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1437년 집현전저작랑을 거쳐 1439년 무공랑 집현전박사(務功郞集賢殿博士)가 되었다. 그는 역산(曆算)에 능하여 세종은 그를 중용하여 역법(曆法) 교정을 명하였다. 그해 이순지와 함께 《칠정산외편 七政算外篇》을 교정해서 올렸다. 그 뒤 세종대왕의 명으로 정인지(鄭麟趾), 정흠지(鄭欽之), 정초(鄭招) 등과 함께 수시력법(授時曆法)과 대통력태양태음통궤(大統曆太陽太陰通軌) 등에 대하여 그 계산법을 밝히고, 약간의 수정을 가해서 《칠정산내편 七政算內篇》을 만들었는데, 《칠정산내편》과 《태양통궤》·《태음통궤》 등이 모두 이순지와 김담이 편찬한 편찬본의 규장각판 사본만이 현재 전한다. 이후 수찬과 교리를 역임하였다.
1441년 여름 선교랑 집현전부수찬 지제교(宣敎郞集賢殿副修撰知製敎)를 거쳐 그해 가을 사헌부 감찰(司憲府 監察)이 되었다. 1441년 11월 명나라에 파견되는 절일사(節日使) 고득종(高得宗)의 서장관으로 북경을 다녀왔다. 이때 절일사 고득종이 왕명 없이 임의로 명나라 황제에게 건의하여 약물을 하사받아온 일로 귀국 후 체포, 의금부에 투옥됐으며, 장 90대 처분을 받았으나 불문율로 넘기고 석방되었다. 서장관 겸 검찰로 있으면서 절일사 고득종의 행동을 제지하지 않았다는 이유로 사헌부의 탄핵을 당했다.
1442년 통례문 봉례랑, 그해 겨울 승훈랑 사재감주부를 거쳐 봉상시 주부로 옮겼다. 1443년 주부(注簿)로 재직 중 세자 향의 명으로 진양대군 유 등과 함께 양전(量田) 시험에 참여했다.
1444년 호조좌랑, 이조좌랑, 1445년 봄 승의랑이 되었다. 그해 12월 다시 이조좌랑에 재직 중, 예조에서 일부 이조 관원들이 개최한 연회에 참여했다가 사헌부에 끌려가 추국당하고 삭직되었다. 1446년 여름 훈련원주부, 승문원부교리 등을 지냈다. 1447년 여름 봉훈랑(奉訓郞)에 임명되었다. 그해, 세종대왕은 그가 토지경계를 정하고 공부 정리에 능함을 신임, 특명을 내려 균전(均田)의 임무를 맡겼다. 그는 새로운 정전안(定田案)을 세워, 밭 토지의 등급을 9등급으로 나누었다.
1447년 7월 1일 수 사간원우헌납(守司諫院右獻納), 성균관직강(成均館直講)이 되었으며, 이조정랑(吏曹正郞)으로 전임되었다. 그해 8월 17일의 중시(重試)에 을과 1등(乙科 一等) 2위로 합격하였다. 이때 그의 형 김증도 중시문과에 을과 3등(乙科三等) 3위로 합격해 형제가 동방(같은 기수 합격자)가 되었다. 그는 곧 통덕랑(通德郞)으로 승진하고, 수 부지승문원사 지제교(守副知承文院事 知製敎)가 되고 그해 겨울 첨사원동첨사(詹事院同詹事)가 되었다. 1448년(세종 30) 조봉대부 서운관 부정 지제교(朝奉大夫 書雲觀副正 知製敎)에 제수되었고, 1448년 전라도 관찰사로 부임했다. 이듬해인 1449년(세종 31) 1월 부친상을 당하여 시묘살이를 하던 중 세종이 출사의 명과 함께 쌀 10석, 옷, 신발, 버선 등을 하사하였으나 고사하였다. 그해 가을 세종은 그에게 선략장군(宣畧將軍)을 제수했으나 상서를 올려 고사하였다. 세종이 허락하지 않자 그 해 7월까지 여섯 차례나 상소를 올렸다. 그러나 세종은 오히려 승진 벼슬을 내리며 복귀하도록 명하였고, 이에 사간원에서 반대하였으나 세자(문종)가 김담의 재주를 귀하게 여겨 기복(起復)을 명하니, 결국 출사하여 역법과 측후의 일을 하였다.
1449년 5월 1일 영천에서 삼년상을 하던 중 왕명으로 부름받아 역법(曆法)에 종사(從仕)하였다. 이어 일영대(日影臺)를 세웠고, 관상감(觀象監)의 일도 같이 맡아보았다. 1449년(세종 31) 겨울 선절장군(宣節將軍)에 제수되었으나 다시 상소를 올려 사직했다. 1450년(세종 32) 호군(護軍)으로 전직되었다가 친상 중임을 이유로 사직을 청하였으나 문종이 허락하지 않았다.
역법에 재능이 있어 당대의 천문학자인 이순지와 더불어 《칠정산내편》, 《칠정산외편》 등의 편찬에 관계하였으며, 이밖에 토지정리 사업과 《역대병요》 등의 서적 편찬에도 참여하였다. 칠정산은 조선의 환경 기준으로 만든 첫 월력이기도 하다.
칠정산의 ‘칠정’은 7개의 움직이는 별(해, 달, 수성, 금성, 화성, 목성, 토성)을 뜻하고 ‘산’은 ‘계산한다’는 의미다. ‘칠정산내편’은 중국 역법에 기반을 두었지만 수시력(授時曆)과 대통력(大統曆)을 한양 위도에 맞추어 교정한 것이다. 천문상수는 물론, 동지와 하지 전후의 해 뜨는 시각과 지는 시각, 밤낮의 길이를 다루고 있어 단순한 달력이라기보다는 오늘날의 천체력의 구실을 겸하고 있다. 책의 일행제율의 항에서 보면, 세주(歲周, 1년의 길이)=365일 2,425분으로 되어 있고, 1일=10,000분(分)=100각(刻), 1각(刻)=100분(分)의 십진법(十進法)이 쓰였는데 이로 미루어 1년의 길이가 현재 실시하고 있는 그레고리(Gregory) 태양력과 같은 365.2425일이고, 1분은 현행 8.64초와 같았음을 알 수가 있다.
'칠정산외편'은 서역의 역법인 회회력(回回曆)이라고 불린 이슬람력을 연구, 분석하여 조선의 실제 절기에 맞춰 교정한 책이다. 칠정산내편과는 달리 원주를 360도로 한 60진법이 쓰이고 있다. 또 1태양년의 길이는 365일로 하되 128태양년에 31윤일을 두고 있으므로 이 역법에 의해 계산한 1태양년의 길이는 365일 5시 48분 45초로 현대 값 보다 1초 짧을 뿐이다. 세종이 칠정산내외편에 대해 얼마나 자부심을 가졌는가는 칠정산내편 서문을 통해 짐작 할 수 있다. 서문에는 “이리하여 역법이 아쉬움이 없다 할 만큼 되었다”고 적혀 있다.
1445년에 간행된 제가역상집(諸家易象集)도 김담이 이순지와 함께 저술하는 등 당시 천문학에 관한 대부분의 저서는 김담과 이순지가 연구·저술한 것이다. 김담이 이조정랑(吏曹正郞)으로 재직 중이던 1447년(세종 29)에는 문과 중시(重試 : 과거 급제자를 대상으로 치르는 시험)에서 을과 1등(乙科 一等) 3인 중 제2등으로 합격했다. 1등은 성삼문 3등은 이개였다. 이처럼 학자로도 출중한 능력을 갖추었던 김담은 문과급제자로서는 특별하게 천문과 산학(算學)에 정통해 이순지와 함께 조선시대 과학 발전에 주도적 역할을 했다.
문종, 단종 때의 활동.
문종 즉위 직후 1450년 3월 16일 부친상을 이유로 사직을 청하였으나 선왕의 명이고 할일이 많다면 문종이 반려시켰다. 다시 그해 6월 부친의 탈상이 2개월 남아서 상제를 마치려 사직을 청했지만 역시 거절당했다. 1451년(문종 1) 사헌부 장령이 되어 불사를 주관한 관리의 처벌을 상소했다. 이후 사헌부 장령으로 불사를 배척하는 상소를 여러 번 올렸으며, 그해 봄 무의장군(武毅將軍)에 제수되고, 사헌부장령 겸 춘추관기주관(司憲府掌令兼春秋館記注官), 그해 가을 지승문원사 겸 직수문전(知承文院事 兼 直修文殿)이 되었다.
1451년 지승문원사(知承文院事)를 거쳐 왕명으로 《병요(兵要)》에 주(註)를 달았다., 1451년 사헌부장령이 되어 불사(佛事)를 배척하는 소를 여러 번 올렸고, 1452년(단종 즉위년) 집현전직제학이 되었다. 그는 박팽년, 하위지 등과 교분이 있었는데 이들을 만나 시류에 대한 불만을 토로한 것이 후일 문제가 되어 비판거리가 되기도 했다.
이때 그는 하위지(河緯地)의 집에 가서 위태로운 나라에는 거하지 않는다고 말한 일이 있는데, 연산군 때에 김일손이 이를 실록에 실으려다가 논란이 되기도 했다.
1452년(단종 즉위년) 봄 수 전농사윤(守典農寺尹)을 거쳐 중훈대부 전농사윤(中訓大夫典農寺尹) 등을 거쳐 집현전 직제학 지제교(集賢殿直提學知製敎)가 되었고, 1453(단종 1) 역대병요의 편찬에 참여, 역대병요 13권이 완성되자 중직대부(中直大夫)로 승진하고, 다시 통훈대부(通訓大夫)로 승진했다. 그는 늑으신 어머니 봉양을 위해 외직에 발령내줄 것을 여러번 청하였다. 이어 상주목사로 부임했다가, 충주목사를 지냈다. 충주목사 재직 중 1453년 중직대부로 승진했고, 1454년 가을 통훈대부로 승진했다. 1455년 여름 감사 함우치(咸禹治)가 상소를 올려 그가 行己廉正 處事精詳 吏服民安함을 들어 포상을 청하였다. 충주목사 재직 중 1455년 4월 4일 통정대부(通政大夫)로 승진했다.
1454년에는 조선이 명나라에 보낸 정조사(正朝使)의 통사(通事) 최윤(崔倫)에게 부탁, 조카 김담(金淡)에게 보내는 편지와 면포(綿布)·소견(小絹)·황사(黃絲) 등의 물건을 받아 가지고 왔다.
계유정난으로 정권을 잡은 수양대군이 1455년 단종을 축출하고 왕위에 오르자 신숙주를 통해 이조판서에 특별 제수되었으나 끝내 받지 않았다. 이후 거듭된 출사 요청에 중앙 벼슬을 피하여 자청하여 안동부사, 충주목사등의 외직으로 나갔다. 1455년 12월에는 좌익원종공신 1등(原從功臣一等)에 책록되었다. 이후 예조참의에 제수되었지만 취임하지 않았고, 1456년 근거리에서 노모의 봉양을 위해 외직을 청하여 고향 안동으로 내려갔다. 1457년 1월 첨지중추원사(僉知中樞院事)에 임명되고 이후 다시 안동대도호부사(安東大都護府使)로 나갔다가 1458년 3월 예조 참의에 제수되어 상경, 사직했다. 1458년 6월 28일 경주부윤에 임명됐으나 같은 날 상주목사로 임명, 상주로 부임하였다. 그의 사위 이수형은 단종 양위에 분개하여 벼슬을 버리고 낙향했는데, 그와 긴밀히 교류하였다. 이수형은 장인의 고향인 영주 도촌으로 낙향하였다.
1458년 여름 가선대부(嘉善大夫)로 승진, 경주부윤으로 부임하자, 세조가 불러 친히 식물과 의복을 내려주였다. 경주부윤으로 있을 때는 금강산에 있던 매월당 김시습과 자주 만나 동병상련의 정을 달래며 신라의 고적을 중수하는데 힘쓰기도 했다. 당시 세조가 이조판서의 벼슬을 내리며 두번씩이나 불렀으나 사양, 승정원일기에는 「사판삼신이일」로 기록되어 있다. 서거정과도 교유하였는데, 경주부윤으로 있을 때 봉명사신으로 파견되었던 서거정 등이 오자 감사와 함께 그를 환대하며 고적 정비에 나서는 것으로 시름을 달랜다 하였다.
'자네가 내 마음을 먼저 알고 있네. 이미 통판과 의논하여 장차 객관을 중수(重修)하기로 하고, 재목을 축적하고 기와를 구우면서 시일을 기다리고 있을 뿐일세.'
그는 어머니가 늙었다고 하여 몇 지방 고을의 수령(守令) 자리를 구하였다. 세조 찬위 이후에도 중앙벼슬을 피해 지방관 생활을 했다. 1460년 1월 다시 경주부윤에 임명되었다. 1460년 봄 가정대부로 승진했다.
그가 충주목사로 재직할 때 관내에 도적이 많아 고을 백성들이 몹시 두려워하였는데 그는 이 도적을 잘 잡아 다스렸으며, 장물의 증거를 발견하면 비록 그 양이 적더라도 이를 용서하지 않았다 한다. 이로 말미암아 도적들이 서로 경계하여 그가 충주목사로 재직 중에는 충주목 경내(境內)에는 들어오지 않았다 한다. 세조는 그에게 이조판서직을 제수되었으나 사양하고 나아가지 않았다.
1460년 사직(司直)으로 재직 중 세조의 특명으로 원종공신 3등(原從功臣三等)에 녹훈되었다. 1461년 자헌대부로 승진했다. 1460년 겨울 경주부윤 임기가 만료되었으나 늙으신 어머니 부양을 이유로 잉임되었다. 1461년 겨울 자헌대부로 승진했다. 1463년 가을 중추원부사(中樞院副使)에 제수되었디.
왕조실록의 졸기 기록에 의하면 그는 성품이이 단아(端雅)하고, 행동이 청렴(淸廉)하고 근신(謹愼)하였다고 한다. 1463년 7월 6일 중추원 부사(中樞院副使)가 됐다가 그해 8월 29일 이조판서로 승진했는데, 지합천군사 권용(權鎔)에 의하면 이때 그는 병을 이유로 세번 사직을 청하여 승인되었다고 한다. 세조는 중사(中使)에게 명하여 그의 병환을 문의했으나, 중사는 그의 병이 위중하지 않으며 일없이 소일한다고 거짓으로 보고하였다. 그의 병세는 심해졌다. 1464년 1월 22일 세조의 왕명으로 우의정 구치관(具致寬), 동지중추원사(同知中樞院事) 양성지(梁誠之), 인순부윤(仁順府尹) 한계희(韓繼禧) 등과 함께 《동국통감》의 착오를 검토, 교열하였다. 1464년 중추원사(中樞院使)로 임명됐다. 그의 문하에서는 이수형 등을 배출했는데, 이수형은 그의 제자이자 사위였다.
1464년 초여름 지중추원사(知中樞院事)가 되었다가 곧 관직에서 물러났으며, 그해 7월 병이 위중해졌다. 1464년 7월 10일 오시(午時)에 병으로 사망하였다. 그의 부음 소식을 듣고 세조는 명하여 조회와 시장을 2일간 철조하였다. 당시 그의 나이 향년 48세였다.
세조 반정에 반발하여 낙향한 사위 이수형, 생육신 매월당 김시습, 학자이자 문인인 서거정 등과 교류하였다.
세조 9년 김담이 별세하자 세조는 이틀간 조회(朝會)와 저자(市)를 정지할 것을 명하고, 예관을 보내 조제(弔祭)를 치르게 하고 부의를 후하게 내리며 별세 이튿날 바로 '문절(文節)'이라는 시호가 내려졌는데 이는 조선사를 통틀어 매우 드문 일이었다.
그해 9월 시신은 영천으로 운구되어, 경상북도 영주군 북쪽 15리 순흥부 수민단면 허빈동(許賓洞, 후일의 경상북도 봉화군 봉화읍 문단리 962번지)의 빈동산(賓洞山) 오향(午向) 언덕에 안장되었다. 바로 지합천군사 권용이 그의 행장(行狀)을 지었다. 묘소 앞에 세워진 비석은 자손이 세웠고 자헌대부 이조판서 시 문절 김공지묘(資憲大夫 吏曹判書 諡 文節 金公之墓)라 되어 있다. 묘지명은 김위(金㙔)가 지었고, 신도비문은 5대손 정랑 김우익(金友益)의 부탁으로 여헌 장현광이 지었고, 글씨는 김광현이 썼다.
장남 만석은 손자 김유년 이후 기록이 없다. 둘째 아들 만균은 아들이 없고 딸만 2명 있었는데, 이로 인하여 김만균 사후 일부 재산을 당시 살아있던 9남매가 분배하였으며 이것이 1516년 김수 분재기(金綏 分財記)에 나타난다. 셋째아들 만칭, 넷째 아들 만인에게서 후손이 이어졌고, 만칭의 후손이 번성하였다.
1753년(영조 29)에는 그의 묘소 아래 경상북도 봉화군 내성면 문단리(후일의 봉화군 봉화읍 문단리 962번지)에 재실인 빈동재사가 건립되었다.
도적 엄단.
실록에 의하면 그는 범죄자에게 엄격했다 한다. "그때 경내(境內)에 도적이 많아서 백성들이 매우 괴로와하였는데, 김담이 이들을 원수(怨讎)같이 싫어하여 도적의 자취를 잘 다스렸고, 간구(姦寇)가 있는 곳을 알아서 적발(摘發)하는 것이 귀신 같았고, 장물(臟物)의 증거를 발견하면 비록 적더라도 용서하지 않았다. 그들을 죽이지 않으면 그만두지 않으니, 이로 말미암아 도적들이 서로 경계하여 경내(境內)에는 들어오지 않았고, 고을 백성들이 그 덕을 입었다."는 것이다.
또한 이순지와 더불어 당대에 가장 뛰어난 천문학자로서 세종대의 천문·역법 사업에 크게 공헌했다. 성종 때 윤필상이 임금에게 아뢰기를 “조종조(祖宗朝)에는 김담이 역법에 정통하였는데 그 뒤에는 그를 이을만한 자가 없습니다. 청컨대 문신들 중에서 적임자를 골라서 이를 익히도록 하소서”라고 했다는 기록이 있다. &lt;임하필기 제13권·성종실록 등&gt;
그가 충주목사로 재직할 때의 근무에 대해 충청도관찰사 함우치(咸禹治)는 "충주목사 김담은 청렴 공직하고 다스림이 밝아, 관원과 아전들이 잘 복종하고 백성이 편안하여 칭송이 높다"고 평하기도 했다.
김륵(金玏, 1540년 3월 9일 ~ 1616년 11월 11일)은 조선 선조·광해군 때의 문신·학자이다. 본관은 예안, 자는 희옥(希玉), 호는 백암(栢巖)이다. 시호는 민절(敏節). 임진왜란 당시 경상좌도 안집사와 체찰부사로 의병 모집, 의병대 지원, 민심 수습 등에 기여하였으며, 진주에서 이순신을 만난 뒤 그가 백의 종군할 때 구명 운동을 벌였다. 광해군 때는 이황, 이언적의 문묘 종사 운동을 주도했다. 또한 광해군의 생모 공빈 김씨의 추숭을 반대하기도 했다.
1612년 광해군의 공빈김씨 추숭을 반대하다가 삭직당하고 도성에서 추방되자 영천으로 낙향, 천운정을 짓고 여생을 보냈다. 뒤에 인조 반정 후 증 이조판서에 추증되었다. 당색으로는 동인이고 학맥으로는 이황학파로, 퇴계 이황의 제자인 소고 박승임, 금계 황준량의 문하에서 수학하다 이황을 직접 찾아가 직제자가 되기도 했다. 경상북도 영천군(현재의 영주시) 출신.
1540년 경상북도 영천(영주시) 수민단면 백암리(현, 봉화군 봉화읍 문단리 사암마을)에서 태어났다. 세종 때의 천문학자 문절공 김담의 4대손으로, 증조부 김만칭(金萬秤), 조부 김우(金佑)에 이르기까지 별다른 관직에 오르지 못했고, 증조부 김사명은 생원이었으나 사후 증 통훈대부 통례원좌통례, 김우는 사후 증 승정원좌승지에 추증되었다. 생부 김사명(金士明)은 생원시에 합격한 뒤 성균관에서 유생으로 수학한 성균관 생원(成均館生員)이었다. 후에 그의 출세로 특별은전을 받아 증 이조판서에 추증되었다.
김사명은 창원 황씨와의 사이에서 김욱(金勖), 김륵 두 아들을 두었는데, 형인 김사문(金士文)이 아들이 없자 둘째 아들인 김륵을 형의 양자로 입양보냈다. 백부이자 양아버지인 김사문은 1538년(중종 33년)에 문과 과거시험에 급제하여 정6품 형조 좌랑을 지냈다. 양어머니는 인동장씨이다.
양부이자 백부 김사문은 형조좌랑인데 사후 증 이조판서에 추증되었고 생부 김사문의 증 이조판서 역시 증직이었다. 그가 태어난 백암리는 영주군 수민단면, 순흥부 수민단면에 속하다가 후일 봉화군 봉화읍에 편입되었다.
관직 출사.
사마시와 과거 급제.
그러나 사마시 합격 이후 생부 김사명과 스승인 퇴계 이황이 연이어 사망, 그는 고향 영주시에 머무르며 퇴계 이황의 위패를 영주시 이산서원(伊山書院)에 배향하는 일을 추진하였으며 이후 영천(영주시) 지역 사림의 중심인물로 부상하게 된다. 그는 흑석사(黑石寺)와 소수서원 등에서 수학하다 1576년(선조 9)에 과거에 급제하였다. 오리 이원익, 학봉 김성일 등이 그의 동방이었다.
1584년(선조 17) 사헌부지평을 거쳐 그해 8월 2일 영월 군수(寧越郡守)로 부임하였다. 영월군수로 재직 중 치적을 쌓아 선정비가 세워졌다.
1589년(선조 22) 김륵은 내직으로 홍문관 교리에 임명되고 사헌부 집의(~1591년 음력 6월 23일)를 거쳐 당상관으로 승진, 승정원 우부승지·좌부승지가 되었다. 1591년 동부승지가 되어 처사(處士) 최영경(崔永慶)의 억울함을 호소하다가 선조의 비위를 거슬러 호군(護軍)으로 좌천되었다. 얼마 뒤 형조참의에 임명되었지만 사퇴했다. 그 뒤 경상좌도 초유사, 경상우도 관찰사, 이조 참판, 성균관 대사성(成均館大司成), 사헌부 대사헌 등을 역임하였다.
임진왜란 중 활동.
1592년(선조 25) 4월 임진왜란이 일어나 한 달 사이에 팔도가 모조리 무너졌다. 이때 바로 안집사(安集使)의 명을 받고 경상도로 내려왔다가 의병에 합류, 왜군과 교전하였다. 또한 영주 지역과 풍기 지역에서 조직된 의병을 지원하는 일도 맡아보았다. 곧 전쟁 중이던 현지에서 안동부사에 제수되고 1593년 품계가 가선대부(嘉善大夫)로 승진, 올라 경상 우도 관찰사에 제수되었다.
1594년(선조 27)에는 사헌부 대사헌·이조 참판·홍문관 부제학 등 요직을 역임했으며, 1595년(선조 28) 부체찰사(副體察使)에 올라 수원·전주·남원·거창·진주·대구·창녕 등지를 순시하며 군졸들을 위무하고 전황을 살폈다. 이때 한산도와 거제도에 파견되어 이순신을 비롯한 수군의 활약상을 조사, 조정에 보고하고 이들의 전공을 위무하였다. 이후 진주에 가서 이순신을 만나 찾아가 대책과 전략을 상의하고 숨져간 병사들의 위령제를 지냈다.
그 뒤 이순신이 투옥됐을때는 유성룡 등과 함께 구명운동을 벌였다. 1596년 1월 양모 장 부인(張夫人)의 상을 당하여 벼슬을 사직했으나 이듬해 명나라-일본간 협상 결렬로 정유재란이 발생하자 다시 의병을 일으켜 왜군과 교전하였다. 어머니의 상 중이었으나 그는 사재를 털어 병기, 군량미를 조달하고, 영주, 풍기, 안동 주변 지역에 격문을 살포, 의병을 모집하였다. 또한 충청병사 원균을 불러 절제에 복종하지 않고 타 장수와 불화함을 지적했으며, 전주에서는 훈련 행사를 사열하고, 전라도 남원에서는 도원수 권율을 찾아 전황을 논의하였다. 또한 전라도 병마절도사 이복남이 순찰사에 복종하지 않자 매를 들어 형벌을 가한 후 파직을 상주하였다.
1598년 정유재란이 종결되자 관직을 사퇴하고 물러났다. 다시 관직에 올라 사헌부대사헌으로 시무16조를 올려 민심수습책을 제시한 뒤 1599년(선조 32) 봄 명나라 장군의 접대사(接待使)로 파견되었다가 질병으로 면직하였다.
1599년(선조 32) 형조 참판과 예조 참판을 거쳐 충청도 관찰사로 나가게 되었는데, 이때 이순신의 공로를 조정에 아뢰며 그 집안의 조세 부담을 감면해 줄 것을 청하였다.
1600년(선조 33) 병을 이유로 관직을 사퇴하고 고향인 영천(영주시)으로 물러난 뒤 김륵은 학문 연구에 몰두하였다. 그 밖에 월천 조목을 찾았고, 그 뒤 오운(吳澐)·배응경(裵應褧) 등 벗들과 이산서원에 모여 강학에 몰두하였다. 그 뒤 다시 형조참의에 제수되어 다시 조정에 나아갔고, 호조 참판 및 주역 교정청(周易校正廳)을 거쳐 명나라에 파견되는 동지사(冬至使)에 임명되어 연경으로 건너가 전란 후유증의 수습에 일익을 담당하고 귀국했다. 안동도호부사로 재직 중, 선무원종공신(宣武原從功臣)에 녹훈되었다.
1602년(선조 35) 경상도 변방으로부터 왜의 재침 기미가 있다는 보고가 들려오자, 조정에서 명나라에 파견되는 동지사로 보내 청병하였다. 그러나 만력제는 '재역불가의 5가지 이유'를 들어 거절하였다. 그는 반오조를 들어 설득하니 만력제가 이를 가상히 여겨 그에게 벼루와 비단 등을 하사하며, 지금 출병은 어렵지만 왜에 대한 경계의 칙지를 내릴 것을 약속받고 되돌아왔다.
1604년(선조 37) 안동부사가 되었다. 1605년 홍수가 났는데, 고을이 낙동강 가에 위치하고 있고 또 청송(靑松)과 진보(眞寶)에서 범람한 물이 안동시내에 범람, 무너진 가옥과 물에 떠내려간 사람과 가축이 이루 셀 수 없었다. 공이 노심초사하여 진휼하고 구제하는 정사를 행하였다. 또한 퇴계 이황을 제향한 안동 여강서원(廬江書院) 또한 수해를 당하였다. 그가 여러 고을의 부로(父老)들과 도모하여 옛터에서 100여 보(步) 곳에 새로 짓고서 그 기물을 넉넉하게 하고 노비를 더 붙였는데, 여강서원 복구에 들어간 비용은 모두 자신의 녹봉으로 해결하였다. 1608년(선조 41) 3월 선조가 승하하고 광해군이 즉위하자 광해군은 그에게 성균관대사성을 제수했지만 얼마 뒤 사퇴하였다.
광해군 시절.
1608년(광해군 즉위) 성균관대사성을 거쳐 이후 이조참판 등을 지냈다. 1610년(광해군 2) 다시 성균관대사성이 되었다가 사헌부대사헌에 올라 기축옥사에 연루된 동인(東人)들이 정여립과 직접적인 관련이 없음을 들어, 기축옥사때 희생된 동인들의 억울함을 신원해줄 것을 청하였고, 이황과 이언적을 비롯한 5현의 성균관 문묘종사(文廟從祀) 논의에 주도적으로 참여하였다.
그러나 그의 이황, 이언적의 문묘 종사는 북인들의 반대로 받아들여지지 않았다. 북인들은 자신들의 스승인 조식이 제외된 것에 불만을 품고 그의 이황, 이언적 문묘 종사를 반대했는데, 북인과 남인간 갈등을 초래하게 된다. 광해군은 즉위 초부터 자신의 생모 공빈 김씨를 왕후로 추존하려 하였으나, 그는 생모를 왕비로 추증하려는 광해군의 뜻을 비판, 반대하다가 왕의 노여움을 받고 강릉 부사(江陵府使)로 좌천되었다.
명나라에 진하사로 갔다가 귀국하여 공성왕후 추존 사실을 접하자 그는 아뢰기를, "추숭(追崇)하는 전례를 지금 이미 거행하였으니, 당초에 바로잡지 못한 책임은 참으로 돌아갈 곳이 있거니와, 품절(品節)에 이르러서는 마땅히 등급에 따른 차등이 있어야 합니다. 지금 종묘의 효경전(孝敬殿)과 똑같이 하였으니, 어찌 별묘라고 할 수 있겠습니까.(追崇之典 今已擧行 當初不能匡救之責 固有所歸 至於品節 宜有隆殺 今一視宗廟孝敬殿 則豈曰別廟云乎)"하니, 광해군이 크게 노하여 미움을 받고 좌천되었다. 승지와 대간들이 번갈아 소장을 올려 광해군을 만류했으나 듣지 않았다 한다.
1611년 그는 관직을 버리고 고향 영주군으로 물러났다. 곧 강릉부사로 임명되었으나 제때 북도에 무역할 곡식을 조세로 거두지 못했다는 이유로 지방관원들을 파면할 때 그도 파면되었다. 1612년(광해군 4) 하절사로 명나라에 다녀왔다. 귀국 후 안동부사로 부임하여 낙동강의 범람을 막기 위해 제방을 쌓았다. 그해 북인 대북(大北) 세력이 꾸며낸 김직재(金直哉)의 옥사에 그가 연루되었다는 누명을 쓰고 심문을 받은 뒤 삭탈관직(削奪官職), 유배되었다가 여러 신하들의 변호로 복관되었다. 최종 관직은 가의대부였다.
1612년 광해군의 생모 추숭을 반대했던 일로 삭탈관직당하고 도성에서 추방되었다.
그가 관직을 버린 것에 대해 광해군의 미움을 받았기 때문이라는 있다. 광해군일기의 졸기에 의하면 그는 광해군이 자신의 생모를 왕비로 추숭하려는 것에 대해 비례(예의가 아님)를 간하다가 화를 입고 영천으로 내려갔다(光海辛亥將追崇生母 玏爲都憲力言非禮 遂得罪退歸榮川)고 하였다.
이후 영주시내에 귀학정과 영주시 이산면 석포리에 천운정을 짓고 시문으로 소일하며 이수광·한석봉등 당대의 명사들과 교류했는데, 이때 석봉 한호로부터 친필 글씨로 귀학정 현판을 선물로 받았다. 1616년(광해군 8) 11월 16일 정침에서 병으로 사망했다.
시신은 처음에 영주군 수문단면 백암리, 현 봉화군 봉화읍 문단리에 장사했다가 뒤에 이장, 묘소는 경북 봉화군 상운면에 있으며 신도비와 김하주의 묘 뒤에 있다. 1620년 영주의 사림이 사당을 세워 그와 고조부 김담, 그의 스승 소고 박승임을 제향하였다. 1623년 인조반정 후에 광해군 시절의 행동이 참작되어 1653년에 증 자헌대부 이조 판서 지경연의금부춘추관성균관사 홍문관대제학 예문관대제학 세자좌빈객으로 증직되었다.
김해(金澥, 1534년 ~ 1593년)는 조선 선조 때의 문신이다. 본관은 예안(禮安), 자는 사회(士晦), 호는 운송(雲松)이다.
임진왜란이 끝난 후에 선무원종일등공신에 추록되고 승정원 도승지로 증직되었다. 또 1695년에 이조참판이 가증되었다. 공주 우정면 내산리에 충신효자 정려각이 있다.
김약련(金若鍊, 1730년 ~ 1802년)은 조선 정조 때의 문신이다. 본관은 예안, 자는 유성(幼成), 호는 두암(斗庵), 인수(忍叟)이다.
1774년(영조 50년)에 생원이 되고 그해 문과 과거험에 급제하였으나, 1776년(정조 즉위년)에 사도세자의 죽음과 관련된 일련의 상소에 연루되어 삭주로 유배되고 관직 진출이 제한되었다. 1793년(정조 17년)에 벼슬실이 다시 열려 성균관 전적, 병조 좌랑, 병조 참의, 승정원 좌부승지 등을 역임하였다.
효부전 5편, 열녀전 7편, 동물전 3편 등 국문학사에 연구 가치가 있는 글을 남겼다. 특히 동물전은 순수한 문예창작물이다. 이밖에 10권 5책으로 된 문집 《두암집》(斗庵集)이 있다.
주계열(主系列, )은 천문학에서 항성의 색등급도상에 나타나는 연속적이며 독특한 별의 띠를 말한다. 주계열은 색등급도에서 오른쪽 아래에서 왼쪽 위를 크게 가로지르며, 주계열 위에 위치한 별을 주계열성(主系列星, main sequence star) 또는 왜성(矮星, dwarf star)이라고 부른다. 주계열은 대부분 항성의 일생에서 가장 긴 시간을 차지하는 진화 단계이며, 주계열성은 수소 핵융합으로 헬륨과 에너지를 만들어낸다. 인간으로 치면 청장년기에 해당한다.
항성은 탄생과 함께 중심부에서 수소를 태워 핵융합 작용을 일으켜 헬륨으로 치환하기 시작한다. 이 핵융합이 진행되는 동안 항성은 주계열에 머무르게 되며, 주계열 안에서의 위치는 항성의 초기질량에 의해 주로 결정되고, 화학적 조성비도 약간의 영향을 미친다. 모든 주계열성은 중심핵의 핵융합으로 인한 열압력(바깥쪽으로의 힘)과 자체 질량으로 인한 중력(안쪽으로 향하는 힘)의 크기가 균형을 이루는 정역학적 평형 상태에 있다. 중심핵에서 생성된 에너지는 표면으로 올라와 광구에서 복사의 형태로 방출된다. 중심핵에서 표면까지 에너지가 전달되는 방식은 복사일 수도 있고 대류일 수도 있는데, 보통 대류는 온도 기울기가 가파른 곳, 또는 불투명도가 큰 곳, 둘 다 해당되는 곳에서 일어난다.
주계열은 상위 부분과 하위 부분으로 나뉘는데, 이는 주계열성이 에너지를 형성하는 주된 과정의 차이에 따른 구분이다. 질량 1.5 이하의 별들은 양성자-양성자 연쇄 반응을 주로 사용해 핵융합을 하고, 이 별들이 하위 부분에 해당한다. 질량이 그보다 큰 상위 부분의 주계열에서는 주로 탄소, 질소, 산소를 촉매로 사용해 핵융합을 하는 CNO 순환으로 핵융합을 한다. 이상의 주계열성들은 중심핵에서 대류가 일어나(대류핵) 헬륨이 위쪽으로 끌려 올라간다. 이하에서는 중심핵 주위에서는 복사만 일어나고 표면 근처에서만 대류가 일어난다. 별의 질량이 줄어들수록 별의 외피층의 부피에서 대류층이 차지하는 비율이 커지고, 이하의 주계열성들은 별의 부피 전체에서 대류가 일어난다. 중심핵에서 대류가 일어나지 않는 주계열성의 경우, 헬륨이 풍부한 핵 주위로 수소의 껍질이 형성된다.
대체로 항성의 질량이 클수록 주계열에 머무르는 기간이 짧아진다. 핵의 수소가 모두 연소된 뒤 별은 진화하여 주계열을 벗어난다. 그 뒤 별이 어떻게 진화하는지는 질량에 따라 결정된다. 이하의 항성들은 바로 백색왜성이 되고, ~ 의 항성들은 적색 거성을 거쳐 백색왜성이 된다. 그보다 질량이 큰 별들은 초신성 폭발을 일으킨 후 별의 질량에 따라서 중성자별 혹은 블랙홀을 형성한다.
주계열 연구의 역사.
20세기 초, 항성의 거리 및 유형에 대한 정보가 보다 풍부해졌다. 별들의 스펙트럼은 여러 구분되는 특징들을 보여주었으며, 이에 따라 항성을 분류하게 되었다. 하버드 대학교 천문대의 애니 점프 캐넌과 에드워드 찰스 피커링은 현재 하버드 분류법이라고 불리는 분류법을 개발해 1901년 《하버드 연감》에 게재했다.
1906년, 덴마크 천문학자 아이나르 헤르츠스프룽은 포츠담에서 가장 붉은 별들(하버드 분류법에서 K형, M형에 해당하는)을 두 가지로 나눌 수 있다는 것을 발견했다. 한 무리는 태양보다 훨씬 밝았고, 또다른 한 무리는 태양보다 훨씬 어두웠다. 이 두 무리를 구분하기 위해 헤르츠스프룽은 "거성"과 "왜성"이라는 용어를 고안했다. 이듬해 헤르츠스프룽은 성단 연구를 시작했다. 성단은 많은 양의 별들이 한데 모여있기에 지구에서 그 별들까지의 거리가 근사적으로 같다고 상정할 수 있다. 그는 별의 색과 광도 사이의 관계를 그래프로 그렸고, 그 결과 하나의 연속적인 집합 형태가 매우 두드러지게 나타났다. 헤르츠스프룽은 이 형태를 "주계열"이라고 명명했다.
헤르츠스프룽이 관측한 붉은 별들 중, 왜성들은 러셀이 발견한 분광형-광도 관계를 따랐다. 하지만 거성들은 왜성들보다 훨씬 밝았기에 같은 관계를 따르지 않았다. 러셀은 “거성들은 밀도가 낮거나 표면밝기가 클 것이고, 왜성들은 그 반대일 것”이라는 추측을 제기했다.
1933년, 벤그트 스트룀그렌이 광도-분광형 도표를 "헤르츠스프룽-러셀도표"라고 부르자고 제안했다. 이 용어는 이 기법을 헤르츠스프룽과 러셀이 동시에 발전시켰음을 반영하는 것이다.
1930년대에는 항성의 진화에 관한 모형이 개발되었다. 균일한 화학적 조성을 갖는 항성들에서, 항성의 질량과 광도 및 반경 사이에 상관관계가 존재한다는 것이 밝혀졌다. 즉 항성의 조성과 질량이 주어지면, 그 항성의 반경과 광도는 하나로 결정된다는 것이다. 이것을 하인리히 보그트와 헨리 노리스 러셀의 이름을 따서 보그트-러셀 정리라고 한다. 이 정리에 따라 항성의 화학적 조성과 주계열에서의 위치를 알면 항성의 질량과 반경을 알아낼 수 있다(다만 조성이 불균일한 별들에 대해서는 이 정리가 성립하지 않음이 이후에 밝혀진다).
1943년 W. W. 모건과 P. C. 키넌이 항성분류법을 개정하였고, 이걸 모건과 키넌의 이름을 따서 모건-키넌 분류, 또는 MK 분류라고 한다. MK 분류는 항성 각각에게 분광형(하버드 분류법에 기초한) 및 광도등급을 배정했다. 하버드 분류법은 수소선의 세기에 따라 별들에게 서로 다른 글자들을 배정했는데(그때는 아직 스펙트럼과 온도 사이의 관계가 밝혀지기 전이었다), 항성의 온도에 따른 정렬을 한 뒤 중복되는 것들을 제거하고 나자 푸른색에서 붉은색으로, 즉 파장이 짧은 순서로 O, B, A, F, G, K, M이라는 분광형들이 정립되었다. 광도등급은 광도가 큰 것을 I로 시작해서 어두워지는 순으로 V까지 분류했다. 주계열 위의 항성들은 광도등급 V에 해당한다.
주계열성의 탄생.
성간매질의 기체와 먼지로 이루어진 거대분자운이 진즈 불안정성에 의해 붕괴되면 원시별이 형성된다. 원시별의 초기 조성은 수소 70%, 헬륨 28%, 나머지 그외 원소들로 대체로 균질하다. 항성의 초기질량은 분자운 속에서 원시별 주위의 환경에 의해 결정된다. 새로 형성된 항성의 질량 분포는 초기질량함수에 의해 경험적으로 기술된다. 이 최초의 질량붕괴에서 전주계열성이 중력 수축으로 에너지를 형성한다. 수축이 계속되어 적절한 밀도에 도달하면, 중심부에서 수소를 헬륨으로 전환하는 발열성 핵융합 작용을 통한 에너지 생성이 시작된다.
수소 핵융합이 지배적인 에너지 생성과정이 되고, 중력수축으로 인한 초과 에너지가 사라지면, 항성은 헤르츠스프룽-러셀도표(HR도표)에서 "표준 주계열"이라고 하는 곡선 위에 위치하게 된다. 천문학자들은 이 단계를 "영년주계열"(zero age main sequence; ZAMS)이라고 부르기도 한다. ZAMS 곡선은 항성이 수소 핵융합을 시작하는 지점의 성질에 대한 컴퓨터 모델을 사용해 계산할 수 있다. 이 지점부터 항성의 밝기와 표면온도는 나이를 먹음에 따라 점차 증가한다.
항성은 주계열의 처음 위치에 머물러 있다가, 유의미한 양의 수소가 중심핵에서 소모되면 광도가 크게 진화하기 시작한다. HR도표상에서는 주계열의 오른쪽 위로 움직인다는 것이다. 즉 주계열은 항성의 전체 수명에서 수소를 태우는 단계를 대표한다.
주계열의 성질.
색등급도상의 항성 대다수는 주계열 곡선을 따라 분포한다. 이 곡선이 이렇게 선명하게 나타나는 것은, 중심핵에서 수소를 태우는 동안 항성의 분광형과 광도가 모두 항성의 질량에 의해 결정(적어도 0번째 근삿값에 따라)되기 때문이다. 거의 모든 항성들이 수명 중 "활동적인" 기간을 이 시기에 보낸다.
항성의 온도는 광구의 플라스마의 물리적 성질에 영향을 미쳐 분광형을 결정한다. 파장에 대한 함수로 나타나는 항성의 에너지 방출은 온도와 화학조성 모두에 영향을 받는다. 이 에너지 분포에 대한 주요 지표는 색지수 formula_1이다. 이것은 청색 대역(formula_2)과 황록색 대역(formula_3)에서 각각 측정한 별의 실시등급의 차이이다. 이 등급의 차이는 항성의 온도에 대한 정보를 제공한다.
왜성.
주계열성을 "왜성"이라고 부르기도 하지만, 이 용어는 과학적이라기보다 다소 역사적인 용어이며, 혼란을 일으킬 소지가 있다. 온도가 낮은 주계열성, 즉 적색왜성, 주황색왜성, 황색왜성들은 확실히 같은 색의 다른 별(적색거성, 황색거성)들보다 크기가 작고 덜 밝다. 하지만 온도가 높은 청색 및 백색 별들의 경우, 주계열 위에 있는 소위 "왜성"들과 주계열을 벗어난 소위 "거성"들의 크기 및 밝기 차이가 그렇게 크지 않다. 그런 별들의 경우 스펙트럼선을 살펴 주계열에 있는지 아닌지를 보아 "왜성" 또는 "거성"을 구분한다. 하지만 그래도 청색 "왜성"들은 같은 색(즉 같은 온도)의 "거성"들과 크기 및 온도가 거의 같다는 점은 변함이 없다.
주계열성을 가리키는 말로 "왜성"이라는 용어를 사용하는 것은 또 다른 방향으로 혼란을 일으킬 수 있는데, 주계열성이 아닌 왜성들이 존재하기 때문이다. 예컨대 죽은 별의 찌꺼기인 백색왜성은 주계열성보다 훨씬 작아 크기가 대략 지구 정도이다.
항성 매개변수.
항성을 이상적 에너지 복사체인 흑체로 가정하면, 광도 formula_4과 반경 formula_5, 유효온도 formula_6사이에 슈테판-볼츠만 법칙이 성립한다.
이때 formula_8는 슈테판-볼츠만 상수이다. HR도표상에서 별의 위치를 보면 광도를 알 수 있으므로, 이 법칙을 사용해 반경을 계산할 수 있다.
아래 표는 주계열성에 속하는 항성들의 전형적인 물리적 수치를 싣고 있다. 광도 (L), 반지름 (R), 질량 (M)은 태양의 수치를 1로 기준한 값이다. 다만, 실제 수치는 아래 기재된 값과 20~30퍼센트 정도 차이가 있을 수 있다. 각 셀의 색은 항성 광구의 색을 근사하게 표현한 것으로, 이는 유효 온도의 함수 중 하나이다.
에너지 생산.
모든 주계열성에는 핵융합 반응이 일어나는 중심핵이 있다. 이런 중심핵의 온도와 밀도는 항성의 나머지 부위를 지탱할 수 있게 해 주는 에너지 생산 과정이 지속될 수 있을 수준으로 유지된다. 에너지 생산량이 줄어들면 중심핵은 압축되고 핵융합 반응 속도는 빨라져서 온도와 압력이 상승한다. 마찬가지로 에너지 생산량이 늘어나면 항성은 팽창하게 되며 중심핵에 가해지는 압력은 줄어든다. 항성은 이와 같이 주계열 상태에 머무를 동안 정역학적 평형 상태를 유지한다.
천문학자들은 주계열을 상위와 하위 부분으로 나누는데, 그 기준은 중심핵에서의 핵융합 방법의 차이이다. 상위 부분에 해당되는 항성은 중심부에서 수소를 태워 헬륨으로 만들 때 CNO 순환을 사용할 정도로 충분한 질량을 지니고 있다. CNO 순환에서 탄소, 질소, 산소 원자는 융합 과정에서 중간 단계물로 사용된다. 하위 부분의 항성은 중심부에서 CNO 순환 대신 양성자-양성자 연쇄를 일으키는데, 수소를 여러 단계에 걸쳐 직접 융합하여 헬륨으로 바꾼다.
중심핵 온도가 1800만 켈빈에 이르면 CNO 순환과 양성자-양성자 연쇄 모두 효율적인 융합 방법이 된다. 이 정도 온도가 생성될 수 있는 항성의 덩치는 태양질량의 약 1.5배이다. 따라서 상위와 하위로 나뉘는 경계선은 이 된다. 거칠게 나누면 분광형 F형 및 그보다 차가운 별들이 하위 주계열성이고, 분광형 A형 및 그보다 뜨거운 별들이 상위 주계열성이다. 태양()의 경우 CNO 순환으로 생성되는 에너지는 전체의 1.5%에 불과하다. 반면 1.8 이상의 별들은 에너지의 거의 전체를 CNO 순환으로 생성한다.
주계열성의 질량 상한은 이다. 이 한계의 이론적 설명은, 이보다 질량이 큰 별들은 안정을 유지할 수 있을 정도로 빨리 에너지를 복사하지 못하고, 그 결과 안정한 한계에 도달할 때까지 넘치는 질량이 맥동의 형태로 방출된다는 것이다. 한편 하한은 0.08 로, 이보다 질량이 작으면 양성자-양성자 연쇄 반응이 일어날 수 없다. 그래서 핵융합을 하지 못하는 준항성체들을 갈색왜성이라고 한다.
주계열성의 내부 구조.
중심핵과 표면(다시 말하면 광구)의 온도 차가 있기 때문에 에너지는 중심부에서 생산된 뒤 바깥쪽으로 흘러나간다. 에너지가 흘러나가는 방식에는 크게 복사와 대류 두 가지가 있다. 복사층에서는 에너지가 복사를 통해 전달되며, 대류층에 비해 상대적으로 안정되어 있으며 플라즈마가 섞이는 일은 거의 없다. 반대로 대류층에서 에너지는 플라즈마 덩어리가 뭉쳐서 에너지가 전달되며, 뜨거운 물질은 상승하고 차가운 물질은 가라앉는다. 대류는 복사보다 에너지를 전달하는 데 보다 효율적인 방법이기는 하나, 온도 그래디언트가 가파를 경우에만 발생한다.
질량이 큰 별에서 CNO 순환에 따른 에너지 생산 빈도는 온도에 매우 민감하기 때문에 융합 작용은 중심핵 부위에 대부분 쏠려 있다. 따라서 중심부에는 높은 온도 그래디언트가 형성되며, 이로 인해 대류 작용이 중심핵 부위에서 우세하게 된다. 핵 부위에서 물질이 섞임으로 말미암아 중심핵 부분의 수소 연소 지대에서 헬륨은 제거되며, 주계열 단계 동안 더 많은 양의 수소가 태워질 수 있도록 만든다. 질량이 큰 별의 바깥쪽 부분은 에너지를 복사를 통해 전달하며, 대류 작용은 거의 없거나 아예 없다.
중간 정도 질량의 별에서 시리우스나 포말하우트 같은 A 분광형의 항성은 에너지를 복사 작용에 의해서만 전달한다. 태양처럼 중간 정도 질량 또는 질량이 작은 별들은 대류층에 비해 안정된 중심핵이 있으며, 대류층은 표면 근처에 존재한다. 대류층은 외부층을 잘 섞지만 항성 내부에 있는 수소를 소비하는 데는 그다지 효율적이지 못하다. 이로 인해 수소가 풍부한 외부층에 둘러싸인 헬륨이 풍부한 중심핵 지대가 형성된다. 반대로 차갑고 질량이 작은 적색 왜성과 같은 별들은 내부 전체가 대류층으로 이루어져 있다. 따라서 중심핵에서 생산된 헬륨은 항성 내부 전체에 대류 작용을 통해 골고루 섞여서 내부가 균일한 상태로 유지될 수 있게 하며, 별은 오랫동안 주계열 상태를 유지하게 된다.
광도-색 변화.
융합 작용을 하지 않는 헬륨의 재가 항성의 중심부에 쌓일수록, 항성 질량에 대비하여 점차 줄어드는 수소의 양 때문에 핵융합 작용의 빈도가 줄어들게 된다. 이를 보완하기 위해 핵의 온도와 압력은 서서히 증가하며, 이는 전반적인 항성의 융합 작용 빈도를 증가시킨다(항성 내부에서 더 커져 가는 밀도를 감당하기 위해). 이로 인해 항성은 시간이 지나면서 밝기와 반지름이 점차 커지게 된다. 예를 들면 태양이 처음 태어났을 때의 밝기는 지금의 70퍼센트 수준에 불과했다. 항성이 나이를 먹으면서 이렇게 광도가 증가한 결과, HR도표 상에서 위치가 변하게 된다. 그래서 주계열은 하나의 선이 아니라 다소 넓은 띠의 형태로 나타난다. 관측된 항성들이 진화의 각 단계에 무작위적으로 분포하기 때문이다.
HR도표 상에서 주계열이 넒은 띠로 나타나는 다른 이유로는 항성까지의 거리의 불확실성과 분해되지 않은 쌍성이 존재해 별의 성질에 영향을 미쳤을 가능성 등이 있다. 하지만 완벽한 관측을 수행해도 주계열은 퍼진 띠로 나타날 것이다. 왜냐하면 항성의 질량은 색과 광도를 결정하는 유일한 변수가 아니기 때문이다. 몇 가지 예를 들어보면, 별의 화학적 조성, 진화 상태, 쌍성일 경우 동반성과의 상호작용, 빠른 자전, 자기장 등이 작용해 주계열성의 HR도표상 위치를 근소하게 변화시킬 수 있다. 예컨대 주계열 바로 아래에 위치한 준왜성들이 있는데, 얘들은 주계열성과 마찬가지로 중심핵에서 수소 핵융합을 하지만 금속이 빈곤하기 때문에 주계열성보다 광도가 떨어진다.
HR도표상에서 거의 수직한 모양을 나타내는 불안정띠라는 구역이 있다. 이 구역에는 세페이드 변광성이라고 알려진 맥동변광성들이 위치해 있다. 이 항성들은 일정한 주기를 갖고 등급이 변한다. 불안정띠는 주계열의 A형 및 F형(질량 1 ~ 2 )과 교차한다. 주계열과 교차하는 이 부분의 맥동변광성을 방패자리 델타형 변광성이라고 부른다. 이 위치의 주계열성들은 등급 변화가 매우 작고, 그래서 그 차이를 감지하기 어렵다. 불안정한 주계열성, 예컨대 세페우스자리 베타형 변광성 같은 것들은 이 불안정띠와는 상관관계가 없다.
항성이 수소 핵융합을 통해 생성할 수 있는 에너지의 총량은 중심핵에서 소모되는 수소의 양에 의해 제한된다. 별이 평형을 유지하려면, 핵에서 생성되는 에너지의 양은 표면에서 방출되는 에너지의 양과 같아야 한다. 광도는 단위시간당 방출되는 에너지의 양으로 정의되므로, 별의 수명은 총 에너지를 광도롤 나누면 대충 구할 수 있다.
질량 0.5 이상의 별들은 중심핵의 수소가 소진되면 팽창해 적색거성이 되고, 그 이후 헬륨 핵융합을 해서 탄소를 형성한다. 헬륨 핵융합으로 인해 생성되는 단위질량당 에너지는 수소 핵융합으로 인해 생성되는 그것의 10분의 1 정도에 불과한데, 별이 팽창함에 따라 별의 광도는 증가한다. 즉 헬륨 핵융합 단계는 주계열 단계와 비교해 그 기간이 훨씬 짧다(예컨대 태양의 수소 핵융합 시간은 120억 년 정도이고, 헬륨 핵융합 시간은 1억 3천만 년 정도이다). 즉 지금까지 발견된 질량 0.5 이상인 별들의 90%는 주계열 위에 위치하고 있다. 평균적으로, 주계열성들은 경험적인 질량-광도 관계를 따르는데, 광도 formula_4은 총질량 formula_16 사이에 formula_17의 멱법칙을 갖는다. 이 관계는 질량 0.1 ~ 50 의 주계열성들에 대하여 성립한다.
핵융합을 할 수 있는 수소 연료의 양은 항성의 총질량에 비례할 것이다. 고로 항성이 주계열 위에 머무르는 시간(또는 수명)은 이것을 태양의 진화 모형과 비교함으로써 추산할 수 있다. 태양이 주계열에 머무르는 시간은 대략 1010 년이므로,
가 성립한다. 이때 formula_16과 formula_4은 수명을 구하려는 별의 질량과 광도이고, 과 formula_21은 태양의 질량과 광도, formula_22는 별의 주계열 수명이다.
정확한 질량-광도 관계는 중심핵에서 표면으로 에너지가 얼마나 효율적으로 전달되는지에 의해 결정된다. 불투명도가 높으면 단열 효과로 인해 중심핵에 에너지가 많이 남아있고, 별이 정역학적 평형을 유지하기 위해 생산해야 하는 에너지의 양은 적다. 한편 불투명도가 낮으면 에너지가 별 바깥쪽으로 빠르게 탈출하기에 별은 평형을 유지하기 위해 더 많은 에너지를 생산해야 한다. 그런데 불투명도가 일정 이상 높아지면 대류를 통한 에너지 전달이 일어나고, 이로 인해 평형 유지 조건이 변한다.
질량이 큰 주계열성에서, 불투명도는 전자산란에 의해 지배된다. 전자산란은 온도 상승에 관계없이 거의 일정하고, 광도는 질량의 제곱에만 비례해 증가한다. 질량이 10 이하인 별들의 경우 불투명도가 온도에 의존적이 되고, 광도는 별의 질량의 대략 네제곱에 비례해 변화하게 된다. 질량이 매우 작은 별들에서는 대기의 분자들도 불투명도에 영향을 미친다. 질량 0.5 이하의 별에서는 광도가 질량의 2.3제곱으로 변한다. 이상을 종합하여 질량 대 광도 그래프를 그리면 오른쪽과 같은 형태가 된다. 상술한 세분화는 근사의 결과일 뿐이지만, 그래도 질량-광도 관계는 별의 조성에 의해 크게 좌우될 수 있다.
진화 궤적.
주계열성이 중심핵의 수소를 모두 소진하면 별의 바깥쪽으로 향하는 에너지 압력이 상실되고, 이에 따라 자체중력으로 인한 붕괴가 일어난다. 질량 0.23 이하인 항성은, 중심핵의 수소 핵융합이 멈추면 바로 백색왜성이 될 것으로 생각된다. 질량이 그보다는 크고 10 보다는 작은 항성은, 헬륨핵을 둘러싼 수소가 연소하면서 수소껍질을 형성한다. 그 결과 별의 외피층이 팽창하고 온도가 뚝 떨어져 적색거성이 된다. 이제 별은 주계열을 이탈해 거성열에 진입한다. 별이 색등급도 위에서 이동하는 궤적을 따라가면, 주계열의 오른쪽 위로 움직이는 것을 볼 수 있으며, 그 궤적을 진화궤적이라고 한다.
적색거성의 헬륨핵은 계속 붕괴하여 전자 축퇴압으로 유지되는 상태가 된다. 질량 0.5 이상의 항성의 경우,
질량 10 이상의 항성들은 핵융합이 계속된 결과 철까지 핵융합하고, 더 이상 핵융합을 할 수 없는 밀도가 매우 치밀한 중심핵을 형성한다. 그 중심핵은 중력 붕괴를 일으켜 바깥 층을 날려보내는데, 이것이 II형 초신성 또는 Ib형 초신성, Ic형 초신성에 해당한다.
성단의 별들은 동시에 형성되었다고 가정하면, 그 별들 각각의 수명은 각 별의 질량에 따라 결정된다. 가장 무거운 별들이 주계열을 먼저 떠나 거성으로 진화하고, 질량이 그보다 작은 별들이 점차적으로 주계열을 떠난다. 그래서 별들이 주계열을 떠나서 꺾이는 지점이 색등급도상에 나타나게 되는데, 이 점을 전환점이라고 한다. 전환점 위에 떨어지는 별의 주계열 수명을 알아내면 성단의 나이를 추산할 수 있다.
아르크투루스(Arcturus, α Boötis, 발음:) 또는 대각성(大角星)은 봄 밤하늘에 보이는 별자리 중 하나인 목동자리의 알파별로, 밝기는 -0.05등급으로 목동자리에서는 가장 밝고, 북쪽 하늘에서는 가장 밝은 별이며, 전 하늘을 통틀어 -1.5등급인 시리우스와 -0.7등급인 카노푸스 다음으로 세 번째로 밝은 별이다. (물론 -0.3등급인 알파 센타우리가 더 밝지만, 알파 센타우리는 리길 켄타우루스와 톨리만으로 구성된 쌍성이라서 두 별의 별 빛이 합쳐졌다고 볼 수 있다.) 동아시아의 별자리에서는 항수(亢宿)에 속한 대각(大角)으로 불렸다.
처녀자리의 알파별 스피카, 북두칠성의 마지막 별 알카이드(베네트나쉬)와 함께 봄의 대곡선을 이룬다. 또한 스피카와 사자자리 베타별 데네볼라와 함께 봄의 대삼각형을 이룬다. 아르크투루스는 적색 거성에 속하며, 국부 성간 구름 내부에 위치해 있다.
아르크투루스는 분광형 K1.5IIIpe의 오렌지색 거성이다. 분광형 옆에 붙은 pe는 '특이 방출(peculiar emission)'의 약자로, 이는 별에서 나오는 스펙트럼이 특이한 양상을 보여주며 방출선이 강하게 나타난다는 의미이다.또한 아르크투루스에서 10.6 µm 파장의 헤테로다인이 검출되기도 했었다.이와 같은 양상은 아르크투루스 같은 거성에서 그리 드문 현상은 아니지만, 유달리 아르크투루스에서 더 강하게 발견된다. 아르크투루스의 반지름은 태양의 26배 정도, 밝기는 태양의 110배 정도이다. 그러나 아르크투루스는 적외선 영역에서 많은 에너지를 발산하기 때문에 모든 영역을 고려한 밝기는 태양의 180배까지 증가한다. 큰 부피에 비해 가시광선 영역에서 상대적으로 덜 밝은 이유는 별 표면 온도가 태양보다 낮아서 발광효율이 낮기 때문이다.
아르크투루스는 지구 근처 1등성들 중 센타우루스자리 알파에 이어 두 번째로 빠른 고유 운동을 보여준다. 아르크투루스는 현재 태양과 가장 가까운 위치에 오기 직전이며, 태양계에 대하여 초속 122킬로미터로 움직이고 있다. 아르크투루스는 52개의 다른 별들과 무리를 지어 우주 공간을 이동하고 있는 것으로 보인다.
아르크투루스의 질량은 정확하게 알려지지는 않았으나, 태양과 비슷한 것으로 보인다. 아르크투루스는 태양보다 나이가 조금 더 많은 것으로 보인다. 태양은 나이를 먹으면서 아르크투루스와 흡사한 진화 과정을 밟게 될 것이다.
행성 존재 여부.
히파르코스 위성 관측 프로젝트에서 아르크투루스는 주인별 밝기의 약 20분의 1 정도 되는 짝별을 거느리고 있으며, 현재 관측 기술로 겨우 구별해 낼 수 있을 정도로 주인 별에 가까이 붙어 돌고 있다고 추측했다. 그러나 지금까지 연구 결과는 히파르코스 자료가 짝별이 존재할 가능성을 남겨 놓았음에도 불구하고 확실하게 짝별의 존재가 검증되지 않았다.