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38선 이남 지역에는 미군이 주둔하는 미군정이 실시되었으며, 자본주의 체계의 무에서부터 유를 창조하는 것에 대해 성공을 도모하고자 했다. 좌∙우익 세력의 대립과 갈등이 심화되었고, 좌우합작운동등이 추진되었으나 구심점을 잃게 되었다. 트루먼 독트린을 계기로 냉전이 시작되면서 미소공동위원회가 결렬되는 등 통일국가의 논의가 멀어지고 분단이 고착화되면서 각자 만이라도 단독정부를 세워야 된다는 여론이 우세하게 작용했다. 결국 1948년에 38선 이남에서 총선거가 실시된 후 그해 8월 15일 대한민국 정부가 수립되었다.
한반도에 진주한 소련군도 38선 이북 지역에 군정을 실시하며 사회주의 체제 구축을 지원하였고, 1946년 2월 김일성을 위원장으로 하는 북조선림시인민위원회가 구성되어 사실상 정부 역할을 수행했다. 이후 1948년 2월 8일 조선인민군을 창설하고, 같은 해 9월 9일 최고인민회의에서 헌법을 채택하며 김일성을 수상으로 하는 내각을 수립, 1948년 9월 9일 조선민주주의인민공화국이 정식 출범하였다. 정부 수립 초기에는 박헌영 등 남로당 계열, 갑산파, 소련파, 연안파 등 다양한 세력이 연립내각을 이루었으나,
한국 전쟁 이후 대한민국은 전쟁으로 인한 참상과 깊은 후유증 속에, 1950년대 미국으로부터 경제 원조를 받으며 삼백산업으로 대표되는 경제 복구기에 접어들었다. 이승만 정부는 1960년 자유당의 영구집권 음모로 발생한 3·15 부정 선거의 여파로 부정선거 개표와 재선거를 촉구하는 시위가 4·19 혁명으로 번지면서 붕괴되었고, 허정의 과도내각을 거쳐 제2공화국이 수립되었다. 그러나 한국 최초의 정권교제인 제2공화국은 집권여당인 민주당의 구파, 신파간 갈등으로 1년만에 5·16 군사 정변으로 물러났다.
박정희 정부는 1960년대부터 경공업 및 경제개발계획을 수립 추잔하고, 1970년대 들어 중화학공업에 육성에 크게 기울이며 유례없는 고속 성장인 '한강의 기적'의 단초를 놓았다. 한편으로 박정희 정부는 1972년 10월 유신을 계기로 한 독재정권 수립으로 인해 대내외적인 민주 저항운동을 불러일으켰으며, 1979년 부마 민주 항쟁과 10·26 사건으로 인한 박정희 대통령의 암살로 절정에 달했다. 이후 12·12 군사 반란과 서울의 봄, 5·18 광주 민주화 운동 등의 정치적 혼란기를 거쳐 또다른 군사독재 정권인 전두환 정부가 출범하였다.
1980년대에는 3저 호황의 여건에 따른 고도경제성장과 1987년 6월 항쟁과 대통령 직선제 개헌으로 인한 민주화의 달성을 이루었으며 1988년 서울 올림픽으로 대외적 신인도를 높이게 되었다. 1993년에는 첫 민간 출신 정부인 문민정부가 출범하였으며, 1997년에는 김대중이 대통령에 당선되며 평화적 정권교체가 처음으로 이루어졌다. 1997년 11월 IMF 금융 위기로 경제적 고난을 겪었으나 단기간 내의 극복을 거쳤으며 2002년 한일 월드컵 개최로 국민 단합의 기회를 갖게 되었다. 이와 함께 2000년대부터 시작된 한류 문화의 세계적 유행과 2010년 서울 G20 정상회의, 2018년 평창 동계올림픽 등의 국제적 행사 개최로 대한민국의 국력과 가능성을 인정받게 되었다.
한국 전쟁 이후 김일성은 정적들을 숙청하며 수령 중심의 독재 체제를 확립하였다. 김일성 집권기에는 1950년대 한국 전쟁으로 피폐해진 국토를 재건하기 위해 천리마운동 등을 전개하였고, 1960년대 후반부터는 4대 군사 노선을 채택하여 군수 공업 발전에 박차를 가했다. 이 시기 1·21 사태, 푸에블로호 피랍 사건, 울진·삼척 무장 공비 침투 사건 등 대남 도발이 빈번하게 발생하며 한반도의 군사적 긴장이 고조되었다. 1972년에는 사회주의 헌법을 제정하고 주체사상을 통치 이념으로 규범화하며 김일성 유일 지배 체제를 강화했다. 1994년 7월 8일 김일성이 사망한 후, 그의 아들 김정일이 권력을 승계하였다.
김정일 집권 초기에는 고난의 행군이라 불리는 극심한 경제난을 겪었으며, 2002년에는 7.1 경제관리개선조치를 통해 부분적인 경제 개혁을 시도하기도 했다. 또한, 1950년대부터 시작된 핵 개발은 2000년대 들어 본격화되어 2006년 10월 9일 1차 핵실험을 단행하는 등 핵 능력 고도화에 주력했다. 2011년 12월 17일 김정일이 사망하면서, 그의 셋째 아들 김정은이 최고지도자 자리에 올랐다.
김정은 집권 이후 북한은 '우리식 경제관리방법' 도입 등 시장 친화적인 경제 개혁 조치를 시행하며 경제 활성화를 모색하고 있다. 대외적으로는 핵·미사일 개발을 지속하며 국제사회의 제재를 받고 있으나, 2018년 남북정상회담을 통해 한반도 평화 분위기가 조성되기도 했다. 그러나 2019년 하노이 북미정상회담 결렬 이후 핵·미사일 능력 진전을 다시 추진하고 있으며, 2020년대 들어서는 신냉전 구도와 다극화 추세를 활용하여 러시아 등 비서방 국가들과의 외교 관계를 강화하고 있다.
애덤 스미스(, 1723년 6월 5일~1790년 1월 12일)는 스코틀랜드 출신의 영국의 정치경제학자이자 윤리철학자이다. 후대의 여러 분야에 큰 영향을 미친 《국부론》(An Inquiry into the Nature and Causes of the Wealth of Nations)의 저자이다. 고전경제학의 대표적인 이론가인 스미스는 일반적으로 경제학의 아버지로 여겨지며 자본주의와 자유무역에 대한 이론적 심화를 제공했다.
애덤 스미스는 스코틀랜드 피페의 커크칼디의 세무 관리의 아들로 태어났다. 출생일은 정확하게 알려져 있지 않지만 1723년 1월 14일 커크칼디에서 세례를 받았다. 애덤의 부친은 스미스가 세례받기 약 6개월 전에 사망했다. 4살 경에 일단의 집시들에게 납치되었지만 삼촌에 의해서 구출되어 모친에게로 돌아왔다. 스미스의 전기 작가인 존 레이는 장난스럽게 애덤 스미스는 별로 쓸 만한 집시가 되지 못했을 것이라고 첨부한다. 스미스의 부친은 연합조약의 영향으로 스코틀랜드 해안에 밀수가 급증한 것 때문에 많은 어려움을 겪었다. 이것을 지켜본 애덤 스미스는 인간의 거짓됨의 참람함을 깨닫고 정부의 법과 규칙을 강화하는 방법 즉, 관세보호 등을 찾게 되었다. 이것이 나중에 ‘국부론’을 쓰는 계기가 된 것이다.
14살에 글래스고 대학교에 입학하여 철학자 데이비드 흄의 친구였던 프랜시스 허치슨으로부터 윤리철학을 공부하였다. 1740년 옥스퍼드 대학에 장학생으로 입학하였으나, 옥스퍼드대의 생활은 그의 삶에 큰영향을 끼치지 못하였으며 1746년에 자퇴하였다. 1748년에 케임스경의 후원하에 에든버러에서 공개강의를 하게 되었고, 강의에 대한 호평이 계기가 되어 1751년 글래스고 대학 논리학 강좌의 교수가 되었다. 1750년경 데이비드 흄을 만났으며 돈독한 관계를 유지하게 된다.
1759년 유럽에 명성을 떨치게 된 ‘도덕 감정론’(The Theory of Moral Sentiments)을 발표했다. 1764년부터 귀족인 타운젠트의 아들을 데리고 가정교사를 하며 유럽여행을 시작한다. 2년에 걸쳐 프랑스 등지를 여행하며 여러 나라의 행정 조직을 시찰하고 중농주의 사상가들과의 접촉을 통해 이들의 사상과 이론을 흡수하였다. 귀국후 저술활동에 전념하여 1776년 유명한 ‘국부론’을 발표하여, 국가가 여러 경제 활동에 간섭하지 않는 자유 경쟁 상태에서도 '보이지 않는 손'에 의해 사회의 질서가 유지되고 발전된다고 주장하였다. 이 책은 경제학 사상 최초의 체계적 저서로 그 후의 여러 학설의 바탕이 된 고전 중의 고전이다. 1778년 스코틀랜드의 관세 위원이 되고, 1787년 글래스고 대학 학장을 지냈다. 그는 영국 정통파 '경제학의 아버지'라고 불리며, 윤리학자로도 알려져 있다.
스미스는 시장 경제야말로 사는 사람과 파는 사람 모두에게 만족스러운 결과를 낳으며, 사회의 자원을 적절하게 배분할 수 있다고 보며, 다음과 같은 유명한 말을 남기기도 하였다. “우리가 저녁 식사를 기대할 수 있는 건 푸줏간 주인, 술도가 주인, 빵집 주인의 자비심 덕분이 아니라, 그들이 자기 이익을 챙기려는 생각 덕분이다. 우리는 그들의 박애심이 아니라 자기애에 호소하며, 우리의 필요가 아니라 그들의 이익만을 그들에게 이야기할 뿐이다.” 그는 시장의 가격은 공정한 룰안에서 자유롭게 자신의 이익을 추구하다 보면, 시장의 적절한 가격이 이루어진다고 생각하였다. 하지만, 독점이나 제3자의 개입에 의한 어떤 것도 반대하였다. 스미스와 그의 추종자들은 자유로운 시장경제를 통한 자유무역과 노동분업이 왕이나 군주보다는 보통 사람들에게 도움을 줄 것이라고 확신했다. 당시의 중앙계획경제 체제에서는 정치권력이 경제적 지위를 결정하는데 반해 시장경제는 가난한 사람들, 그리고 위정자들, 범법자들도 부자가 될 수 있다고 주장했다.
노동가치론.
애덤 스미스의 '보이지 않는 손'만큼 중요한 주장 중 하나는 그의 '노동 가치설'이다. 애덤 스미스는 모든 부가가치는 노동 일반에서 나온다고 생각한 마르크스와 달리 애덤 스미스는 가치척도 수단으로서의 노동 가치에 주목했다. 애덤 스미스는 금가치가 불안정한 시대여서 각국 간 생산물 가치를 금같이 불안정한 측정수단보다는 안정적 척도인 노동을 사용해야 한다고 주장했다. 이후 마르크스가 애덤 스미스를 비판하고 노동만이 가치를 창출한다고 주장하는 마르크스판 노동가치설을 주창하였고 결과적으로 애덤 스미스가 잉여 가치론에 큰 영향을 준 셈이다.
스미스의 사상은 두 가지의 계몽주의의 융합이었다. 하나는 프랜시스 허치슨으로부터의 부드러운 면으로, 사람 내의 선함에 대한 믿음이며, 인류를 교육을 통하여 계몽과 자유롭게 하며, 자연법에 호소하는 확신이었다. 다른 하나는 케임즈 경과, 데이비드 흄으로부터 오는 냉정하고 회의적인 인간의 의향과 동기이다. 이 두가지 사상의 영향을 적당히 융합하여 인간의 본성을 파악하며 현대 경제학의 기본 뼈대를 구성하였다.
그의 영향.
스미스의 스코틀랜드 계몽주의적 사상은 영미세계에 막대한 영향을 미쳤다. 그가 가진 시장중심의 철학은 시장경제라는 형태의 산업혁명의 기초를 낳았고 가격이 생산의 동기를 주는 가격은 시장이 결정한다라는 보이지 않는 손의 철학을 만들어 냈다. (내쉬평형 이론에 의해 개개인의 이익만을 극대화 되는 경우 사회 전체가 붕괴된다는 사실이 증명되어, 보이지 않는 손 이론은 거의 사장되었다)
혹자들은 애덤 스미스를 보수 주의자 또는 자유주의자로 혼동하는 경우가 있다. 그러나 애덤스미스는 위에도 서술 되어있듯, 독점과, 제3의 존재 개입을 철저히 배척하였다.
도덕 감정론.
스미스는 자신의 행동에 대하여 나 자신을 두 개의 사람으로 나누어 설명하였다. 하나는 관찰자이다. 그는 특정관점에서 나 자신을 그의 상태에 집어 넣어 나에게 어떻게 나타나는지 생각하는 자이며, 또 다른 하나는 내자신이라고 부르는 그 사람이다. 첫 번째 사람은 판단자이며, 두 번째 사람은 판단을 받는 자이다. 도덕적인 인간은 본질상 두 개의 자아로 나뉘며, 양심의 소리에 하나가 된다. 그 양심은 바로 나를 바라보고, 듣고 판단하는 타자이다. 포스트모던의 도덕론에서는 '판단하지 말라'라고 하지만, 스미스에게 판단하는 것은 인간을 도덕적 존재로 만드는 실체라고 여겼다.
대만() 또는 타이완은 동아시아에 있는 타이완섬을 중심으로 정의 내리는 여러 지역명을 통합해 부르는 명칭이다. 면적은 35,980 km2로 경상도 면적과 비슷하며, 시간대는 이다. 별칭은 포르투갈어로 ‘아름다운 섬’이란 뜻인 포르모사()이다. 거주 인구는 약 2,300만 명이다. 카이로 선언에 따라 일본의 식민 통치가 끝난 1945년부터 중화민국에 편입해, 현재에 이른다.
일본 류큐 열도와 중국 대륙, 필리핀의 가운데에 위치한 교통 요지이다. 대만에서 류큐 열도까지의 거리는 약 75 km, 중국 대륙까지는 약 150 km, 필리핀까지는 약 300 km다.
대만의 지형은 산이 많아, 전체 면적의 64%가 산지이다. 중양산맥이 섬의 동부를 남북으로 가로지르며, 봉우리들의 평균 고도는 3,000m를 넘는다. 섬에서 가장 높은 위산(玉山, 옥산)은 표고가 3,997m에 이른다. 산맥의 동쪽은 평야부가 적고, 태평양 연안에서는 수직에 가까운 각도로 솟는 절벽이 연달아 있다. 그에 비해 서쪽은 비옥한 평야가 완만하게 대만 해협을 향해 쳐진다. 대부분 강이 타이완 산맥에서 발원하며, 모두 짧고 험난하다. 주요 하천은 서부에 몰렸고, 가장 긴 하천은 중부를 흐르는 줘수이강(濁水溪 탁수계, 167km)이다.
대만의 기후는 온난 습윤 기후다. 섬 전체 연평균 기온은 23 °C로 온난하다. 여름은 5월부터 9월까지로 평균 기온은 28 °C이나, 겨울은 12월부터 2월까지로 짧고 매우 따뜻하여 북부도 평균 기온은 10 °C를 넘는다. 높고 험한 타이완 산맥과 계절풍은 대만 기후에 결정적인 영향을 준다. 대만 북동부 지룽 및 이란의 많은 강우량과 건조한 남서부 요인이 있다. 섬 전체 연간 강수량은 2,540 mm로, 평지보다 산지가, 서해안보다 동해안 쪽이 많다. 또 6월부터 10월에는 태풍이 많이 거쳐가 매년 큰 피해를 준다.
대만은 대부분 산악이지만 일부 지역은 농업에 적합한 기후와 토양을 가지고 있다. 광물자원으로는 석탄, 대리석, 유황, 석유, 천연가스 등을 산출한다.
식생과 동물.
대만에 분포하는 식물은 3,800종이 넘는다. 삼림에 덮인 산은, 고도에 따라 삼림 형태가 달라지며 다양한 식생이 분포한다. 해발 0-1,980m는 아열대성의 식생이 나타나고, 1,980-3,050m는 낙엽수림대와 침엽수림대의 혼합 지대, 3,050m이상은 침엽수림이다. 근래에는 고산 기후를 이용해 고랭지 채소나 과일을 재배한다.
이곳에 서식하는 동물도 여러 종류가 있다. 포유류는 다람쥐과, 사슴, 멧돼지, 타이완곰 등 63종(1996년 시점)을 확인했다. 또한 많은 새(445종), 파충류(80종), 양서류(31종), 곤충이 있다.
그 외의 섬들.
대만 주변에는 22개의 작은 섬이 있다. 댜오위타이 열서(釣魚島)는 현재 영유권 분쟁 중인 섬이다.
역사 기록에 본격적으로 대만이 등장하는 시기는 1624년 네덜란드 상인들이 대만섬에 진출하면서다. 물론, 그 이전 시기에도 대만 원주민들이 정주, 생활했다. 고대부터 이어 온 대만은 오스트로네시아어족 원주민들의 섬이었다. 1683년 청나라에 편입되었다. 대만 역사는 크게 16세기 이전 시기(선사 시대 포함), 네덜란드 점령 시기, 정씨왕국 시기, 청나라 시기, 일본 제국의 식민 통치 시기, 중화민국 시기(제2차 세계 대전 이후 대만)으로 흔히 나눈다.
대만섬에 처음 도달한 민족 집단은 말레이 폴리네시아계의 민족(지금의 고산족)이다. 이들은 부족마다 따로 떨어져 생활했으므로 국가를 형성하지 않았고, 문자도 없어서 역사 기록을 거의 남기지 않았다.
중국과 관계.
중국 삼국시대에는 대만을 이주(夷州)라 불렀는데 이릉 대전 이후 오나라는 주민부족에 시달렸다. 이에 손권은 230년 봄에 위온과 제갈직에게 정병 1만 명을 준 뒤 이주와 단주 등을 샅샅이 뒤져 주민들을 징발하도록 명령했으나 위온과 제갈직은 가는 동안 풍랑을 만나 병력 거의 대부분을 잃고 그렇게 징발했던 말레이 폴리네시아계 원주민은 고작 1천 명에 불과했다. 이에 손권은 대노하여 위온과 제갈직을 처형했다.
13세기 후반 원나라가 펑후 제도에 행정 기관을 설치했다는 기록은 있지만 대만섬을 통치했다는 기록은 사라졌다. 그 뒤, 한족 등이 세운 명나라가 펑후 제도를 차지했지만, 역시 대만섬은 직접 다스리지 않았다.
외래 정권의 지배.
대만에 관련된 역사가 문자로 기록하는 때는 유럽인의 상륙 이후이다. 17세기 스페인인이 대만의 북부지역 (타이베이시, 지룽시, 신베이시 일원)을 차지하고, 네덜란드의 동인도 회사가 대만의 남부지역 (타이난시 일원)을 차지하였다.
네덜란드 동인도 회사는 농사를 짓기 위해 푸젠성, 광둥성에서 사는 한족들을 모집해 대만으로 이주시켜 농업에 종사하게 하였는데, 이들이 대만에 정착하면서 현대정치에서 본성인 그룹을 형성한다. 중국 본토에서 한족 남성이 유입하먀 원주민 여성과의 결혼 빈도가 늘어나 자연스럽게 대만의 독특한 혈통이 형성했다.
대청 항쟁기.
명나라가 망할 위기에 놓여 남명으로 밀려나고 만주족이 중원을 장악하자 항청복명의 구호를 내건 정성공이 1661년에 대만에 있던 네덜란드 세력을 침공해 이듬 해인 1662년 네덜란드 세력을 대만에서 축출하고 대만을 장악하였다.
1662년 정성공이 죽은 이후에도 아들 정경이 대만을 통치하였다. 정민 정권은 오래가지 못했지만, 이때 처음으로 대만에 사실상의 중국계 국가를 건립했다.
만주족 복속기의 대만.
정씨 일가의 대만 지배는 만주족의 대만 정벌에 의해 끝나버렸다. 이로써 대만은 청나라의 영토에 편입되었다. 그러나 당초 청나라는 정씨 일가를 응징할 목적으로 대만을 공격했으므로 대만을 직접 통치하는 것에 대해서는 소극적이었다.
그러나 왜적의 침입을 막아야 되는 등의 군사적인 이유로 대만을 활용하였다. 청나라는 대만섬에 1부(府), 3현(縣)을 설치하고, 푸젠성의 관할하에 두었다. 하지만 청나라의 통치력은 대만 전역에 강력하게 영향을 미치지는 않았다. 이런 이유로 현재 대만 독립을 주장하는 세력들은 중화인민공화국의 영유권 주장이나 1945년 중화민국 귀속은 잘못되었다는 주장의 근거로 활용하고 있다.
한편 대만섬의 인구 대부분을 차지했던 원주민은 푸젠성, 광둥성으로부터 생활이 어려운 한족들이 대거 대만으로 이주 및 정착하였고, 당시에 스스로 한족과 동화되어 가던 청나라는, 관청에서 조직적으로 대만 원주민에게 성씨나 가계도, 족보 등을 부여하여 한족화를 추진하는 등의 여러 가지 이유로 청나라 조정과 원주민 모두 시간이 지나면서 한족에 동화되어 갔다.
일본 식민지 시대 (1895 ~ 1945).
19세기 후반이 되면서, 청나라는 일본 제국이나 구미 열강의 대외 진출에 대한 방어 거점으로 대만의 중요성을 재인식하게 되어, 1885년에 대만을 푸젠성에서 분리해 타이완성으로 승격시켰다. 하지만, 1894년 일어난 청일 전쟁에서 청나라가 패배하여 일본의 주도하에 시모노세키 조약이 맺어졌다. 이 조약에 따라 청나라는 만주와 펑후 제도를 비롯해 대만섬을 일본에게 할양하였고, 곧 타이완성도 폐지되었다. 대만섬에서는 대만민주국의 건국을 선포하기도 했었지만, 시모노세키 조약 시행과 동시에 일본에 편입됐다. 그 후, 일본 정부는 타이완 총독부 (台灣總督府)를 설립해 1945년 패망할 때까지 대만을 통치하였다. 1952년 일본과 중화민국에서 체결된 일화평화조약의 시행으로 법적으로 일본에서 이탈하였다.
중화민국 시기 (1945 ~ 현재).
일본제국 패망으로, 1945년 10월 25일 대만섬과 펑후 제도는 50년 만에 중화민국으로 반환되었다. 대만을 수복하고 통치하려고 파견한 중화민국 정부의 관료와 병사들은 대만 주민들의 기대와 다른 모습들을 보여 이들에 대한 주민들의 실망은 무척 커졌다. 대만 주민의 이러한 불만은 1947년 2월 28일의 항거(2·28 사건)를 통해 폭발했다. 봉기로 중화민국 관료들은 주민들을 상대로 협상할듯 하며 시간을 벌고 뒤로는 장제스에게 본토 병력의 파견을 요청하였다. 3월 8일 본토에서 지원 병력이 도착하자 대만에서는 대대적인 유혈진압을 시작했다. 이 과정에서 본성인 약 3만여명이 사망 또는 실종했으며, 지금까지도 이 사건은 대만 본성인과 1945년 이후부터 대만으로 이주하기 시작한 외성인 사이에 깊은 앙금으로 남았다.
1949년 12월에 중화민국의 국공 내전에서 중국국민당은 중국공산당에 밀려 난징에 있던 중화민국 정부를 타이베이로 이전하였고(국부천대), 이후 중화민국의 실효 통치 지역은 사실상 타이완 지구로 축소했다.
1996년 3월 23일 국민의 직접선거로 총통을 선출하도록 제도를 개선하면서, 대만은 중국국민당 장기 집권을 마감하고 본격적인 민주화 시대를 열었다. 2000년 총통 선거에서는 민주진보당의 천수이볜을 총통으로 선출하며 제헌 이래 평화적 정권교체를 이루기도 하였다. 2008년에는 중국국민당 마잉주가 당선되었고 2016년에는 다시 민주진보당 차이잉원이 총통에 취임하였다.
대만은 제2차 세계 대전을 종료한 1945년 연합국이 중화민국에 반환했다. 이 때는 동중국해의 작은 섬에 불과했으나, 국공 내전에서 중국공산당에게 밀린 중국국민당이 1949년 난징시의 국민정부를 타이베이시로 전격 이전하면서 대만은 중화민국의 중심지로 변모하여 새 시대를 맞이했다. 그러나 중화인민공화국은 하나의 중국 억지 주장에 따라 1945년의 반환 결정은 곧 자신에게 소급된다고 주장한다. 23번째 성(省)으로 규정하고 대만에 대한 일체의 영유권을 주장한다. 하지만, 대만 특별행정구로도 영유권을 주장한다.
국제 순위.
대만의 투자 환경은 수많은 국제 순위에서 높은 평가를 받는다. 대만은 세계경제포럼(World Economics Forum)이 발표한 ‘글로벌 경쟁력 보고서 2019’에서 140개 중 12위, 아시아태평양 지역에서 4위를 차지했다. 이코노미스트 인텔리전스 유닛(Economist Intelligence Unit)은 2014년부터 2018년까지 대만의 비즈니스 환경이 전 세계에서 14번째로 우수하다고 평가하기도 했다. 2019년 경제 자유도 평가에서는 186개국 중 10위, 아태지역 43개국 중 5위를 차지했고, 미국 경영환경리스크 인텔리전스(BERI: Business EnvironmentRisk Intelligence)에서는 투자 위험도 평가·비교에 주요 50개국을 선정하였는데 그 중 대만이 4위를 차지했다.
열평형 상태에 있는(즉, 온도가 일정한) 흑체는 "흑체 복사"라는 전자기 복사를 방출한다. 이 복사는 플랑크 법칙에 따라 방출되며, 그것인즉 물체의 모양이나 구성요소가 아닌 온도에 의해서만 결정되는 스펙트럼을 가지고 있다는 것을 의미한다(우측 그림 참조).
대략적인 흑체면의 사례로는 단단히 둘러싸인 벽의 구멍을 들 수 있다. 구멍 속으로 들어간 빛은 영원히 반사를 반복하거나 구멍 내부에 흡수되어 다시 밖으로 나타나지 않는 것으로 보인다. 즉 이 구멍은 거의 완벽한 흡수체이다. 이렇게 둘러싸여 사방이 막힌 복사체는 벽의 성질과 구멍을 둘러싼 다른 성분들에 따라 열평형이 될 수도 있고 안 될 수도 있다.
실제의 물질은 흑체 에너지 수준의 극히 일부(방사율이라 한다)의 에너지를 방출한다. 정의에 따르면, 열평형 상태의 흑체는 방사율이 "ε" = 1.0이다. 진동수와 관계없이 방사율이 이것보다 낮은 물질은 보통 회체(灰體, )라 한다.
방사율을 최대한 1에 가깝게 하여 흑체를 만들어내는 것은 현재까지도 주요한 관심대상으로 남아 있다. 한편 백체(白體, )란 "모든 입사광선을 완벽히, 모든 방향으로 균일하게 반사하는 거친 면"이다.
천문학에서, 항성과 행성의 복사를 유효온도에 관하여 나타내는 경우가 있다. 유효온도란 똑같은 양의 전자기 에너지 선속을 방출하는 흑체의 온도이다.
한 물체가 뜨거워지면 열을 내게 되는데, 이를 복사(radiation)라고 부른다. 고체에서 방출되는 복사를 조사하면 여러 가지 파장 또는 진동수를 가진 빛으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 어느 물체나 그 표면에 부딪히는 복사열의 일부는 흡수하고 나머지는 반사한다. 특히 표면에 부딪히는 모든 복사를 흡수하는 경우 이런 물체를 흑체(black body)라고 부른다. 물론 흑체는 자신이 가지고 있는 열 즉 복사열을 방출도 한다.
이런 흑체에 대한 연구의 시작은 1850년대부터로 생각할 수 있다. 1859년말에서 1860년초에 키르히호프(G. Kirchhoff, 1824-1887)는 '흑체복사강도의 분포는 벽의 물질이나 빈구멍(Cavity)의 모양, 크기와는 상관이 없고 오직 온도와 빛의 파장에만 관계된다는 것이다'는 것을 밝혔다. 즉, 같은 온도로 달구어진 물체는 돌이든 쇠든 방출하는 빛의 분포가 똑같다는 것이다.
슈테판 - 볼츠만 법칙.
1879년 오스트리아의 물리학자 요제프 슈테판(, 1835-1893)이 실험적으로 전체 복사 에너지가 절대온도의 4제곱에 비례한다는 사실을 발견하였다. 1884년 오스트리아의 물리학자 루트비히 볼츠만이 슈테판의 공식을 맥스웰 방정식을 사용하여 유도하였다. 이 법칙을 오늘날 슈테판-볼츠만 법칙으로 부른다.
1886년 미국의 천문학자인 랭글리(S. P. Langley, 1834-1906)는 적외선의 강도를 잴 수 있는 볼로미터(bolometer)를 개발해서 흑체구리에서 발생하는 에너지와 태양에서 발생하는 에너지를 비교하는 실험을 통해 정량적인 흑체 복사 법칙을 발전시킬 수 있는 토대를 마련해 주었다. 볼로미터를 이용한 랭글리의 실험은 여러면에서 정성적이고 상당히 엉성한 것이었지만, 곧 여러사람들에 의하여, 실험적 차원에서 더욱 정교한 정량적 수준으로 발전했다. 그리고 1888년 하인리히 헤르츠가 전자기파의 존재를 발견한 뒤에야 많은 사람들은 가시 광선이나 열복사에 맥스웰의 전자기 법칙을 적용하기 시작할 수 있었다.
여기서 formula_4는 보편적인 상수이다. 총 에너지 밀도는 동공 벽의 절대온도의 4제곱에 비례한다. 그러므로, 어떤 물체가 단위 시간당, 단위 면적당 복사하는 에너지 formula_5역시 formula_6 에 비례한다고 기대할 수 있을 것이다. 이를 슈테판-볼츠만 법칙이라고 한다.
빈 변위 법칙.
레일리-진스 법칙.
1900년 6월 존 윌리엄 스트럿 레일리는 위에서 주어진 빈의 미지함수 F가 상수임으로 보였는데, 고전물리학적 개념을 사용한 이 공식의 완전한 유도는 1905년 레일리와 진스(J. Jeans)에 의하여 이루어졌다. 흑체복사 스펙트럼을 설명하기 위해, 레일리와 진스는 흑체복사를 온도 T에서 복사가 채워진 공동 (cavity)으로 생각하는 것으로부터 시작하여 고전적인 계산을 하였다.
방식()의 수.
흑체 내부의 밀폐된 빈 공간을 한 변의 길이가 A, B, C인 직육면체로 한다. 그리고 흑체 내부의 빈 공간과 그 벽면은 온도 T의 평형상태에 있다고 가정한다.
공동의 벽을 완전 반사체로 가정하였기 때문에 복사는 전자기파의 정상파로 되어 있어야만 한다. 각 벽 위에서 정상파의 마디가 형성되기 위해서는, 방향이야 어떻든 간에 벽과 벽 사이의 경로가 반 파장의 정수배가 되어야 할 것이다. 이 조건은 정상파의 x,y,z방향에 대한 가능한 파수들은 각각 다음과 같은 조건을 충족시킨다.
위의 식은 타원체(ellipsoid)의 방정식에 해당된다. 주어진 formula_14에 대하여 여러 개의 방식이 존재한다. 방식의 수를 얻기 위하여 먼저, 주어진 formula_14보다 작은 값을 갖는 방식의 수를 구하자.
이 값은 n,m,l으로 구성된 공간에서의 타원체의 제 1상한 부분(n,m,l값이 모두 양수인 공간)의 부피에 해당한다. 빛은 두 개의 자유도를 가지므로, 그 부피에 2배를 함으로써 얻을 수 있다. formula_14가 주어진면 타원체의 긴반지름과 짧은반지름이 각각 formula_17이므로
formula_18(총 방식의 수) = formula_19
를 얻는다. 한편 직육면체의 부피는 V = ABC 이므로 단위 체적당 진동수가 formula_14에서 formula_21사이에 있는 방식의 수는
에너지 밀도.
다음 단계는 각 정상파당의 평균 에너지를 구하는 것이다. 여기에 양자 물리와 고전물리 사이에 차이가 벌어진다. 이미 언급했던 고전적인 에너지의 등분배 법칙을 따르면 온도 T에서 열적 평형을 이루고 있는 어떤 개체로 이루어진 계에서 각 자유도에 배당되는 평균 에너지는 1/2kT이다. 복사로 가득 찬 공동 내에서의 정상파는 평균 총 에너지로 E=kT를 주는 두 개의 자유도를 가진다. 왜냐하면, 각 파는 공동의 벽안에 있는 한 진동자로부터 발생되기 때문이다. 이러한 진동자는 두 개의 자유도를 가지는데, 하나는 진동자의 운동 에너지에, 나머지 하나는 진동자의 위치 에너지에 해당된다.
진동자의 수 formula_28
이다. 따라서 만일 에너지가 연속적으로 변하는 경우 한 진동자가 가지는 평균 에너지는
이다. 여기서 1/kT = formula_30 로 두고, 분배 함수 formula_31를 다음과 같이 정의하자.
레일리와 진스는 각 모드가 kT의 에너지를 갖기 때문에 구하려는 복사에너지의 밀도는 주어진 모-드의 수에 kT를 곱하여 얻을 수 있다고 생각하였다. 따라서 진동수 formula_38사이에 있는 복사에너지 밀도는
의 결과를 얻는다. 이 식은 진동수가 작은 영역에서는 잘 맞으나 진동수가 큰 영역에서는 맞지 않는다. 만약 진동수가 formula_40가 되면 에너지 밀도역시 formula_40가 된다. 이 경우를 자외선 파탄(ultraviolet catastrophe)라 부르며 막스 플랑크는 이것의 보완을 고려하였다.
플랑크의 복사 법칙.
여기서 방출된 빛의 에너지가 연속적이지 않고, 어떤 기본 에너지 양자 formula_43의 정수배로만 주어진다는 가정은 빛이 파동으로서 그 에너지가 연속적 값을 갖는다는 고전적 개념과 배치되며 우리는 이러한 가정을 플랑크의 양자가설(Quantum hypothesis)이라고 한다. 이 경우 방출된 빛의 평균 에너지는 다음과 같다
여기서, formula_45 로 치환하고, 분배 함수 Z를 다음과 같이 정의하면
플랑크가 올바른 공식을 얻기는 하였지만, 오늘날의 시각으로 보면 그의 공식 유도에는 심각한 결함이 내포되어 있다. 오늘날 우리는 공동 벽에 있는 진동자는 그 에너지로 formula_56가 아닌 formula_57을 가짐을 알고 있다. 영점 에너지 formula_58을 포함하여 맥스웰-볼츠만 통계를 적용하면 위의 플랑크 평균 에너지 밀도식이 주어 지지 않는다. 정당한 절차는 공동내의 전자기파를 광자 가스로 생각하고, 광자의 스핀이 1이므로 보즈-아인슈타인 통계를 적용한다. 그러므로, 각 에너지 상태 formula_59에 있는 평균 광자수는 아래 식의 보스-아인슈타인 분포에 의해 주어진다.
막스플랑크가 자신의 생애에서 보여주었던 양자 불연속성 개념에 대한 태도는 매우 복잡하다. 우선 작용 양자에 대한 개념을 제창해서 양자물리학의 포문을 열었던 막스 플랑크 자신은 이런 변혁이 혁명으로 발전하기를 원하지 않았다. 즉 20세기 초 현대 물리학 분야에서 나타난 혁명적 변화는 정작 창시자였던 막스 플랑크 자신은 원하지 않았던 혁명이었다. 플랑크는 아주 보수적인 인물로서 본래 고전물리학을 거부할 의사가 추호도 없었던 사람이었다. 그는 아인슈타인의 상대성 이론은 높이 평가했지만, 정작 자신의 업적과 관련이 있었던 아인슈타인의 광양자 가설에 대해서는 깊은 회의를 나타냈던 인물이었다. 또한 고전 양자론의 시작을 알렸던 그는 고전양자론의 발전 과정에서 나온 마지막 산물인 양자역학의 철학적 해석인 비결정론에 대해서도 아인슈타인과 마찬가지로 죽을 때까지 받아들이지 않았다.
한편 지난 세기말에 이룩한 플랑크의 혁명은 여러 가지로 우리에게 시사하는 바가 크다. 우선 플랑크의 이 혁명은 물리학이 너무 완벽하게 완성되어 더 이상 할 일이 없을 것 같은 상태에서 나타났다는 것이다. 만약 플랑크가 뮌헨 대학시절 교수에게 설득되었다면 그는 새로운 혁명적 이론을 제기한 이론 물리학자로 역사에 남지 않았을 것이다. 더 이상 새롭게 할 일이 없는 것 같은 답답한 상황이 바로 혁명이 시작되는 시점이었다. 또한 플랑크는 혁명적 이론을 제안한 다른 많은 과학자들과는 달리 그리 천재적인 인물은 아니었다는 것도 흥미롭다. 20세기 초 물리학내의 혁명은 보이지 않는 곳에서 성실하게 일했던 대기만성형의 평범한 과학자에 의해서 시작되었던 것이다.
망원경(望遠鏡, )은 렌즈나 거울 등의 광학기기를 이용하여 가시광선·적외선·자외선·엑스선 ·전파 등의 전자기파를 모아 멀리 있는 물체를 관측하는 장치이다. 다루는 전자기파의 파장에 따라서 광학 망원경, 전파 망원경 등으로 분류되기도 한다.
최초의 망원경은 17세기 초 네덜란드에서 발명되었으며, 곧바로 갈릴레오 갈릴레이에 의해 천문학에 응용되어 천체의 정밀 관측이라는 새로운 과학적 도약을 가능하게 하였다. 이후 렌즈 대신 거울을 이용하는 반사망원경의 개발, 색수차를 줄인 광학 기술의 발전, 거울 도금 기술의 도입 등은 망원경의 성능을 획기적으로 끌어올렸다. 20세기에 들어서는 관측 대상이 가시광선에 국한되지 않고, 기술의 발전과 함께 적외선, 전파, 자외선, X선, 감마선 등 다양한 파장의 전자기파를 수집하고 분석할 수 있는 형태로 진화하였다. 이로 인해 망원경은 더 이상 단일한 기기가 아니라, 각기 다른 파장에 맞춰 설계된 다양한 유형의 정밀 관측 장비들을 포괄하는 개념으로 발전하였다.
현대의 망원경은 지상은 물론 대기권 밖의 우주에까지 설치되며, 복수의 망원경을 배열하여 거대한 가상 개구를 형성하거나, 극저온으로 냉각된 검출기를 사용하는 등 다양한 첨단 기술이 접목되고 있다. 그 결과, 인간은 더 멀리, 더 오래된 우주의 모습을 탐사할 수 있게 되었으며, 망원경은 천문학뿐만 아니라 우주론, 행성과학, 고에너지 물리학, 기상학, 군사 및 항공 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 수행하고 있다. 17세기 초에 유럽에서 처음 발명된 이래로, 망원경은 과학 혁명의 중심 도구로 자리 잡았으며, 특히 갈릴레오 갈릴레이의 천체 관측은 인류의 우주관을 획기적으로 변화시키는 데 기여하였다. 오늘날에도 지상과 우주에 설치된 다양한 종류의 망원경들이 우주의 기원과 진화를 밝히는 데 중요한 단서를 제공하고 있다.
망원경("telescope")은 "멀리("tele")"라는 뜻의 그리스어 τῆλε와 "본다("skopein")"는 뜻의 σκοπεῖν에서 유래했으며, 1611년에 그리스 수학자인 지오반니 데미시아니(Giovanni Demisiani)가 갈릴레오 갈릴레이가 시연한 관측기기를 설명할 때 처음 사용된 것으로 알려져 있다. 최초의 망원경은 1608년에 네덜란드 미델뷔르흐의 안경 제작자인 한스 리퍼세이가 특허를 출원한 굴절 망원경이다. 실제 발명자는 확실히 알려져 있지는 않지만, 이 발명은 한스 리퍼셰이, 미델뷔르흐의 또 다른 안경 제작자 자카리아스 얀센, 그리고 알크마르의 야코브 메티우스의 세 인물에 의해 발명된 것으로 여겨진다. 이 장치에 대한 소문은 곧 유럽 전역으로 퍼져나갔다. 갈릴레오는 이 소식을 듣고 1609년 직접 망원경을 제작하여 하늘의 천체들을 관측하였다.
망원경의 집광 요소인 대물렌즈 대신 거울을 사용하는 방안이 굴절 망원경이 발명된 직후부터 연구되기 시작하였다. 포물면 거울을 사용하면 구면수차를 줄이고 색수차가 발생하지 않는 장점이 있었기 때문에, 다양한 설계안이 제안되었고 실제 제작 시도도 이어졌다. 1668년 아이작 뉴턴은 최초의 실용적인 반사 망원경을 제작하여 이 설계는 현재 그의 이름을 따라 뉴턴식 망원경이라 불린다.
1733년 이후에는 일반 렌즈의 색 수차를 줄일 수 있는 색지움 렌즈의 발명 덕에 굴절망원경의 성능이 획기적으로 개선된다. 반사망원경은 초기에는 거울의 도금물질이 쉽게 산화해버리는 문제가 있었지만, 1857년, 1932년에 각각 망원경 거울을 은이나 알루미늄으로 도금하는 기술이 발명되어 크게 개선되었다. 굴절 망원경은 현대에도 제작할 수 있는 유리 렌즈의 최대 크기는 약 1미터정도에 불과하므로, 20세기에 만들어진 거의 대부분의 대형 망원경들은 모두 반사망원경으로 만들어졌다. 현재 가장 큰 반사 망원경은 대물 거울 지름이 10미터 이상에 이르며, 30~40미터급 초대형 망원경 설계도 진행 중이다.
한편 20세기에 들어와서 비로소 가시광선 뿐 만 아니라, 다른 파장의 빛(전파부터 감마선까지)을 관측할 수 있는 일반적인 전자기파 관측기기로서의 망원경이 개발되었다. 최초의 전파망원경은 1931년에 칼 잰스키에 의해 발명되었으며, 적외선 관측기술은 1960년대에 들어 크게 발전되었다. 이 후 망원경은 파장 대역, 분해능, 집광력 등의 면에서 엄청난 기술적 발전을 거듭하였다.
망원경의 원리는 광학 망원경과 전파 망원경의 것이 각각 다르다. 가장 일반적인 광학 망원경의 경우, 대물렌즈나 반사경을 이용하여 물체로부터 나오는 빛을 모아 상을 만들고, 이 상을 접안렌즈 혹은 또다른 반사경으로 확대해서 실제보다 크게 보이도록 한다. 카메라 등 일반적인 광학계와 마찬가지로 대물렌즈가 크면 클수록 물체로부터 나오는 빛을 많이 받게 되므로 상의 밝기가 증가한다. 밤하늘의 관측 대상들과 망원경 사이의 거리는 광학적으로 무한대에 근사할 수 있으므로 상은 항상 대물렌즈의 초점상에 맺히게 된다. 그러므로 대물렌즈에 의한 상의 크기가 크고 접안렌즈의 초점거리가 짧을수록 물체를 크게 확대시켜 볼 수 있다.
전파 망원경의 경우 일반적으로 하나의 망원경이 하나의 쌍극자 역할을 하여 센서의 기능을 한다. 여러 전파 망원경을 모아 전파 간섭계를 구성하여 광학 망원경에 비유할 때 지구보다 큰 대물렌즈를 만드는 것도 가능하다.
렌즈나 곡면 거울과 같은 광학 도구를 이용하면, 한 점에서 출발한 빛을 다른 한 점으로 초점이 맺게 할 수 있다. 즉 피사체와 동일한 모양의 상을 다른 위치에 만들 수 있다. 이때 렌즈나 곡면 거울의 두께와 곡률 등을 조절하여 피사체보다 더 큰 상을 만들게 되면 우리는 실물보다 더 크게 물체를 볼 수 있는 것이다.
그러나 망원경의 가장 중요한 요소는 '집광능'과 '분해능'이다. 사람의 동공보다 훨씬 더 넓은 면적의 렌즈나 곡면 거울을 이용하여 빛을 모으므로, 육안으로 볼 수 있는 것보다도 더 어두운 피사체를 볼 수 있게 해준다. 이것이 집광능이다. 또한 망원경의 광학계-렌즈 또는 거울-의 지름이 클수록 분해능이 높아지므로, 피사체를 더욱 세밀하고 뚜렷하게 볼 수 있게 해준다. 이 두 요소 덕분에 망원경은 멀리 떨어져서 희미하게 보이는 천체를 우리가 관측할 수 있을 정도로 밝게 빛을 모아주는 동시에, 관측 대상의 상을 더욱 세밀하고 정확하게 맺어 주기 때문에 천문 관측에 아주 적합한 도구이다. 망원경이 처음 발명된 직후부터 갈릴레오 갈릴레이에 의해 천문 관측에 이용되었고, 현대에도 지름 수 미터 이상의 대형 망원경들이 다수 제작되어 천문 관측에 널리 이용되고 있다.
고전적인 의미의 망원경은 빛, 즉 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역의 전자기파만을 모으는 역할을 해 왔으나, 현대에 들어서는 가시광선 영역 이외에도 지구에서는 관측하기 어려운 자외선, X선, 감마선, 적외선, 전파 등의 전자기파를 모아 관측할 수 있는 다양한 방법들이 개발되고, 그 목적에 맞는 다양한 망원경들이 만들어졌다. 이러한 현대의 망원경들을 통해 우리 인류는 지금까지 알고 있었던 우주의 모습을 넘어서, 더욱 더 다양한 천체와 우주의 모습을 바라볼 수 있게 되었다.
망원경의 파장, 위치, 이용 목적 등 여러 가지 기준에 따라 분류가 가능하다. 그러나 관측하는 파장에 따라 전자기파를 모으는 방식과 기술이 크게 달라지므로 망원경은 아래의 표와 같이 주로 관측하는 파장에 따라 분류한다. 망원경은 위치에 따라서 지상 망원경, 우주 망원경, 공중 망원경으로 나뉜다. 또한 누가 어떤 목적으로 사용하느냐에 따라, 천문학자들의 연구용 망원경, 그리고 아마추어 천문가의 망원경으로 나눌 수도 있다. 하나 이상의 망원경, 관측기기들로 구성된 운송수단(차량, 비행기, 기구, 위성)이나 캠퍼스를 천문대라고 한다.
파장에 따른 분류.
"망원경"이라는 이름은 매우 다양한 기기를 포괄한다. 대부분의 망원경이 전자기파의 복사를 탐지하지만, 서로 다른 주파수 대역의 전자기 복사를 수집하는 방식에는 중요한 차이가 있다.
파장이 길어질수록 짧은 안테나를 제작하면 되기 때문에 전자기 복사와 상호작용하기 위해 안테나 기술을 사용하는 것이 쉬워진다. 근적외선 영역까지는 가시광선과 유사한 방식으로 수집할 수 있지만, 원적외선 및 서브밀리미터 파장대에서는 망원경이 전파 망원경처럼 작동해야 할 수 있다. 예를 들어, 은 3μm(0.003mm)에서 2000μm(2mm)까지의 파장을 관측하지만, 포물면 알루미늄 안테나를 사용한다. 반면, 3μm(0.003mm)에서 180μm(0.18mm)의 파장을 관측하는 스피처 우주 망원경은 반사 광학계, 즉 거울을 사용한다. 마찬가지로 반사 광학계를 사용하는 허블 우주 망원경의 와이드 필드 카메라 3는 자외선부터 적외선에 이르는 0.2μm(0.0002mm)에서 1.7μm(0.0017mm)까지의 주파수 범위를 관측할 수 있다.
더 짧은 파장과 더 높은 주파수의 광자를 다룰 때는 전반사 광학계가 아니라 경사 입사(glancing incidence)를 사용하는 것이 일반적이다. TRACE와 SOHO 같은 망원경은 극자외선을 반사하기 위해 특수한 거울을 사용하는데, 이는 일반적인 방식으로는 얻기 어려운 고해상도와 높은 밝기의 이미지를 가능하게 한다. 대형 개구경은 단순히 더 많은 빛을 수집하는 것에 그치지 않고, 더 정밀한 각해상도를 가능하게 한다.
광학 망원경.
광학 망원경은 가시광선 대역의 빛을 초점으로 모아 확대된 상을 만드는데 사용되는 망원경을 말한다. 광학망원경은 일반적으로 근적외선까지도 쓰인다. 이 확대된 영상을 눈으로 보거나, 사진을 찍거나, 또는 컴퓨터로 신호를 보내는 방법으로 이용할 수 있다. 광학 망원경은 주로 천문학에서 많이 쓰이며, 천문학 이외의 용도로는 측량기, 조준경, 쌍안경, 카메라 렌즈 등이 있다. 광학 망원경은 보통 유리로 만들어진 렌즈나 거울을 조합하여 빛을 모으는데, 어떠한 도구를 이용하느냐에 따라 다음과 같은 세 종류로 나눌 수 있다.
전파 망원경.
전파망원경은 일반적으로 전파를 수집하기 위해 커다란 접시형 지향성 안테나를 사용하는 장비이다. 광학 망원경과는 달리 긴 파장의 전파를 이용하므로, 같은 크기의 광학 망원경에 비해 분해능이 떨어지는 단점을 갖고 있다. 따라서 전파 망원경은 광학 망원경보다 훨씬 큰 구경의 포물면 형태를 갖는 파라볼라 안테나(그 모양 때문에 흔히 '접시'라고 불린다.)를 사용하는 것이다. 이 안테나는 때때로 관측하려는 파장보다 작은 구멍을 가진 전선 격자로 제작되기도 한다. 광학 망원경이 관측 대상 하늘의 일부분을 확대하여 이미지를 생성하는 반면, 전통적인 전파망원경의 접시 안테나는 각가 한 개의 수신기만을 포함하고 있어, 관측 지역에서 오는 시간에 따라 변화하는 신호를 기록한다. 이 신호는 다양한 주파수에서 샘플링될 수 있다. 일부 최신 전파망원경 설계에서는 하나의 접시에 여러 개의 수신기를 배열한 형태를 취하는데, 이를 ‘초점면 배열(focal-plane array)’이라고 한다.
2025년 현재 가장 큰 전파 망원경은 중국의 FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope)라는 지름 500m의 전파 망원경이다. 하지만, 건축 구조상 망원경 크기를 늘리는 데에 한계가 있으므로 다수의 접시가 동시에 수신한 신호를 수집하고 상호 상관시킴으로써 고해상도의 이미지를 계산할 수 있다. 이러한 다중 접시 배열을 간섭계(inferometer)라고 하며, 이 기술은 ‘개구 합성(aperture synthesis)’으로 알려져 있다. 이러한 배열의 ‘가상 개구 크기’는 망원경들 사이의 거리만큼 커질 수 있다. 2005년 기준으로 가장 큰 배열 크기는 지구의 지름을 훨씬 초과하는데, 이는 일본의 HALCA위성과 같은 우주 기반 초장기선 간섭계를 활용한 결과이다. 개구 합성 기술은 현재 광학 망원경에도 적용되고 있다. 광학 간섭계(여러 개의 광학 망원경을 배열)와 단일 반사 망원경에서의 개구 차폐 간섭계가 이에 해당한다. 가장 유명한 망원경 배열(간섭계)은 미국에 있는 Very Large Array (VLA)이다.
전파망원경은 마이크로파 복사를 수집하는 데에도 사용되며, 이는 대기나 성간 가스 및 먼 지 구름을 통과할 수 있는 장점을 지닌다. 일부 전파망원경, 예컨대 앨런 망원경 간섭계는 외계 생명체 탐사를 위한 SETI 프로그램이나 아레시보 천문대와 같은 프로젝트에 활용되기도 한다.
X-선 망원경.
X-선은 지구 대기에서 흡수되기 때문에 X-선 망원경은 로켓이나 위성을 이용해서 대기 밖에서 관측해야 한다. 또한 X-선은 거의 수직으로 입사할 경우 금속으로 만들어진 거울조차도 쉽게 통과해버리므로 X-선을 초점에 모으기 위해 볼터 망원경()이라는 특별한 디자인이 고안되었다. 이 볼터식 망원경은 거울을 X-선의 입사 방향에 거의 평행하게 배치하여, X-선이 거울에서 반사할 때마다 단지 몇 도(°)씩만 방향을 바꾸는 방법을 이용하는데, 이러한 거울을 겹겹이 고리 모양으로 배치하여 빛을 초점에 모아 X-선 이미지를 얻을 수 있다. 2012년 기준으로 작동 중인 X-선 망원경으로는 찬드라 X-선 망원경, XMM-뉴턴 망원경 등이 있다.
감마선 망원경.
감마선은 파장이 너무 짧고 에너지가 크기 때문에 가시광이나 X-선처럼 유리 또는 금속 거울을 이용해서 초점으로 빛을 모으는 것이 불가능하다. 대신 감마선 망원경은 감마선이 특별히 선택된 물질들과 반응(콤프턴 산란)하면서 내는 전하를 띈 입자나 광학 섬광을 검출하는 방법을 이용한다. 지구 대기가 X선뿐 아니라 감마선에 대해서도 불투명하므로 감마선 망원경은 고고도 기구나 로켓, 위성 등에 의해 실려서 대기 밖에 위치해야 한다. X선과 감마선은 지구 대기에 의해 대부분 차단되므로, 이 영역을 관측하기 위한 망원경은 고고도 기구[1][2]나 지구 궤도의 인공위성에 탑재된다. 이러한 감마선 망원경으로는 콤프턴 감마선 천문대(, 2000년 퇴역), 페르미 감마선 망원경()등이 있다.
고에너지 X선 및 감마선 망원경은 일반적인 광학계와 달리 완전한 초점을 맞추기 어렵기 때문에, 코드화된 개구 마스크(coded aperture masks)를 사용한다. 이 마스크가 만들어내는 그림자의 패턴을 역으로 계산하여 이미지를 복원한다.
반면 아주 높은 에너지(&gt;30 GeV)를 가진 초고에너지 감마선들은 지상에서 간접적인 방법으로 검출한다. 이 감마선은 대기에 들어오면서 공기의 원자/분자들과 연쇄 반응하면서 수많은 우주선들을 만들어내는데, 거의 빛의 속도로 움직이는 이 상대론적 입자들은 체렌코프 복사를 방출하게 되는데 이를 지상에서 검출하는 방식이다. 크게 다음의 두 가지 방식으로 검출한다.
2012년에는 감마선 망원경도 초점을 맞출 수 있는 가능성을 제시하는 논문이 게재되었다. 이는 광자 에너지가 700 keV 이상이 되면 굴절률이 다시 증가하기 시작한다는 사실에 기반한 것으로, 향후 감마선 망원경 기술의 발전에 중요한 전환점이 될 것으로 평가되었다.
설치 방식.
망원경을 설치하는 방식에는 적도의(赤道儀)와 자오선 고정식(子午線固定式)이 있다. 적도의는 지구의 자전축에 평행한 회전축(極軸이라 한다)과 이 축에 직각을 이루는 회전축을 가지며, 후자에 직각으로 망원경을 고정시킨다. 거의 대부분의 천체망원경은 이 방식인데, 극축을 천구의 일주(日周)운동에 맞추어 동쪽에서 서쪽으로 회전시킴으로써(時計裝置에 의함), 한 천체를 장시간 시야에 정지시킬 수가 있다. 이를 실현하는 데는 독일형·영국형·포크형·요크형과 기타가 있다.
고정 방식은 자오환(子午環)·자오의·천정의(天頂儀) 등 자오선 안에만 망원경을 돌릴 수 있는 것이며, 이것을 다시 변형시킨 것으로 사진천정통(寫眞天頂筒)·극(極) 망원경 등 완전히 천정·극으로 향해서 고정해 버린 것도 있다. 이 경우는 거꾸로 사진건판이 일주운동을 쫓아 움직이도록 되어 있다.
가대에 따른 분류.
망원경의 가대는 지상 망원경을 지지해주는 기계적인 구조이다. 망원경의 가대들은 망원경의 무게를 지탱해주고 망원경이 별과 같은 천체를 정확하게 가리킬 수 있도록 하는 역할을 한다. 망원경의 가대는 역사적으로 발전을 거듭해 왔는데, 현재는 지구의 자전 속도에 맞춰, 별이 움직이는 것을 자동으로 추적할 수 있게 설계된다. 크게 다음과 같은 가대가 있다.
설치 위치.
지구 대기는 대부분의 전자기파에 불투명하기 때문에, 지상에서 관측할 수 있는 파장 대역은 가시광선-근적외선과 전파로 매우 제한되어 있다. 관측 가능한 주요 대역은 가시광선, 근적외선, 그리고 전파 영역의 일부에 국한된다. 이러한 이유로, X선이나 원적외선 영역을 관측하는 지상 망원경은 존재하지 않으며, 이들 대역은 궤도 상에서만 관측이 가능하다. 특정 파장이 지상에서 관측 가능하더라도, 구름, 천문 시상, 광공해와 같은 문제로 인해 우주에 망원경을 배치하는 것이 더 유리한 경우가 많다. 일례로, 가시광선 대역을 관측하는 허블 우주망원경은 훨씬 좋은 시상 또는 분해능을 얻기 위해 망원경을 우주 궤도에 올려 보내졌다.
반면 우주망원경의 단점으로는 높은 비용, 제한된 크기, 유지보수의 어려움, 업그레이드의 제약 등이 있다.
미국 항공우주국(NASA)이 운영해온 주요 우주망원경으로는 가시광선, 자외선, 근적외선을 관측하는 허블 우주망원경, 적외선을 감지하는 스피처 우주망원경, 수천 개의 외계 행성을 발견한 케플러 우주망원경 등이 있다. 근래에는 2021년 12월 25일 프랑스령 기아나 쿠루에서 제임스 웹 우주망원경이 발사되었는데, 이 망원경은 적외선을 감지하는 데 특화되어 있다.
아이작 뉴턴은 자신이 발견한 운동 법칙과 케플러 법칙 등을 기반으로 만유인력의 법칙을 유도해냈다. 즉, 케플러가 기술한 태양계의 행성의 운동은 뉴턴의 법칙에 따르는 두 개의 질점간의 상호작용에 해당한다는 것을 밝혀낸 것이다.
코페르니쿠스와의 비교.
요하네스 케플러의 법칙은 코페르니쿠스의 법칙을 보완해 주었다. 코페르니쿠스에 의하면
태양을 중심으로 행성이 공전한다는 점에서 코페르니쿠스의 주장은 옳았으나, 그는 행성의 궤도를 정확히 정의하지는 못하였다. 공간에서의 운동을 단순한 기하학적 설명을 넘어서 물리적으로 해석한 케플러는 행성의 궤도를 다음과 같이 올바르게 규정하였다:
지구 궤도의 이심률은 춘분(3월경)부터 추분(9월경)까지의 시간이 약 186일, 추분부터 다음 해 춘분까지의 시간이 약 179일로 서로 같지 않음으로써 나타난다. 궤도를 지름으로 나누면 두 부분의 면적은 같지만, 태양을 지나고 지구의 적도에 평행한 평면으로 궤도를 나누면 그 면적의 비는 약 186:179가 된다. 이를 이용해 궤도의 이심률 e는 다음과 같이 근사할 수 있다.