예전부터 사람들은 하늘에서 떨어지는 별똥별을 바라보며 소원을 빌었습니다. 대부분 하나의 별똥별이 떨어지는 경우도 있지만 어느 날은 마치 비가 내리는 것처럼 별똥별이 떨어질 경우도 있었습니다. 여기서 우리는 유성 의미와 유성우에 대한 이해, 그리고 그것을 월별로 관찰하는 방법에 대해 배워보도록 하겠습니다.
유성의 의미
유성이란 우리나라 말로 별똥별을 말합니다. 유성은 우주에 떠다니는 혜성이나 소행성에서 나오는 먼지로 원자나 분자보다 크지만 소행성 정도로 봐주기에는 훨씬 작습니다. 쉽게 말하면 크기가 천차만별인 암석 덩어리라고 보시면 됩니다. 이들은 태양계에서 임의의 궤도를 떠돌고 있기 때문에 지구에 도달하면 지구의 중력에 이끌려 대기 속으로 들어가 지구 대기와의 마찰로 가열되어 빛을 내기 시작하며, 우리의 육안으로는 상공 1백 km 지점에서 보이기 시작합니다. 당연히 크기가 클수록 밝고 장시간 볼 수 있으며 크기가 작으면 조금만 빛을 내고 사라집니다. 사람들은 유성이 지나가는 방향을 지켜보며 마치 유성은 지구 주변을 스쳐 지나가면서 멀리 사라진다고 착각할 수도 있지만 유성이 서서히 멀리 사라지는 것 같은 현상은 유성이 떨어질 때 대기와의 마찰로 소멸되기 때문입니다. 대부분 유성은 고도 20km 이내에 진입하기 전에 완전히 소멸합니다. 유성이 대기권에 진입하면 공기와 압축을 일으키고 충격파를 발생시켜 주위 공기를 증발시켜 이온화시키는데 이온화된 공기 분자나 질소, 산소, 수소, 철, 마그네슘등의 원소의 스펙트럼선을 관찰할 수 있습니다. 광각 카메라를 이용하면 유성의 궤도를 알 수 있고 카메라의 회전 셔터를 이용하여 구간을 나누어 보면 속도를 알 수 있는데 보통 유성의 속도는 초속 72km 범위 내에서 지구 대기권에 진입한다고 합니다. 유성은 오후나 저녁시간 보다 자정 이후에 더 많이 보입니다. 따라서 만약 유성을 보고 싶다면 새벽까지 기다리는 것이 좋습니다. 우리는 유성을 관찰할 때 어느 방향인지 모르는 산발적인 유성의 출현을 관찰할 수 있으며 혹은 한 방향으로 유성우가 쏟아지는 현상을 관찰할 수도 있습니다.
유성우에 대한 이해
유성우는 일부 혜성의 잔해가 다량으로 유성체를 형성하여 혜성의 궤도를 따라 띠를 이룬 후 지구가 궤도상에서 이 유성체 흐름을 만나면 지구 대기 중의 가스와 충돌하여 마찰을 일으키고 빠르게 증발하여 사라지는 빛줄기를 남기는 현상입니다. 유성우가 나타나면 많을 경우 1시간에 10,000개 이상의 유성을 볼 수 있다고도 하는데 정말로 멋진 쇼가 하늘에 펼쳐집니다. 유성우는 한 점에서 수십 개의 레이저 빛을 쏟아내는 모양과 같은 것으로, 그 시작점을 복사점이라고 하는데 복사점이 위치한 별자리에 따라 유성우의 이름을 붙이고는 합니다. 예컨대 복사점이 사자자리에서 시작된 유성우는 사자자리 유성우라고 합니다. 유성우는 각각 다른 특성을 가지고 있는데, 유성우의 모혜성에서 어떤 종류의 유성체가 나왔느냐, 지구 대기권에 얼마나 빨리 진입했느냐에 따라 다릅니다. 혜성에서 나오는 유성체의 크기가 크면 유성이 나타나는 고도와 발생하는 유성에 따라 색깔이 다르게 보일 수도 있습니다. 유성체는 혜성의 궤도를 중심으로 원통형으로 분포하는데, 지구가 유성체의 중심에 접근하면 지구 대기권에 더 많은 유성체가 진입할 것입니다. 이러한 유성이 지구 표면에 닿으면 우리는 운석이라고 부릅니다. 운석이란 대기권을 관통하여 소멸되지않고 표면까지 도달하는 유성체를 말합니다. 일반적인 작은 유성체는 대기권을 통과하면서 연소하여 소멸하지만, 큰 유성체는 표면까지 도달하여 거대한 운석 구덩이를 만들 수 있습니다. 우리나라에서는 드물지만 외국에는 운석이 땅에 떨어져 농작물을 파괴하거나 집을 훼손시킨 경우도 종종 발생합니다. 지구에 충돌하는 운석의 약 3%가 천으로 이루어져 있는데 실제로는 철이 유성체의 구성 성분 중에서 차지하는 양이 적더라도 지구 대기 중의 반응을 다른 성분보다 오래 견딜 수 있기 때문에 운석의 소멸을 방지하고 땅까지 도달하는 것으로 파악됩니다.
유성우를 월별로 관찰하는 방법
지구에서는 몇 년 주기로 유성우를 볼 수 있습니다. 유성들은 각자의 공전주기를 통해 태양 주위를 공전하고 있기 때문에 지구 역시 연속적인 공전주기속에 유성물질들을 다시 만날 수 있습니다. 예를 들어, 11월의 사자자리 유성 군은 과거에도 여러 차례 지구와 만나 유성우를 만들었는데 그 주기는 33년으로 1799년과 1833년 그리고 1866년에 유성우를 만들어냈습니다. 한국에서 가장 유명한 유성은 아마도 76년 주기로 나타나는 핼리혜성일 것입니다. 일생에 있어 핼리혜성을 두 번 볼 수 있다는 것은 그만큼 장수한다는 증빙이 될 수 도 있습니다. 유성우는 이처럼 주기와 패턴이 정해져 있기에 월별로 유성을 관찰하는 방법도 있습니다. 즉 혜성의 종류에 따라 한 달 단위로 다양한 유성우를 관측할 수 있는데 1월에는 사분의 자리 유성우, 4월에는 거문고 유성우, 5월은 물병자리 유성우, 8월의 페르세우스 유성우, 10월은 오리온자리 유성우 등등 다양한 유성우를 주기적으로 관측할 수 있습니다. 보통 1시간당 100개 내의 유성우가 하늘에서 떨어지는데, 이를 기록하여 시간당 몇 개의 유성우가 나타나는지를 나타내는 지표를 만드는데, 이를 ZHR이라고 합니다. 매우 어둡고 맑은 밤하늘에서는 10분마다 한 개의 산발적인 유성우를 볼 수 있고, 유성우가 일어나는 동안에는 1분에 한 개 정도의 유성우를 볼 수 있습니다. 최근에는 불꽃축제라고 하여 밤하늘을 수놓는 폭죽 공연이 열리고는 하는데 유성우는 우주에서 제공하는 무료 공연이라고 볼 수 있습니다. 지구밖의 물질이 대기권을 통과하여 쏟아져 내리는 것은 다르게 생각해 보면 매우 위험한 일이긴 하지만 우리 지구의 대기권이 이를 방어하여 소멸시키고 있기에 안전하게 쇼를 감상할 수 있는 것 같습니다.