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[[파일:Celestial_sphere.svg|right|섬네일|천구는 [[천구 적도]]에 의해 남천과 북천으로 나뉜다.]]

'''천구'''(天球)는 [[천문학]] 및 [[항해]]에서 천체 관측에 이용되는, 관측자를 중심으로 한 반지름이 무한대인 가상의 구체(球體)로, [[하늘]]에 있는 모든 [[천체]]들은 이 천구의 안쪽 벽에 붙어 있는 것으로 간주한다. 천구의 두 점 사이의 거리는 두 점을 각각 천구의 중심(관측자)을 연결하여 생기는 두 직선 사이의 각으로 측정한다.

지구와 [[동축|자전축]] 및 [[동심|중심점을 공유]]하는 천구는 지구의 표면으로부터 연장되어 나온 가상의 존재이기도 하여, 지구상 좌표와 유사한 명칭이 붙는다. [[천구 북극]], [[천구 남극]], [[천구 적도]] 등이 그러하다. 천구 투사(透寫)는 [[구면 천문학]] 분야에 있어 매우 유용한 도구이다.

천구의 별들은 천구의 안쪽에 고정되어 움직이지 않는 표시라고 생각할 수 있다. 그러나, 태양이나 달, 태양계 행성은 천구상에 있기는 하지만 별과 달리 같은 위치에 고정되어 있는 것이 아니라 천구를 따라 조금씩 움직인다.

[[아리스토텔레스]]와 [[클라우디오스 프톨레마이오스|프톨레마이오스]]등은 천구를 가상의 존재가 아닌 물리적인 실체로 생각했다.

== 천구의 기준 ==
일반적으로 공의 중심을 지나는 곳을 기준으로 둘로 쪼갰을 때 그 쪼개진 면이 가장 큰 원이 되는데, 천구의 선이라고 하면 반드시 이 큰 원을 의미한다. 그래서 천체의 위치나 운동을 조사하려면 천구상에 몇 개의 특별한 점이나 선을 생각해야 한다.<ref>천구의의 기준이 되는 점과 선, 《글로벌 세계 대백과》</ref>

지구상의 [[적도]]를 하늘에 투사한 가상의 선을 천구 적도라고 하는데, 천구는 이 선을 기준으로 남반구와 북반구로 나눈다. 마찬가지로 천구 북회귀선, 천구 남회귀선, 천구 북극, 천구 남극 등을 투사할 수 있다. 하늘에 보이는 수많은 천체들은 [[천구 좌표계]]를 사용하여 위치를 계량화할 수 있다.

=== 천정과 지평선 ===
수평한 평면을 확대하여 천구에 대입하면 커다란 원이 생기는데, 이것을 지평선이라고 한다. 또한 원의 중심에서 수평면에 직각인 직선을 위로 연장하여 천구와 교차하는 점을 천정이라 한다.<ref>천정과 지평선, 《글로벌 세계 대백과》</ref>

=== 북극과 자오선·적도 ===
천구상의 ‘하늘의 북극(北極)’은 모든 별의 운동 중심이 되는 점이다. 그래서 북극과 천정을 잇는 선을 만들면 ‘자오선(子午線)’이 생긴다. 자오선과 지평선의 두 교점을 ‘북점’·‘남점’이라 하고, 또 이 북점과 남점에서 지평선을 따라 90°거리에 있는 점을 ‘동점’·‘서점’이라 한다. 그리고, 북극에서 90°거리에 있는 선을 ‘적도(赤道)’라고 한다. 적도는 지평선과 동점·서점에서 교차한다.<ref>북극과 자오선·적도, 《글로벌 세계 대백과》</ref>

=== 고도와 방위 ===
천체에서 지평선에 수선을 내리그으면 한 점에서 교차한다. 남점에서 지평선을 따라 이 교점까지 잰 거리를 ‘방위’라고 하며, 교점에서 수선을 따라 천체까지 잰 거리를 ‘고도’라고 한다. 이 방위와 고도 두 가지로 천구상의 천체의 위치를 확정한다. 방위는 남점에서 서쪽으로 360°까지 재는 것이 보통인데, 경우에 따라서는 북점에서 동·남·서로 돌아 재는 경우도 있다.<ref>주로 측량 등에 사용된다.</ref> 또한 고도 대신에 천정과 천체 사이의 거리를 이용하는 경우도 있다. 이것을 ‘천정 거리’라고 한다. 천정 거리와 고도와의 합은 항상 90°이다. 이와 같이 지평선을 기준으로 하여 별의 위치를 나타내는 것을 ‘지평 좌표계’라고 한다.<ref>고도와 방위, 《글로벌 세계 대백과》</ref>

== 관측자의 위치와 천구의 이동 ==
=== 다른 장소에서 본 천구 ===
천구는 지구 중심 또는 관측자 중심으로 이용할 수 있다. 전자는 가상의 관측자가 지구 중심부에서 천구를 관측한다고 설정한 것으로, 지구상의 위치에 따라 시차(視差)가 발생하는 것을 고려할 필요가 없다. 후자는 관측자가 지구 표면 임의의 장소에서 천구를 관측한다고 가정하는 것으로, 이 경우 [[지평면|수평]] 시차가 발생하는 것을 고려해야 하는데 특히 [[달]]의 경우가 그러하다.

어떤 지점에서 별을 고정시키고 태양의 움직임을 그린 천구는 단 하나밖에 나타낼 수가 없다. 그러나, 그 천구를 지구상의 다른 장소에서 보면 그 기준이 달라진다. 천구상에 그은 지평선이나 자오선, 천정 등의 점은 천구를 보고 있는 사람의 지구상에서의 위치에 따라 정해지는 것이므로 다른 위치에 있는 사람이 보는 천구상의 천정, 자오선, 지평선은 달라질 수 있다. 따라서, 같은 순간에 어떤 장소에서 본 [[자오선 경과|자오선을 지나는]] 별과 다른 장소에서의 자오선을 지나는 별은 다를 수 없다

=== 천구의 회전 ===
천구에 있는 천체들은 같은 시간 동안 천구의 북극을 기준으로 [[동쪽]]에서 [[서쪽]]으로 회전하는 것처럼 보인다. 이를 [[일주 운]](日週運)이라고 한다. 따라서 별들은 동쪽에서 떠서 [[자오선]]을 지나, 서쪽으로 지는 것처럼 보인다. [[주극성|천구 북극에 가까운 별들]]은 [[천구 북극]]을 중심으로 하늘에서 빙빙 도는 것처럼 보인다.

==== 태양시와 항성시 ====
{{참고|태양시|항성시}}
천구가 한번 회전하는 데 걸리는 시간은 24시간이다. 또한, 천구의 일주운동은 항상 같은 속도가 아니라 극히 미미하기는 하지만 속도가 달라진다. 
[[평균 태양시]] 또는 평균 항성시는 이러한 차이를 평균하여 나타낸다.

지구가 자전축을 따라 서에서 동으로 23시간 56분에 한 바퀴 [[자전]]하기 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, [[황도]]로 불리는 [[대원]]을 따라 매일 동쪽으로 1도씩 움직이기 때문이다.(1년에 360도 이동하며, 이를 태양의 [[연주 운동]]이라고 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. [[균시차]]를 참조)

따라서 보통 시계는 [[항성시]]를 표시한다. 항성 움직임을 연구하는 [[천문학자]]들은 대신 [[항성시]]가 표시되는 시계를 사용한다. 1 항성시는 태양시로 표현할 경우 23시간 56분이다.

== 천구 모형 ==
천구는 가상의 존재뿐 아니라 천구의 [[모형]]을 가리키는 말로도 사용되며, 이를 ‘천구의(天球儀)’라고도 한다. 천구 모형은 공 표면에 별이 박혀 있는 모양으로, 특정 시간 및 장소에서 어떤 별자리가 보이는지를 알려주는 기구이다. 별자리는 천구의 내부에서 관찰되는 모양이기 때문에, 천구 외부에서 보이는 별자리는 실제 별자리를 거울에 비친 모양이 되기도 한다.

== 같이 보기 ==
* [[혼천의]]
* [[분점]]
* [[천동설]]
* [[북극성]]
* [[남극성]]
* [[극성 (천문학)|극성]]
* [[지점]]
* [[황도대]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 참고 문헌 ==
* {{글로벌세계대백과사전}}

== 외부 링크 ==
* {{위키공용분류-줄}}

{{전거 통제}}

[[분류:천구좌표계]]
[[분류:구면천문학]]