천체망원경은 우주의 다양한 천체를 관측하고 탐구하는 데에 필수적인 장비로서, 그 성능은 관측 결과의 품질과 해상도에 직접적인 영향을 미칩니다. 앞서 망원경의 가장 중요한 요소인 렌즈와 거울의 원리에 대해 알아보았는데요. 이 글에서는 천체망원경을 선택하거나 사용할 때 중요한 주요 성능 요소인 배율, 집광력, 분해능, 그리고 구경과 초점거리, 구경비(f/ratio)에 대해 알아보겠습니다.
천체망원경의 성능
1. 배율
천체망원경을 고를 때 일반적으로 가장 많이 관심을 갖는 것은 망원경의 배율입니다. 배율은 실제 보이는 대상의 크기보다 얼마나 더 크게 볼 수 있는지를 말하는 능력입니다. 보통 망원경의 초점거리를 접안렌즈의 초점거리로 나누면 배율 값이 나옵니다. 예를 들어, 초점거리 1000mm의 망원경에 10mm, 20mm, 50mm의 접안렌즈 세 개가 있다면, 배율은 각각 100배, 50배, 20배가 되는 것입니다.
배율이 높은 망원경일수록 좋은 망원경이라고 광고를 하고, 이를 사람들은 당연하게 생각하는데, 이는 맞지 않습니다. 배율이 높을수록 대상이 크게 보인다는 것은 망원경으로 하늘을 관찰했을 때 좁은 영역만 볼 수 있다는 것을 의미합니다. 따라서 넓은 영역의 관찰이 필요한 성운이나 성단, 은하 등을 보기에는 부적절합니다. 고배율 천체망원경은 흔히 달이나 행성 등을 관측하는 데에 적합합니다.
2. 집광력
집광력이란, 빛을 모으는 능력을 말합니다. 천체망원경의 집광력은 구경, 즉 렌즈나 거울의 크기에 의해 결정됩니다. 집광력은 보통 구경의 면적에 비례합니다. 따라서 구경이 큰 천체망원경일수록 집광력이 높습니다. 집광력이 높을수록 망원경은 더 많은 빛을 모을 수 있다는 것을 의미하며, 어두운 천체를 관측하는 데에 유리하게 됩니다. 즉, 집광력이 높은 망원경일수록 좋은 망원경이라고 말할 수 있습니다.
건강한 20대 성인의 눈동자 크기를 약 7mm 라고 할 때 구경 100mm와 200mm의 망원경과 비교해보면 각각의 집광력의 차이는 약 204배, 약 816배가 된다.
3. 분해능
분해능이란, 앞서 알아본 바와 같이, 서로 떨어져 있는 두 물체를 구분해 낼 수 있는 능력을 말합니다. 우리 눈에서 멀리 떨어진 두 물체가 서로 너무 가까이에 있다면 우리 눈에서는 이 두 물체를 한 물체로 인식하게 됩니다. 이 상황을 분해능이 떨어진다라고 할 수 있겠습니다. 좋은 분해능을 갖는 망원경이 두 개의 별을 관측할 때, 분해능이 나쁜 망원경이라면 이들을 하나의 별로 관측하게 될 수 있습니다. 분해능은 망원경의 렌즈나 거울의 지름에 반비례하며, 렌즈의 지름이 클수록 작은 분해각을 갖고 이는 분해능이 높다라고 말합니다. 따라서 높은 분해능을 갖는 망원경은 더 작은 세부 사항을 관측할 수 있으며, 따라서 이미지의 해상도가 향상됩니다.
*집광력과 분해능*
집광력과 분해능은 망원경의 중요한 성능이 된다. 결과적으로 망원경은 멀리 있는 천체들을 얼마나 자세히 볼 수 있는지와 얼마나 어두운 것을 볼 수 있느냐로 그 성능이 판가름되기 때문이다.
좀 더 쉽게 접근해 보면, 아주 가까이 붙어있는 두개의 별이 분해가 되어 보이는지 아닌지를 판단하는 것이 분해능이라고 할 수 있다. 보통 가시광선으로 관측을 하게될 경우 망원경 구경이 100mm가 되면 약 1″(1초 = 1/3600도)의 분해능을 갖게 된다. 보통 보름달의 크기가 약 0.5도(1800″)이므로 실제 1″의 분해능은 자세히 보이는 편에 속하며, 천문학자들은 수많은 별들 중에서 다른 별을 구분해 내기 위해 1초 이하의 분해능을 갖는 망원경으로 관측을 한다.
4. 그 외: 구경, 초점거리, 구경비(f/ratio, f수)
천체망원경의 구경은 렌즈나 거울의 지름을 나타내며, 집광력과 분해능에 직접적인 영향을 미칩니다. 초점거리는 망원경의 렌즈나 거울에서부터 빛이 수집되어 초점이 맞추어지는 지점까지의 거리를 의미하며, 이는 위에서 말한 바와 같이 배율에 영향을 줍니다. 구경비는 f/ratio 혹은 f수라고도 말하며, 렌즈나 거울의 초점거리를 구경으로 나눈 값입니다. 카메라의 조리개 수치를 떠올리면 쉽게 이해할 수 있습니다. 예를 들어, 망원경의 구경이 100mm이고, 초점거리가 800mm라면 f수는 f/8이 됩니다. 여기서 초점거리는 같고 f수가 f/4인 망원경와 비교한다면, f수가 작은 망원경이 구경이 2배나 더 크며, 즉 더 많은 빛을 모을 수 있다는 것을 의미합니다.
결론
천체망원경의 성능은 집광력, 배율, 분해능, 구경과 초점거리, 구경비(f/ratio, f수) 등 다양한 요소에 의해 결정됩니다. 이러한 성능 요소들을 고려하여 적절한 천체망원경을 선택하고 사용함으로써 보다 정확하고 선명한 천체 관측 결과를 얻을 수 있으며, 이를 통해 우주의 신비를 더 깊이 탐구할 수 있습니다.
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