안으로는 등방하다는 것을 가리키고 있다.[19] 이 실험 때문에, 헨드릭 로렌츠는 에테르를 통하는 어떤 기구의 운동이 그 기구로 하여금 운동방향으로 그 길이가 축소하게 만든다 생각하였고, 더 나아가 그는 운동하는 계의 시간 변수 또한 그에 의해 바뀌어야 된다고 예상했다. 이는 로렌츠 변환의 첫 걸음이었다.
대량절멸
생물의 멸종이 주기적이라는 생각을 한 충돌론을 주장하는 학자들은 충돌의 원인을 태양계와 우리 은하계의 운동에서 찾았다. 그 하나가 네메시스라 부르는 태양의 연성이나 해왕성 부근에 있는 태양계의 열 번째 행성인 행성 X의 존재이다. 별은 보통 두 개가 함께 돌므로 태양의 연성인 또 다른 별도 생각할 수 있다. 또 명왕성궤도 밖의 행성도 상상할 수 있다. 이 가상의 별들은 크기가 작으며 궤도의 이심률이 아주 큰 타원궤도를 돈다고 생각되었다. 두 번째 충돌원인이 바로 태양계의 운동이다. 태양계는 반지름이 5만 광년인 우리 은하계의 중심에서 약 3만 광년 떨어져 은하계의 중심을 반 시계 방향으로 초속 220 km로 공전해 약 2억 3천만 년에 한 번 공전하는 것으로 알려져 있다. 이 때 태양계는 약 6천3백만 년에서 6천7백만 년의 주기를 가지고 은하계의 장축면의 아래 위를 진동 한다. 현재는 태양계가 장축면에 가까이 있다. 충돌론자들은 네메시스나 행성 X가 태양의 부근을 지날 때 소행성이나 혜성 등 작은 천체물체들이 만유인력에 의해 지구로 끌려와 지구에 부딪친다고 가정했다.
천체에는 소행성, 혜성, 운석, 유성 등 지구에 부딪칠 물체는 많이 있으며 실제 부딪친다. 예컨대 1908년 6월 30일 반지름 수십 m 크기의 운석으로 보이는 외계물체가 시베리아 퉁구스카 상공에서 폭발해 반지름 50 km 내에 있던 엄청난 숫자의 나무가 일거에 쓰러지고 수많은 동물들이 타 죽은 일이 있었다. 당시 560 km 떨어진 시베리아 횡단철도에서 충돌소리가 들렸다고 한다. 그 위력은 약 12 메가톤의 TNT에 해당돼 대단히 큰 수소폭탄 한 개의 위력과 맞먹는 것이다. 1945년 8월 6일 일본 히로시마에 투하된 원폭의 위력이 12,500 톤의 TNT에 해당되므로 퉁구스카 상공에서 터진 물체의 위력은 그의 약 1,000 배에 해당된다. 1994년 여름 목성에 충돌했던 슈메이커-레비혜성 같은 혯성지구에 충돌할 수도 있다고 상상할 수 있다. 슈메이커-레비의 충돌현상이 지구에서 관찰되었을 정도이니 그 위력은 상상을 넘어선다. 달의 표면에 보이는 수많은 충돌자국은 상당부분이 외계물체의 충돌흔적으로 믿어진다. 지구의 표면에 있는 충돌흔적들은 주로 물과 생물의 작용으로 침식되었으나 달의 표면에는 침식현상이 없어 그대로 남아있다. 그러므로 주기적인 외계물체 충돌론은 더욱 설득력 있게 들린다. 지금까지 네메시스나 행성 X가 발견되지는 않았다. 그러나 그렇다고 그들을 가정한 가설이 틀린다고도 하기 어렵다. 앞으로 발견될 수도 있고 다른 별이 있을 수 있기 때문이다.
협정 세계시
협정 세계시는 그레고리력의 표기를 따른다. 율리우스일을 함께 사용하기도 한다. 1일은 24시간으로 나뉘며, 1시간은 60분으로 나뉜다. 1분은 60초로 나뉘는 것이 보통이나 약간은 가변적이다. 협정 세계시의 하루는 보통 86,400 SI 초이다. 그러나 지구의 자전 주기가 일정하지 않기 때문에 세계시 UT1과 0.9초의 차이가 생길 때 협정 세계시에서는 하루의 마지막 1분을 59초나 61초로 해서 이 차이를 수정한다. 이렇게 수정되는 초를 윤초(閏秒)라 한다.
광초
광초(光秒, light-second)는 길이의 단위이다. 1광초는 완전한 진공 속을 빛이 1초 동안 나아가는 거리이며 구체적인 수치로는 299,792,458미터(약300Mm)이다. 1983년 기준으로, 광초에 기준하여 1미터를 계산했기 때문에 이 값은 정확하다고 말할 수 있다.
광명성 1호
북한은 1998년 8월 31일 발사된 ‘광명성 1호’가 지구로부터 최단 218.82 km, 최장 6,978.2 km의 타원궤도를 165분 6초 주기로 돌고 있으며, ‘김일성 장군의 노래’ 등을 모스 부호 27 MHz로 전송하고 있다고 주장했다. 또 북한 언론매체들은 광명성 1호가 9월 13일 100번째 지구를 돌았으며 10월 3일 새벽 수많은 사람들이 평양 상공을 지나가는 광명성 1호를 목격했다고 보도하기도 했다. 그러나 국제 사회는 인정하지 않는다.
세차 운동
지구도 회전하는 강체로 볼 수 있기 때문에 세차 운동이 생긴다. 지구는 극반지름에 비해 적도반지름이 조금 더 큰 회전타원체 모양을 하고 있다. 부풀어 오른 부분을 벌지(bulge)라고 한다. 거리가 멀어질수록 작아지는 중력의 특성 때문에 태양의 중력은 태양을 향한 쪽 벌지에서 더 크게 작용하게 된다. 지구의 자전축이 지구의 공전궤도면에서 기울어져 있기 때문에 하지나 동지 무렵에는 벌지에 작용하는 태양의 중력 차이가 지구를 공전궤도면에 수직으로 세우려는 힘(돌림힘)으로 작용하게 된다. 회전하는 계에 돌림힘이 작용하면 돌림힘 방향의 각운동량을 더하게 된다. 지구의 경우에는 태양과 지구의 벌지때문에 생기는 돌림힘은 춘분점 방향과 평행하므로 지구의 회전축은 춘분점 방향으로 기울게 된다. 그만큼 춘분점은 다시 이동하게 되어 같은 작용이 반복되므로 지구 자전축은 회전하게 되는 것이다. 한 세기 동안의 관찰 결과에 의하며 춘분점은 일년에 50.3초만큼 이동하며 360도를 이 값으로 나누면 주기는 약 25,765년4개월27일 정도가 된다.
(일반세차의 영향으로 지구의 자전축이 천구를 한바퀴도는 데 걸리는 시간이 대략 25800년이라고 서술된 책이 많은 데,이는 2000.0년기준의 세차상수(5028.796195" /36525일당)를 기준으로 역산한 값으로 근사치일 뿐이며, 실제로 더 정확한 값을 , J.Laskar, F.Joutel, F.Boudin(1993)의 "Orbital, precessional and insolation
quantities for the Earth from -20Myr to +10Myr"의 데이터를 기준으로 구해보면, 2000.0년기준으로 25436년 224일 16시간(25436.61511년)이 된다)
올레 뢰머
파리 시에서 그는 1675년부터 목성에 의한 위성의 식을 관측하여 식에 걸리는 시간이 지구가 목성과 가까워 질 때는 이론치에 비해 짧고 지구가 목성과 멀어질 때는 길어진다는 사실을 알게 되었다. 그는 이 현상이 빛의 속도가 유한하기 때문이라고 생각하고, 빛의 속도를 계산하여 1676년에 이를 논문으로 발표하였다. 그의 관측에 따르면 지구와 목성이 충의 위치에 있을 때 목성과 목성의 위성 이오의 식이 일어나는 시간은 이론치에 비해 11분 늦어졌고, 합의 위치에 있을 경우 11분 빨라졌다. 따라서 빛이 지구 궤도의 지름을 통과하는 데 22분이 걸린다는 결론을 내렸으며, 이를 통해서 빛의 속도를 계산할 수 있었다.
시간지연
아인슈타인은 ‘빛은 (전자기) 파동’임을 입증했던 영국의 물리학자이자 수학자인 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)의 길을 따라 생각 실험을 이어갔는데, 그 과정에서 광속으로 빛을 쫓아가보니 빛은 파동성을 잃는다는 딜레마에 빠지게 된다. ‘광속 불변의 원리’(초속 30만km)와 빛이 파동이라는 전제는 이미 입증된 사실이었다. 그는 뉴턴 고전 역학의 속도 개념을 뿌리부터 재해석해 들어간다. 시속 100km로 달리는 기차 안에서 새가 같은 방향으로 시속 10km로 난다고 했을 때, 고전적 계산법을 따르면 새의 속도는 100+10, 곧 시속 110km가 된다.
시간
시각은 하늘을 보는 사람의 자오선을 기준으로 하여 측정하므로 보는 장소가 다르면 시각의 값이 달라진다. 영국의 그리니치를 통과하는 자오선으로 측정한 평균 태양시를 특히 세계시라고 부른다. 지구가 일정한 속도로 자전하고 있다면 평균 태양의 시간 각도로 결정되는 태양시의 연평균이 일정할 것이므로 평균 태양시의 정오(12시)부터 다음의 정오까지의 간격을 1평균 태양일로 하고, 이를 24시간으로 나누면 시·분·초의 시간을 정의할 수 있다. 그러나 실제로는 지구의 자전 속도는 일정하지 않다. 바닷물의 밀물과 썰물 때에 해저에서 마찰이 생기며, 이 마찰이 원인이 되어 자전 속도는 차츰 느려진다. 또한 불규칙, 돌발적인 속도의 변동도 있다. 따라서 평균 태양시로 시각을 정하는 데에 문제는 없지만, 그 시각의 간격(예를 들면 평균 태양일)으로 시간을 정의할 수는 없는 것이다. 시간의 단위인 초는 원자의 진동으로 정의된다. 세슘 원자시계로 실현되는 일정하고도 불변하는 길이의 초를 1초, 1초 더하여 가면 하나의 연속된 시간의 흐름이 형성된다. 이와 같이 해서 만들어진 시각이 세계시와 0.95초 이상 차이가 나지 않도록 한다. 만약 이 한도 이상으로 차이가 날 염려가 있을 때에는 1초를 더하거나 뺀다. 이러한 1초를 윤초라고 부른다. 이와 같이 해서 각국은 표준시를 정해놓고 있는데 이를 협정 세계시라고 부른다. 윤초는 UTC를 기준으로 6월 30일 또는 12월 31일의 23시 59분 59초 다음에 23시 59분 60초로 가산하고, 다음이 다음 날 0시 0분 0초가 된다. 한국 표준시를 기준으로 하면 1월 1일 또는 7월 1일의 오전 8시 59분 59초의 다음에 8시 59분 60초로 가산하고, 다음이 오전 9시 0분 0초가 된다.
레이저 의학
레이저의 경우 태양빛에 비하여 단위 면적당 얻어지는 에너지가 훨씬 많은데, 태양빛은 직경 1000분의 1mm 크기에 집광(集光)시키는 것이 어렵지만 레이저 광(光)이라면 그것이 가능하다. 이 때문에 1ｍW 출력의 레이저라도 단위 면적당으로는 태양빛의 100만 배의 에너지 밀도가 된다. 1ｍW라면 꼬마 전구를 켤 수 있는 전기보다도 더욱 작은 출력이다. 이렇게 되면 종이를 태우는 정도가 아니라 출력 여하에 따라서는 사람을 살상할 능력까지 지니고 있다. 레이저 광이 '살인 광선'이라는 달갑지 않은 이름을 얻은 것도 바로 그 때문이다. 1960년 7월, 미국의 T. H. 마이먼 박사는 여러 과학자들과 보도진 앞에서 레이저 빔으로 풍선을 터뜨려 보였다. 그 때부터 이 빛의 마술은 새로운 도구로서 과학사(科學史)에 획기적인 한 페이지를 추가하게 되었다. 빛이 파동의 성질을 지니고 있다는 것은 오래전부터 알려져 있다. 자연광(自然光)이 서로 다른 많은 파장(波長)과 위상(位相)의 빛이 섞여 있는 데 비하여 레이저 광은 단일 파장 동위상(同位相)의 빛이다. 파장이란 물결의 봉우리와 봉우리, 혹은 골짜기와 골짜기 사이의 길이를 말한다. 빛은 파장마다 일정한 색을 가지고 있으므로 단일 파장인 레이저 광은 단일색이 된다. 레이저의 선명한 색의 비밀은 여기에 있다. 다만 레이저에는 모두 색이 있는 것은 아니다. 가시광(可視光) 이외의 파장을 가진 레이저 광이라면 모양도 색깔도 보이지 않는다. 위상이란 물결의 어긋남을 말하는데, 동위상이라는 것은 물결의 봉우리와 봉우리, 골짜기와 골짜기가 일치하고 있는 것으로, 다시 말해서 꼭 겹쳐 있다고 생각하면 된다. 이 때문에 레이저 광은 자연광에 비하여 매우 잘 다듬어진 '깨끗한 물결'의 빛이라 할 수가 있다. 그리고 레이저 광은 아무리 먼 거리까지 가도 빛이 퍼지지 않는다. 자연광이 사방팔방으로 확산해 버리는 데 비하여, 레이저 광은 똑바로 일직선으로 뻗어 간다. 이와 같은 성질을 지닌 레이저는 많은 분야의 관심을 끌어 눈 깜짝할 사이에 사용용도가 확대되어 갔다. 빛 본래의 성질에 더하여 그 강력한 에너지를 이용하여 공업·의료·핵융합·계측·정보 기억·광통신에 이르기까지 탄생 후 불과 35년 동안에 눈부시게 연구 개발되어 용도가 확대되어 왔다.
로널드 몰렛
아인슈타인의 중력이론에 따르자면, 매트리스 위의 볼링공처럼 거대한 질량의 물체는 시공간의 뒤틀림을 만들어낸다. 시공간은 늘어나기 때문에 시계는 은하 사이의 광대한 영역안보다 지구에 가까워질수록 느리게 작동한다. 아인슈타인은 시간은 운동에 영향을 받는다는 것을 보였으며, 그의 이론은 1975년에 캐롤 알리비(Carrol Alleyby) 교수가 원자 시계를 들고 제트기를 타고 지구를 돌며 시험함으로써 실험적으로 증명되었다. 이는 움직이지 않는 땅에 있던 원자 시계보다 아주 약간 느리게 갔으나 착륙했을 때 다시 원래 속도를 회복했다. 그러나 이 시계는 절대 지상에 있던 원자 시계를 따라잡지는 못했으며 이는 우리 중에 이미 과거로의 시간여행을 한 사람이 있다는 것을 의미한다. 아인슈타인은 거대한 질량과 에너지는 같은 것이라고 했고 로널드 몰렛은 무엇이든 에너지를 갖고 있는 것이라면 시공간을 휠 수 있으며 그렇다면 거대한 질량 대신에 빛을 이용한 타임 머신을 설계할 수 있을 것이라고 했다.
올레 뢰머
뢰머는 빛의 속도는 지구의 지름에 해당하는 거리를 1초보다 훨씬 적은 시간에 지날 수 있을 정도로 빠르다는 규모의 비교 증명으로 추론을 시작한다.
빛
빛의 가장 기본적인 성질은 직진한다는 것이다. 여기서 직진은 '공간상의 가장 짧은 거리'로 정의한다. 중력 등에 의해 빛이 휘어질 때도 빛의 직진성은 변하지 않는다. 빛은 여전히 직진하고 공간이 휘어진 것이기 때문이다. 수학적으로 해석하면, 빛을 의미하는 파동함수는 ψ(x,t)=Ae^i(kx-ωt+φ)로 나타낼 수 있다. 이때 k의 값이 빛의 진행을 나타내는데, 이 값이 상황에 따라 고정된 1차원의 벡터량이므로 빛도 방향이 바뀌지 않는 1차원의 운동을 하게 된다.
빛의 속력
1983년에 개최된 17회 CGPM에서 미터를 빛이 진공에서 1/299,792,458초 동안 움직인 거리라고 재정의하였다. 이 정의로 인해서, 진공에서의 빛의 속도는 정확히 299,792,458m/s [25]가 되었고, 이것이 현재의 SI 단위가 되었다. 향상된 실험적인 기술들은 더 이상 SI 단위로 지정된 빛의 속도에 영향을 주지 못했지만, 대신해서 더욱 정밀한 미터의 정의를 세울 수 있게 해주었다. [26] 즉, 빛의 속도가 오차가 있는 부정확한 숫자가 아닌, 정확한 값 이라고 말할 수 있는 이유는 빛의 속도를 정의 내렸기 때문이며, 이에 따라 미터의 정의가 내려진 것이기 때문이다.
플랑크 단위계
이론물리학자들의 자연단위계 표기법은, 빛의 속도와 디랙 상수가 단위차원을 갖지 않는 1이라는 수라고 간주한다. 이럴 경우, 빛의 속도와 디랙 상수는, 1 미터를 몇 야드로 환산하는 것 같이, 같은 차원의 서로 다른 단위계를 환산해주는 역할에 그치게 된다. 빛의 속도를 무차원의 1이라는 수라고 볼 경우, 시간과 공간의 단위차원은 서로 다른 차원이 아니다. 즉, 열을 에너지의 단위로 셀 수 있는 것처럼, 시간을 공간과 같은 단위로 셀 수 있고, 반대의 경우도 가능하다. 마찬가지로 질량과 에너지의 단위차원도 같으며, 질량을 에너지의 단위로 셀 수 있다. 디랙 상수를 무차원의 1이라는 수라고 간주할 경우, 시간은 에너지의 역수 차원을 갖는다. 즉, 시간도 에너지단위의 역수로 셀 수 있다.
안드로메다 은하
안드로메다 은하에 관한 분광학적 연구들을 통해 안드로메다 은하의 중심핵으로부터 반경 거리에 따른 회전속도에 관한 상세한 측정이 이루어졌다. 회전속도는 중심핵으로부터 1,300 광년(8,200만 AU) 지점에서 초당 225 킬로미터(140 mi/s)로 최대값을 가지며, 최소값은 중심핵으로부터 7,000 광년(4억 4천만 AU) 지점에서 초당 50 킬로미터로 추정된다. 그 이후부터 회전속도는 중심 반경 33,000 광년(2.1×10 AU) 지점까지 상승하여, 250 km/s(160 mi/s)에서 정점을 이룬다. 그 이상의 거리에서 속도는 점차 감소하여 반경 80,000 광년(5.1×10 AU) 지점에서는 약 200 km/s(120 mi/s)에 이른다. 이러한 속도 측정은 중심핵에 약 6×10 이 집중되어 있음을 시사한다. 은하의 총질량은 45,000 광년(2.8×10 AU)까지 선형적으로 증가하는데, 그 이후에서는 더 완만하게 증가한다.
그래비티 (영화)
엄청난 속도의 위성 파편들은 익스플로러와 허블 망원경과 부딪혀 왕복선으로부터 스톤을 이탈시키고 그녀는 우주 공간으로 내팽개쳐진다. 코왈스키는 곧 스톤을 찾아내어 왕복선으로 되돌아간다. 그들은 왕복선이 막대한 피해를 입었고 다른 승무원들은 사망한 것을 알아챈다. 두 사람은 900 마일(1,450 km) 떨어진 채로 궤도를 돌고있는 국제 우주 정거장(ISS)으로 가기 위해 반동추진 엔진 팩을 사용한다. 코왈스키는 국제 우주 정거장을 위협하는 파편들이 궤도를 완전히 뒤덮을때까지 90분이 남았다고 추정한다.
시간
여기서 빛의 속도는 어떠한 경우에도 299,792,458m/sec 로 일정하다는 기본 가정에 따라 기존의 갈릴레이의 상대성 이론은 부정되게 되는데, 그 이유는 빛의 속도에는 어떠한 다른 속도도 더해지거나 감해질 수 없기 때문이다. 또한 이러한 광속 불변의 원리에 따라 ‘빛시계’를 가정하면, 움직이는 물체 안에서 시간은 더디게 간다는 결론을 도출 할 수 있다. 빛 시계는 일정한 거리를 위아래로 한 번 왕복하고 돌아오면 1초가 지나는 시계이다. 이 시계를 움직이는 기차 안에 두면, 이 빛이 이동하는 거리는 기차 밖에 있는 빛 시계의 빛이 이동하는 거리보다 길어지게 된다. 빛은 언제나 같은 속도로 움직이기 때문에 결론적으로 기차 안의 시간은 느리게 가게 되는 것이다.
라이트 판타스틱
[[파일:Albert_Einstein_Head.jpg|200px|thumb|알버트 아인슈타인]]
하지만 그러한 과학자 들의 주장은 스위스의 특허 관리자 알버트 아인슈타인이 등장으로 인해 물거품이 되었다. 아인슈타인은 25세라는 어린 나이에, 빛이 에너지파라는 생각을 이용해, 모든 물리 법칙들이 수정되어야 한다고 결론을 지었다. 아인슈타인은 실제 세계에서도 [[시간]]을 조정할 수 있다고 생각하였고, 한 줄기 빛처럼 이동할 수 있다면 시간 조정이 가능할 것이라 생각하였다. 그리하면 여러 가지의 역설적인 일들이 일어날 것이라는 것을 깨달았다. 1915년, 그는 일반 [[상대성 이론]]에 관한 논문을 발표하였다. 이는 놀라운 업적으로 평가 받고 있으며, 사람의 원초적인 우주, 시간, 그리고 빛에 대한 직관은 믿을 수 없다고 선언하는 논문이 되었다. 아인슈타인의 생각은 빛이 태양과 같이 매우 무거운 물체 옆을 지나면 휘게 되고, 아주 무거운 물체의 [[중력장]]은 공간과 시간을 비튼다는 것이라고 주장 하였다. 아주 무거운 물체 옆에서 직선도 휘었다. 다시 말하자면, 별과 같은 거대한 독립체는 빈 공간을 휘게 만든다는 것이었다. 이러한 아인슈타인의 생각은 별의 관측을 통해서 증명될 수 있었다. 태양 근처에서 빛을 방향을 바꿔서 휘게 될 것이고, 태양보다 먼 별의 위치는 왜곡되어 보일 것이다.즉, 별들이 원래 없었던 위치에서 별들을 관측할 수 있을 것이라는 것이다. 일반적으로는 해는 매우 밝아, 하늘에 떠있는 별들의 불빛을 지워버린다. 어떤 한 희귀한 경우에는 태양 뒤의 별들을 목격할 수 있는데, 그것은 [[개기일식]]이 일어날 때 이다. 일식이 일어나는 동안, 태양은 완벽히 가려지게 되고, 온도가 떨어지며 하늘은 매우 어둡게 변할 것이다. 그렇게 태양의 빛이 너무 밝아 기존에는 관찰할 수 없었던 별들이 갑자기 보이기 시작하게 된다. 태양의 경계 옆에서 겨우 볼 수 있는 별의 사진을 찍으면 별에서부터 나온 빛의 파동이 태양과 매우 가까운 거리에서 온다는 것을 뜻할 것이다. 아인슈타인의 주장이 맞다면, 광선은 약간 휘게 될 것이고, 별의 위치는 태양이 없을 때와 비교해서 약간 이동할 것이다. 아인슈타인은 일식 때 천문학자들이 별을 관측할 수 있도록 엄청난 노력을 하였다. 별들의 위치가 약간이라도 바뀌었다면, 그의 가설이 증명되는 것이었기 때문이었다.
태양 상수
대기권 최상부에서 지구에 직접 닿는 태양 복사 조도는, 지구의 공전에 따른 지구와 태양 간의 거리 변화에 따라 1년에 약 6.9% 정도로 계속해서 변동하며(1월 초에는 약 1.412 kW/m², 7월 초에는 약 1.321 kW/m²), 하루로 계산하면 0.1% 미만으로 변동한다. 따라서, 지구 전체(단면적 127,400,000 km²)에 대한 일률은 1.730×10 W (또는 173,000 테라와트)이고, 변화 범위는 ±3.5%(1년 당 변동 범위인 6.9%의 절반)이다. 태양 상수는 긴 시간 동안에는 상수로 존재하지 않지만(태양 주기 참조), 1년 단위에서는 태양 상수의 변화량이 대기권 최상부에서 측정되는 태양 복사 조도의 변동값보다 적은데, 이는 태양 상수는 1 천문단위라는 고정된 거리에서 측정되지만, 태양 복사 조도는 지구와 태양 사이의 거리, 즉 지구의 이심률에 영향을 받기 때문이다.
태양계의 형성과 진화
앞에서 서술한 이론의 대표적인 예가 지구와 달이다. 오늘날 달은 지구에 대해 조석적으로 고정되어 있다. 달이 지구를 한 바퀴 도는 시간과 달이 스스로 한 바퀴 자전하는 시간은 같으며, 이 때문에 지구에서는 달의 한쪽 면밖에 볼 수 없다. 그러나 달은 지구에서 서서히 멀어져 가고 있으며, 앞으로 500억 년 뒤 달과 지구는 서로 완전히 한쪽만을 다른 쪽에게 보이게 될 것이다. 오늘날 지구에서 달의 한쪽만을 볼 수 있는 것처럼, 이때가 되면 달에서도 지구의 한쪽 면만을 볼 수 있을 것이다. 조석 고정의 다른 예로는 목성 주위를 도는 갈릴레이 위성과(목성 주위를 도는 더 작은 많은 위성도 해당한다.) 토성의 거대 위성 대부분이 있다.
위와는 반대로, 위성이 모행성의 자전 속도보다 빠르게 행성 주위를 공전하거나, 혹은 행성의 자전 방향과 반대로 공전할 때는 다른 시나리오가 펼쳐진다. 두 경우 모두 각운동량의 전달 방향은 앞의 경우와는 반대되어, 모행성의 자전 속도는 빨라지는 대신 위성은 행성 쪽으로 끌려가게 된다. 후자는 자전과 공전의 각운동량은 반대 방향으로 작용하여, 서로 각운동량을 감소시키게 되며, 양자가 맞물려 각운동량은 일정하게 유지된다. 두 경우 모두 조석 가속으로, 위성은 행성에 접근하여 결국 조석력에 의해 산산조각이 나며, 행성 주위에 테를 형성하거나, 또는 행성 표면이나 대기에 충돌한다. 화성의 위성 포보스(약 3천만~5천만 년 내), 해왕성의 위성 트리톤(36억 년 내), 목성의 위성 메티스와 아드라스테아 를 비롯한 천왕성과 해왕성의 작은 위성 16개가 이와 같은 운명을 맞을 것으로 예상하고 있다. 천왕성의 위성 데스데모나는 이웃한 위성과 충돌할 것으로 예상하고 있다.
초 (시간)
초(秒, 기호 s)는 시간의 단위로, 국제단위계의 기본단위 중 하나이다. 절대 영도에서 세슘-133 원자의 바닥 상태 (6S1/2) 에 있는 두 개의 초미세 에너지준위 (F=4, F=3)의 주파수 차이를 9,192,631,770 Hz로 정의하고 그 역수를 통해 초를 정의하고 있다. 즉, 세슘 133이라는 원자에 어떤 특정 주파수의 전파를 쬐면 세슘 원자가 바닥상태에서 들뜬 상태로 변하게 되는데 이 특정 전파의 진동수를 세고 그 진동수가 9,192,631,770가 되면 1초로 하는 것이다. 영국의 물리학자 루이 에센(1908~1997)이 1955년에 처음 이론을 냈다. 1초는 1/60 분이고 1/3600 시간, 1/86400 일이다.
시간
괴델이 고안한 '회전하는 우주'는 700억년을 주기로 회전하고 있다. 이렇게 회전하는 우주에서는, 물질의 분포에 의해 시공간이 휘어져 '닫힌 곡선'을 형성한다. 시공간의 휘어진 통로에서 우주선이 충분이 빠른 속도로 달리면, 과거, 현재, 미래의 어느 지점이든 자유롭게 이동할 수 있다. 괴델은 '회전하는 우주' 안에서 시간 여행에 필요한 정확한 우주선의 속도와 연료, 거리와 시간까지 계산했다.
점성학적 시대
사실적으로, 지구는 팽이와 유사하게 움직이며, 그것들이 회전함에 따라 그것들의 꼭대기는 흔들리는 경향이 있다. 지구는 26,000년보다 약간 적은 한 주기 동안에 회전하면서 흔들린다. 우리들이 지구에서 보는 항성은 72년 마다 거의 1도씩의 비율로 서쪽에서 동쪽으로 그렇게 약간씩이나마 '이동하고 있다. 그 1도는 지구에서 볼때 태양이나 달의 직경의 약 두 배이다. 그러한 항성의 느린 이동을 확인할 수 있는 가장 손쉬운 방법은 매년마다 같은 날에 관찰하는 것인데, 그 날짜는 약 3월 21일인 춘분일이 가장 적당하다.
라이트 판타스틱
[[파일:Frans_Hals_-_Portret_van_René_Descartes.jpg|섬네일|200px]]
교회는 춘분이 언제인지 정확히 관측함으로써 질서와 권력이 다시 교회의 손으로 돌아왔다고 믿었으나, 오래 지속되진 못하였다. 서서히 나타나는 팽팽한 긴장 속에서 교회는 스스로 천문학적 연구를 장관하는 기관이 되었다. 교회의 막대한 부는 빛, 태양, 행성과 천문시간 연구를 후원하는 데 사용되었다. 하지만 그 때 천문학에서 새로운 이론이 탄생하게 되었다. 지구가 세상의 중심이 아니며 태양이 지구 주위를 돌지 않는다는 가설을 교회의 관점에서는 교회를 부정하게 될 사람들이 등장하기 시작했다. 우주를 둘러싼 연구가 계속되는 도중, 논쟁을 단번에 끝내기 위한 두 인물이 등장하였다. 가톨릭 교회는 자신들이 말하는 것이 명백한 사실이며 부정할 수 없는 법칙들이라는 것을 보여주기 위하여 지적인 인물을 찾았고, 그들이 찾은 인물은 철학자 [[르네 데카르트]]였다. 반대 편에서는 [[아이작 뉴턴]]이 등장하였다.
겉보기운동
겉보기운동(－運動)은 지구의 자전과 공전 때문에 생기는 천체의 운동으로 시운동이라고도 한다. 마치 일정한 속력으로 달리는 자동차 안에서 바깥을 보면 바깥 경치가 움직이는 것처럼 보이는 것과 같은 원리로 지구에서 태양이나 별을 관찰하면, 이러한 천체가 마치 천구 위로 움직이는 것처럼 보인다. 이것은 지구가 하루에 한 번씩 자전하고, 1년에 한 번씩 태양 주위를 공전하기 때문에 생기는 현상이다.
회절
눈으로 직접 관찰 가능한 값인 빛의 세기(I)는 전기장을 제곱한 값이다. 그런데 전기장(E)은 시간에 따라 매우 빠르게 변하는 값이므로 빛의 세기(I)는 아래와 같이 전기장을 제곱하여 평균한 값으로 구한다.
빛의 속력
현대 초기까지도 빛이 무한한 속도로 즉시 이동하는지, 굉장히 빠른 유한한 속도로 이동하는지 알려지지 않았다. 이 문제에 관한 최초의 기록은 고대 그리스에서 발견되었고, 고대 그리스인들 중 무슬림 학자들과 유럽의 고전 과학자들은 뢰머가 최초로 빛의 속력을 계산하기 전까지 오랫동안 토론을 했다. 아인슈타인의 상대성 이론에서는 빛의 속력이 일정하다고 말한다. 이때부터, 과학자들은 정확한 계산들을 제공하고 있다.
지구
지구의 궤도 속도는 평균 초속 30km 정도인데, 이 속도는 지구의 지름은 7분만에, 달까지의 거리는 4시간 만에 통과할 수 있는 속도이다.
등가원리
아인슈타인은 등가원리를 이용해 빛 또한 중력의 영향을 받는다는 결론을 제시했다. 만약 위쪽으로 가속되는 로켓 안에서 손전등을 비추면, 그 광선은 바닥으로 휠 것이다. 그 이유는 빛의 속도는 일정하고, 광선이 로켓 내부를 통과하는 시간 동안 로켓이 위쪽으로 가속되기 때문이다. 가속에 의한 효과와 중력에 의한 효과는 같으므로 빛은 중력에 의해서도 휠 것이라고 예측할 수 있다. 그리고 이는 중력렌즈 효과의 관측으로 증명되었다.
태양
편평도는 약 900만 분의 1이고[18] 이는 태양의 양극간 지름과 적도 지름이 불과 10킬로미터밖에 차이나지 않음을 뜻한다. 태양은 플라스마가 뭉친 상태로 존재하며 딱딱한 고체가 아니다. 태양은 극보다 적도에서 더 빠르게 자전한다. 이를 차등 회전으로 부르며 태양 내부 대류 및 질량 이동의 원인이 된다(태양 중심부에서 외곽부로 나가면서 급격한 온도 그래디언트를 보여주기 때문이기도 하다). 이 질량은 태양 북극 방향에서 볼 때 태양의 시계 반대방향 각운동량 일부를 옮겨 각운동량을 재배분한다. 이 ‘실제 자전’ 주기는 적도에서 약 25.6일, 극에서 약 33.5일이다. 그러나 지구가 태양을 돌면서 우리가 태양을 바라보는 위치는 변하기 때문에 적도상에서 우리 눈에 보이는 ‘겉보기 자전’ 주기는 약 28일이다.[19] 이처럼 느린 자전에서 나오는 원심력 효과는 태양 적도상 표면 중력 18분의 1에 지나지 않는다. 행성의 조석 효과는 더 약하여 태양 겉모양에 별다른 영향을 미치지 못한다.[20]
지구 반경
지구 반경(地球半徑, Earth radius)은 지구의 반지름을 일컫는 천문학의 단위중 하나이다. 지구의 반지름은 대략 6,400km이다. 지구는 자전의 영향으로 적도 부근이 약간 부풀어 오른 타원체이므로 적도 반지름은 6,378km이며 극 반지름은 6,357km이다. 적도 반지름이 극 반지름보다 약 21km가 길다.
고래자리 카파¹
카파1은 대략 9일에 1회 자전하므로 태양에 비해 빠른 편이다. 이는 카파1이 수억 년 정도 나이로 G형 분광형대에서 상대적으로 젊은 별임을 알려준다. 이 별의 밝기는 표면의 흑점으로 인하여 주기에 따라 변화하며, 자전주기도 약간씩 다르게 측정된다. 흑점이 여러 위도에 걸쳐 나타나고, 유체인 항성의 자전 속도는 위도에 따라 다르기 때문에 밝기의 변화 진폭도 다르게 나타난다. 이는 우리 태양에서 관측되는 현상과 흡사하다. 카파1 표면의 흑점은 위도 10°에서 75°까지 분포한다. 카파1의 자기장 활동으로부터 이 별은 과거 젊은 지구에 태양이 어떤 영향을 끼쳤나를 연구하는 데 중요한 정보를 준다.
태양계
우리 은하계는 약 2천억 개의 별이 모여 있으며, 폭이 약 10만 광년인 막대 나선 은하인 우리 은하 내에 자리 잡고 있다.[87] 우리 태양은 오리온 팔로 불리는, 은하 바깥쪽 나선팔 내에 있다.[88] 태양은 은하핵으로부터 25,000 ~ 28,000 광년 거리만큼 떨어진 곳에 놓여 있으며, 초당 220킬로미터 속도로 공전하고 있다. 이 속도에 따르면, 태양이 은하 중심핵을 1회 도는 데에는 2억 2,500만 ~ 2억 5,000만 년이 걸린다. 이처럼 은하 중심을 1회 도는 시간을 ‘태양계의 은하년’이라고 한다.[89] 태양향점(태양이 성간 우주를 거쳐 나아가고 있는 방향)은 허큘리스자리 근처로, 밝은 별 베가의 현재 위치 방향이다.[90]
오마이갓 입자
이 입자는 빛의 속력과 거의 비슷한 속도로 운동했다. 이 입자를 양성자라 가정하면, 이 속도는 광속보다 약 1.5pm(1m의 천조분의 1)과 차이나지 않으며, 대략 0.9999999999999999999999951c의 속도이다. 이 속도에서, 입자와 광자를 동시에 출발시키면 약 46 나노미터 뒤처지거나 0.15페타초(1.5×10초) 차이난다. 그리고, 22만년 운동할 경우 1cm 차이가 나게 된다. 이 에너지는 양자 중력에서 에너지의 기본 단위인 플랑크 에너지와 250억 분의 1이며, 입자물리학에서 생각할 수 있는 모든 이론에서 나올 수 있는 에너지 스케일 중 가장 크다.
지구
지구와 궤도 공명을 하는 소행성 크뤼트네(Cruithne)는 1986년 발견되었으며 지구와 달의 중력의 영향을 받아 찌그러진 말굽형 궤도로 지구를 돌고 있다. 최대 직경 5km 소행성 크뤼트네는 천구 상에서 원위치로 돌아오기까지 360년이 걸린다. 크뤼트네는 달에 비해 궤도 운동이 복잡한데 달이 단순히 지구의 주위를 도는 것에 비해, 크뤼트네는 그냥 지구의 주위를 도는 것이 아니라, 지구와 같은 주기로 지구의 궤도를 따라 지구와 함께 태양 주위를 돌기 때문이다. 물론 지구 고정 좌표계에서 보면, 이 천체가 분명 지구의 주위를 도는 듯이 보이지만, 엄밀히는 태양의 주위를 지구와 같이 도는 것이다. 이런 식으로 궤도 공명을 하는 천체들을 힐 권 내에서 공전하는 달(satellite)과 구분해서 준달 또는 준위성(quasi-satellite)라고 부른다. 이 준위성도 역시 케플러의 법칙을 따르기 때문에 타원궤도(elliptic orbit)를 돌며, 면적속도(area velocity)가 일정하다.
아리랑 2호
한편 대한민국은 아리랑 2호의 성공으로 미국, 러시아, 프랑스, 독일, 이스라엘, 일본에 이어 세계 7번째 1미터급 해상도 관측 위성 보유국이 되었다.
아리랑 1호와 2호는 똑같은 궤도를 30분 간격으로 돌며, 지구를 하루에 14바퀴반 돌면서 한반도 상공을 평균 세 차례가량 통과한다. 아리랑 2호가 지닌 위성카메라는 광학카메라기 때문에 밤 시간대거나 구름이 끼어 있으면 촬영이 불가능하다.
천문학
태양은 지구에서 빛의 속도로 8분 거리에 있으며 가장 연구가 자세하게 이루어진 항성이고 전형적인 G형 분광형을 지닌, 46억 살의 주계열성이다. 태양은 변광성으로 분류되지는 않지만 흑점 주기로 알려진, 주기적인 밝기의 변화를 보여준다. 이는 11년 주기에 걸쳐 흑점의 숫자가 변화하는 것과 관련되어 있다. 흑점은 강력한 자기장 활동과 관련되어 있으며, 태양 표면의 다른 곳에 비해 온도가 낮은 지역이다.
올레 뢰머
그 후 뢰머는 똑같은 논리를 첫 번째 구(점 G)(지구가 목성을 따라서 움직일 때)에도 응용하였다. 점F에서의 immersion과 점G에서의 그 다음 immersion 사이의 시간차는 실제 이오의 주기보다 3.5 분 짧아야만 한다. 따라서, 첫 번째 구에서 측정된 이오의 주기와 두 번째 구에서의 그것은 7분의 차이가 있어야 한다. 실제론 시간 차가 없었기에, 뢰머는 빛의 속도가 '지구 지름/1초'보다 훨씬 크다고 결론내렸다.
빛의 속력
19세기 무렵 이폴리트 피조는 지구에서의 비행시간 측정- 기간 발사체가 공기 중에 떠 있는 시간을 말하는 용어- 땅에서 발사된 입자의 초기속도를 v {\displaystyle v} 라고 하고, 아래쪽을 향한 가속도를 a {\displaystyle a} , 발사체의 발사각도를 θ {\displaystyle \theta } 라고 할 때 s = v t − 1 2 a t 2 {\displaystyle s=vt-{\frac {1}{2}}at^{2}} , t = 2 v sin ⁡ θ a {\displaystyle t={\frac {2v\sin \theta }{a}}} 라는 식을 얻을 수 있다. 이를 이용한 방법이 바로 비행 시간 측정방법-에 기초한 빛의 속력 측정 방법을 개발하였으며 약 315 000 km/s로 보고하였다. 이때 시행된 실험을 피조의 실험이라고 부르며, 1851년에 움직이는 물에 대한 상대적 빛의 속도를 측정하는 실험이었다. 피조는 매질의 이동 효과를 측정하기 위한 특별한 간섭계의 배열을 사용했다. [9] [10]
년
년(연)(年)은 시간을 재는 단위로, 순한국어로 해라고 부른다. 특별한 언급이 없으면 보통 지구가 태양을 한 바퀴 도는 것을 기준으로 하며, 이때 일반적으로 그레고리 평균년으로 약 365.2425일과 같다.400년 주기의 그레고리력은 146,097일을 가지고 있으므로 정확히 20,871주가 된다.
올레 뢰머
뢰머는 여러 번의 시행 착오와 여러 관측 결과를 이용하여 빛의 속도를 약 212,000km/s로 계산하였다. 현재의 빛의 속도 측정값인 2.997925*10^8 m/s와 비교하였을 때 큰 오차를 가지나 최초로 빛의 속도를 정밀한 방법으로 계산하였다는 데 큰 의의를 가진다.
중력
2012년 12월, 중국의 한 연구 팀은 보름달과 초승달이 뜨는 시기동안 중력의 속도가 빛의 속도와 같다는 것을 증명해주는 것처럼 보이는 지각 조석의 위상지연을 측정했다고 발표했다. 이것은 만약 태양이 갑자기 사라진다면, 지구는 8분 동안 궤도를 선회할 것이고 빛 또한 8분 동안 지구가 궤도를 움직인 거리만큼 이동한다. 이 팀의 발견은 2013년 3월에 Chinese Science Bulletin을 통해 알려졌다.
니콜라우스 코페르니쿠스
프톨레마이오스의 이론에 따르면, 태양은 원궤도를 따라 일정한 속력으로 움직인다. 하지만 그 원의 중심은 지구의 중심과 일치하지 않았다. 그 원은 지구에서 태양까지 거리의 약 3.5 퍼센트 정도 거리만큼 떨어진 곳에 놓여 있는 이심원이었다. 그는 태양이 이 이심원 궤도를 일 년에 한 번 회전하며, 이심원 궤도 자체가 지구 둘레를 하루에 한 번 회전하는 것으로 보았다. 즉, 이심원 궤도는 별들에 대하여 고정된 상태로 있으며, 태양의 이심원 궤도, 행성들의 궤도가 지구에 대하여 하루에 한 번 회전하는 것이다.
시간지연
두 관찰자 옆에 각각 빛으로 측정하는 거울초시계를 놓는다. 마주보고 있는 두 개의 거울 사이로 빛이 반사되어 그 사이를 왕복하며 시간을 측정하는 거울초시계는 빛이 한번 왕복할 때 1초의 시간을 측정한다. 관찰자A가 관찰한 자신의 거울초시계와 B가 관찰한 자신의 거울초시계는 정확히 똑같이 1초씩 흘러간다. 그런데 A가 B의 거울초시계를 관찰하면 B의 거울초시계의 주기는 B가 관찰한 것과 같지 않다. B는 A에 대하여 등속도 운동을 하고 있으므로 A가 관찰한 B의 거울초시계의 빛이 아래 거울에서 위 거울까지 갈 때의 관찰 경로가 상대적으로 길게 보인다. A기준계나 B기준계 모두에서 빛의 속도는 동일하므로, 늘어난 이동경로만큼 A에서 관찰되는 빛이 B거울까지 도달하기까지의 시간 또한 길어져야 한다. 이를 수치상으로 표현해보면, B가 관찰한 B기준계의 거울초시계 왕복시간 간격을 t라고 놓고, 거울과 거울 사이 거리를 L라고 한다. 그러면 한쪽 거울에서 다른 쪽 거울까지 가는 시간은 t/2 이고 빛의 속력을 c라고 나타내면, 다음과 같은 식이 성립한다.
베텔게우스
밝기가 크게 변하는데다 열점이 있기 때문에 베텔게우스의 광구 온도는 확실하지 않다. 2001년 이래 연구 논문들은 3,140켈빈부터 뜨겁게는 3,641 켈빈, 평균 약 3,300켈빈이라고 수록하고 있다. 베텔게우스는 천천히 자전하는 별이며 최근에 측정한 자전 속도는 초당 5킬로미터이다. 광구 반지름으로부터 계산해 보면 베텔게우스가 한 바퀴 도는 데에는 25~32년이 걸린다. 이는 초당 20킬로미터로 4배 빠르게 도는 안타레스에 비해도 느린 수치이다.
2002년 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하는 천문학자들은 베텔게우스가 외부 확장 대기 내에 자기장 활동을 보이고 있을지 모른다는 가설을 세웠다. 자기장의 세기가 강하지 않더라도 항성 주위 먼지, 항성풍 및 질량 손실량에는 의미있는 수준의 영향을 줄 수 있다. 피크 뒤 미디 드 비고르 소재 버나드 리오 망원경에 설치한 분광편광계로 2010년 입수한 정보에 따르면 베텔게우스 표면에 약한 자기장이 존재함이 드러났으며 이는 초거성 내부의 대류 운동이 작은 규모의 다이너모 효과를 일으킬 수 있음을 뜻한다.
바너드별
고유 운동을 통해 계산한 바너드 별의 상대적 측면속도(태양에 대해 비스듬하게 움직이는 것)는 초당 90킬로미터이다. 1년에 10.3초씩 이동하고 있으며, 한 인간의 수명에 해당하는 시간 동안 보름달 각지름의 절반에 해당하는 0.25도를 움직인다.
은하
1970년대에는 베라 루빈(Vera Rubin)에 의해 수소선의 관측에서 얻은 은하의 회전속도가 은하의 바깥쪽 부근에서도 늦춰지지 않는다는 것이 밝혀 졌다.[29] 이로써 은하의 회전속도 곡선을 은하에 있는 별이나 가스같은 물질 만으로는 설명할 수 없으므로 다른 물질이 필요하다는 사실이 알려졌다. 이렇게 "빛을 내지 않지만 질량을 가진 물질"을 암흑 물질이라고 한다. 암흑 물질의 정체에 대해서는 다양한 설이 있지만, 아직 명확히 밝혀지지 않고 있으며, 현대 물리학 및 천문학이 풀어야 할 가장 중요한 문제 중의 하나로 남아 있다.[30]
라이트 판타스틱
1610년, 6월 10일 갈릴레오는 4개의 [[위성]]들이 [[목성]] 주변을 도는 것을 보았다. 이 [[관측]]이 500년 동안 세계를 보는 관점을 흔들었다. 예로부터 사람들은 자신들을 특별하다고 지구상에서 중추의 위치에 서있다고 믿었고 기원에 대한 책들은 신 혼자만의 생각으로 인간은 만들어졌고, 우주의 중심인 지구에 놓여 있다고 말했다. 모든 행성들과 [[태양]]은 지구를 중심으로 돌고 있다고 믿었다. 하지만 갈릴레오의 망원경에 따르면, 책들은 사실이 아니었다. 갈릴레오의 목성 주위를 도는 위성에 대한 발견은 [[천체]]들이 무언가 다른 곳을, 다른 행성을 중심으로 돌고 있고 우주에는 움직이는 것이 많은데 각자가 다른 중심을 향하여 돈다는 것을 더 신뢰성 있게 했다. 갈릴레오의 업적은 태양이 중심에 있다는 우주의 새로운 [[모델]]에 대한 근거였으며 그때부터 지구는 태양 주위를 도는 그저 다른 행성일 뿐이었다. 교회의 [[우주 창조론 모델]]은 갑자기 곤경에 처했다. 교회의 위상과 권력은 위험에 처해있었지만, 갈릴레오는 교회를 파괴할 의도가 아니었다. 갈릴레오는 종교를 믿는 사람이었고, 단순히 교회가 어리석어 보이지 않게, 모든 것을 바로잡기를 바랐다. 그리고 그는 공공연하게 성경이 어떻게 천국에 갈 수 있는지는 말해줄 수 있으나, 하늘이 어떻게 돌아가는지 알려주지 않는다고 말했다. 갈릴레오는 그의 망원경을 그저 돈을 벌기 위해 만들었지만 의도와는 다르게, 갈릴레오는 빛을 이용해 하느님의 위상에 치명적인 영향을 주었다. 갈릴레오의 망원경이 성공한 뒤에, 렌즈 시장은 흥했고 렌즈는 거의 세계적인 기술이 되어서 생활의 모든 부분에 영향을 주었다.
역표시
역표시(曆表時, ephemeris time, ET)는 일정 불변한 시간의 단위를 주고, 또한 고른 시각계(時刻系)까지도 주는 것으로서 생각해 낸 시계(時系)이다. 1900년 1월 0일 12시에서의 1 태양년의 길이를 시간의 단위로 하고, 그 순간부터 측정하기 시작한 시각을 역표시라고 한다. 이 순간에서의 1 태양년의 길이를 초로 나타내면 31566925초 9747이 된다. 이것차이로 역표시의 초·분·시·일의 길이가 결정된다. 자전시는 자전하는 지구를 시계(時計)로 간주한 것으로, 그 시계는 늦어지거나 빨라지거나 하는 데 대하여, 역표시는 지구의 공전 즉 하늘을 재관찰한 태양의 운동을 시계로 생각한 것에 해당하며, 이 시계는 늦어지거나 빨라지는 일이 없는 이상적인 시계가 되는 셈이다. 매시각(每時刻)의 역표시를 구하는 데는 태양의 위치를 관측하면 된다.다시 열을 내는 태양의 관측은 그다지 정확도가 좋지 않고 달의 천공상의 운동이 태양 운동의 13배나 빠르므로, 달의 관측에서 역표시를 정하는 것이 보통이다. 그러기 위하여 달의 운동 이론을 태양의 운동이론에 대하여 모순이 없도록 정리 요약해 두고 있다. 역표시는 태양의 관측이 있는 한 과거로도 소급하여 결정할 수 있는데, 예를 들면 고대의 일식 기록에서 역표시와 그 당시의 평균 태양일의 차이를 구할 수 있다.