고정성

Fixed stars
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케플러, 요하네스미스테리움 코스모그래픽룸, 1596년케플러의 태양중심적인 우주 표현으로, 가장 바깥쪽에 있는 "구형 별 고정자" 즉, 고정된 별의 구를 포함합니다.

고정된 별들(라틴어: stellae fixae)은 움직이는 것처럼 보이는 태양계 물체의 전경과 달리 밤하늘에서 서로 상대적으로 움직이지 않는 것으로 보이는 천체들의 배경을 구성합니다.일반적으로 고정된 별들은 태양을 제외한 모든 별들을 포함하는 것으로 간주됩니다.성운과 다른 깊은 하늘의 물체들도 고정된 별들 사이에 포함될 수 있다.

이 용어의 정확한 구분은 사실 천체가 서로 고정되어 있지 않기 때문에 복잡하다.그럼에도 불구하고, 외계 물체는 하늘에서 너무 느리게 움직이기 때문에 그들의 상대적인 위치의 변화는 세심한 조사를 제외하고는 일반적인 인간의 시간표에서는 거의 감지되지 않으며, 따라서 많은 목적을 위해 "고정"된 것으로 여겨질 수 있다.게다가, 멀리 있는 별과 은하는 상대적으로 가까운 별보다 하늘에서 훨씬 더 느리게 움직인다.

많은 문화권의 사람들은 별들이 하늘의 명백한 그림인 별자리를 형성한다고 상상해왔다.고대 그리스 천문학에서, 고정된 별들은 매일 지구 주위를 도는 거대한 천구, 즉 지구상에 존재한다고 믿었습니다.

이름 유래

우주를 설명하려는 시도는 하늘에서 발견된 물체의 관찰에서 비롯되었다.다른 문화들은 역사적으로 그들이 보고 있는 것에 대한 질문에 대한 답을 제공하기 위해 다양한 이야기들을 가지고 있다.북유럽 신화는 오늘날의 스칸디나비아와 독일 북부 지역의 지리적 위치 부근인 북유럽에서 유래했다.노르드 신화는 중세부터 북독일어였던 고대 노르드어에서 파생된 설화와 신화들로 구성되어 있다.구전으로부터 [1]쓰여진 [35]시의 모음을 포함한 고대 노르드어로 쓰여진 일련의 원고 원고가 있다.역사학자들 사이에서는 시집들의 구체적인 연대를 추측하고 있는 것 같지만, 13세기 [2]초에 쓰여진 것으로 추정됩니다.설화를 전하는 구전 전통은 텍스트 원고와 인쇄본이 등장하기 훨씬 전부터 존재했다.

남아 있는 문헌들 중에는 신화적인 신 오딘에 대한 언급이 있다.학자들은 αesir 신들의 창조 신화에 대해 언급했는데, 이 신화의 텔레솔로지 안에서 발견된 고정된 별에 대한 생각을 포함하고 있다.Padaric Colum은 어떻게 Aesir 신들이 Ymir라는 거인을 죽음으로 몰아넣고 불타는 Muspelheim, 즉 고정된 별에서 Ymir의 [3]두개골인 하늘의 돔에 불꽃을 붙이며 그의 몸으로 세상을 창조했는지에 대한 이야기를 아주 상세하게 반복하고 있다.노르웨이 창조신화는 별을 지구 너머의 구에 고정시킨 몇 가지 사례 중 하나이다.후기 과학 문헌은 17세기까지 이 생각을 유지했던 천문학적 사고를 보여준다.

고정별을 포함한 천체 모형

피타고라스인

피타고라스의 철학자들은 우주의 구조에 대해 많은 다른 견해를 가지고 있었지만, 각각은 고정된 별의 구를 경계로 포함했다.필롤라오스 (5세기경)BCE)는 인간이 볼 수 없는 중앙의 불을 가진 우주를 제안했다.모든 행성, 달, 태양, 그리고 별들이 이 중심 불 주위를 회전했고, 지구가 [4]그것에 가장 가까운 물체였다.이 시스템에서 별들은 가장 먼 구에 포함되어 있으며, 이 구도 역시 회전하지만 움직임이 관찰되기에는 너무 느립니다.별들의 움직임은 대신 중앙의 [4]불에 대한 지구의 움직임으로 설명된다.

또 다른 피타고라스인인 시라쿠사의 엑판토스(기원전 400년경)는 필롤라오스와 매우 비슷하지만 중앙의 불이 없는 시스템을 제안했다.대신, 이 우주들은 달, 태양, 행성들이 [4]공전하는 동안 정지해 있다가 축을 중심으로 회전하는 지구를 중심으로 움직였다.이 시스템의 최종 경계는 고정된 별의 구였고, 별의 지각 운동은 지구의 [4]자전에 의해 일어나는 것으로 생각되었다.

플라톤

플라톤의 우주 (기원전 429년-347년)는 일련의 동심원 구체로 구성된 완전히 정지된 지구에 중심을 두고 있었다.이 시스템의 바깥쪽 구는 불로 구성되었고 모든 행성들을 포함하고 있었다.이 구의 가장 바깥 부분은 [5]별들의 위치였다.이 불덩어리는 별들을 싣고 지구 주위를 회전했다.별들이 불의 영역에서 제자리에 고정된다는 믿음은 플라톤의 모든 체계에 매우 중요했다.별들의 위치는 모든 천체의 움직임에 대한 참고 자료로 사용되었고 여러 개의 [6]운동을 가진 행성들에 대한 플라톤의 생각을 창조하는데 사용되었다.

사모스의 아리스타르코스

아리스타르코스(3센트).BCE)는 후에 코페르니쿠스의 작품에 영감을 줄 초기 태양중심 우주를 제안했다.그의 모형에서, 태양은 완전히 정지해 있었고, 모든 행성들이 [7]태양을 중심으로 회전했다.행성들 너머에는 고정된 별들의 구가 있었고, 역시 움직이지 않았다.이 시스템은 태양중심적인 것 외에 두 가지 더 독특한 아이디어를 제시했습니다: 지구는 매일 자전하여 다른 천체들의 인지된 움직임을 만들어 냈고, 그것의 경계에 있는 고정된 별들의 구는 그것의 [8]중심으로부터 엄청나게 멀리 떨어져 있었습니다.이 거대한 거리는 별들이 시차를 가지고 있지 않다는 사실 때문에 추정되어야만 했는데, 이것은 지구중심성이나 측정하기에는 너무 작은 시차를 만드는 거대한 거리로 설명될 수 있다.

에우독소스

플라톤의 제자인 에우독소스는 [9]기원전 400년경에 태어났다.수학자이자 천문학자였던 그는 수학자로서의 그의 배경을 바탕으로 행성계의 초기 구 중심 모델 중 하나를 만들었다.에우독소스의 모델은 지구중심적이었고,[9] 지구는 27개의 회전하는 구로 둘러싸인 정지된 구였다.가장 먼 구에는 별이 있었고, 그는 그것을 구 안에 고정시키겠다고 선언했다.따라서, 별들은 그들이 점유한 구에 의해 지구 주위를 이동했지만, 그들 자체는 움직이지 않았고,[10] 따라서 고정된 것으로 간주되었다.

아리스토텔레스

기원전 384년부터 322년까지[9] 살았던 아리스토텔레스는 플라톤과 비슷한 사상을 연구하고 발표했지만,[9] 기원전 350년경에 쓴 그의 저서 형이상학과 천상에서 그것들을 개선했다.그는 "천체" 또는 행성을 포함한 모든 사물은 움직이는 방법을 가지고 있다고 주장했지만, 그는 그 움직임이 진공에 의해 일어날 수 있다는 것을 부인한다. 왜냐하면 그렇게 되면 물체들이 너무 빨리 그리고 합리적인 [9]방향 없이 움직일 것이기 때문이다.그는 모든 것이 무언가에 의해 움직였다고 말하고 중력과 유사한 개념을 탐구하기 시작했다.그는 일식과 지구에 [9]상대적인 다른 행성들의 움직임을 관찰하면서 지구가 둥글다는 것을 최초로 주장한 사람 중 한 명이었다.그는 대부분의 행성들이 순환운동을 한다고 결론지었다.그의 우주공간은 지구를 중심으로, 물과 공기의 층에 둘러싸여 있었고,[10] 그 층은 달에 도달할 때까지 그 공간을 가득 채운 불 층에 둘러싸여 있었다.아리스토텔레스는 또한 태양, 행성, [9]별을 구성하는 것으로 알려진 "에테르"라고 불리는 다섯 번째 요소를 제안했다.그러나 아리스토텔레스는 행성들이 회전하는 동안 별들은 여전히 고정되어 있다고 믿었다.그의 주장은 만약 그렇게 거대한 물체가 움직이고 있다면 [11]분명 지구에서 눈에 띄는 증거가 있을 것이라는 것이었다.하지만, 별이 움직이는 소리를 들을 수도 없고, 별이 움직이는 것을 실제로 볼 수도 없기 때문에, 아리스토텔레스는 별들이 행성에 의해 움직이기는 하지만, 그들은 스스로 움직이지 않는다고 결론지었다.그는 "하늘에서"에서 "별의 몸이 공기나 불의 양으로 움직인다면...그들이 만들어내는 소음은 분명 엄청날 것이고, 그렇게 되면 여기 지구상에 도달하여 산산조각이 날 것이다."[12]별들은 운반될 수 있지만 고정되어 있고 자율적으로 움직이거나 회전하지 않는다는 그의 이론은 한때 널리 받아들여졌다.

프톨레마이오스

서기 [10]100-175년 프톨레마이오스는 그의 수학적 모형과 [9]알마게스트라고 더 일반적으로 알려진 그의 책인 수학적 구문론을 통해 우주에 대한 생각을 요약했다.그것은 서기 150년경에 쓰여졌고, 프톨레마이오스는 [10]천체의 자전에 의해 별들이 서로 상대적인 위치와 거리 사이에 변함이 없다고 선언했다.그는 일식을 이용하여 별의 거리를 찾고 시차 [13]관측을 바탕으로 달의 거리를 계산했다.얼마 후, 그는 행성 [13]가설이라는 후속작을 썼습니다.프톨레마이오스는 전통적인 아리스토텔레스의 [13]물리학에 크게 바탕을 두고 지구중심계에 대해 쓰고 썼다.그는 별들은 천구 안에 고정되어 있지만, 구들 자체는 고정되어 있지 않다고 선언했다.따라서 이 구들의 회전은 일년 [10]내내 별자리들의 미묘한 움직임을 설명해준다.

코페르니쿠스

니콜라우스 코페르니쿠스(1473년-1543년)는 각각의 [14]천체를 운반하는 오르브로 구성된 태양중심계를 만들었다.그의 모형에서 마지막 공은 고정된 별들의 공이었다.이 마지막 공은 지름과 두께 모두에서 그의 우주 중 가장 큰 것이었다.별들은 구에 박혀 있고 구 자체는 [14]움직이지 않기 때문에 이 별들은 완전히 고정되어 있습니다.따라서 별의 지각 운동은 지구의 축을 중심으로 매일 자전함으로써 만들어집니다.

티코 브라헤

Tycho Brahe의 우주 체계(1546-1601)는 이중 [8]구조 때문에 "지질 중심"이라고 불려왔다.그 중심에는 달과 태양에 의해 공전되는 정지된 지구가 있다.그러면 행성들은 태양이 지구 주위를 도는 동안 태양 주위를 돈다.이 모든 천체들 너머에는 고정된 [15]별들의 구가 있다.이 구는 정지해 있는 지구 주위를 회전하며 하늘에 [15]있는 별들의 인지된 움직임을 만들어냅니다.이 시스템은 태양과 행성이 단단한 오르브에 포함될 수 없다는 흥미로운 특징을 가지고 있지만(그들의 [15]오르브는 충돌할 수 있다), 별들은 우주의 경계에 있는 고정된 구에 포함되어 있는 것으로 표현된다.

케플러

1571–1630년 요하네스 [9]케플러는 코페르니쿠스의 모델과 아이디어를 따라 아직 그것들을 발전시킨 헌신적인 코페르니쿠스였다.그는 또한 1600년부터 1601년까지[13] Tycho Brahe의 학생이었고 그의 이름에 많은 글을 남겼다.그가 더 많이 언급한 작품들로는 미스테리움 우주론 (1596년), 천문학적 파스 옵티카 (1604년), 렌즈 광학을 논한 디옵트라이스 (1611년), 하모니체 문디 (1618년), 그리고 새로운 케플러 [13]천문학과 함께 일반 코페르니쿠스 천문학의 초급 교과서였던 코페르니쿠스 (1618년) 등이 있다.그는 또한 케플러의 법칙과 루돌프 표를 만들었는데, 이것은 행성의 위치를 보여줄 [13]수 있는 작업표이다.케플러의 법칙은 마침내 오래된 지구중심(또는 프톨레마이오스) 우주 이론과 [16]모형을 반증하는 데 있어 티핑 포인트였다.

서양 천문학의 발전

코페르니쿠스와 니콜라우스천구의 혁명에 대해서뉘른베르크 1543년코페르니쿠스의 우주론에 따라 태양을 중심에 두고 외부는 '불모지의 별'로 이루어진 우주의 모형을 보여주는 코페르니쿠스의 작품을 인쇄한다.

서양의 천문학 지식은 그리스 고대에 대한 철학적, 관찰적 연구로부터의 전통적인 생각에 기초했다.다른 문화들은 기원전 18세기부터 6세기까지 별자리 지도를 만든 바빌로니아인들을 포함한 고정된 별들에 대해 생각하는데 기여했다.별들의 지도와 그것들을 설명하기 위한 신화적인 이야기들의 개념은 주로 전 세계와 여러 문화권에서 획득되고 있었다.그들 사이의 한 가지 유사점은 별들이 우주에서 움직이지 않고 고정되어 있다는 것을 미리 이해했다는 것이다.

이러한 이해는 고대 그리스의 아낙시만더와 아리스토텔레스 같은 철학자들에 의해 이론화된 모형과 우주의 수학적 표현에 통합되었다.Anaximander는 논문을 썼는데, 그 중 발췌한 것은 거의 없다.이 작품에서 그는 그가 제안한 천체들, 해달과 고정된 별들의 순서를 말한다.그가 언급한 별들은 이 [17]계에서 지구에 가장 가까운 곳에 위치한 "불로 가득 찬 바퀴 같은 응결"의 구멍들이다.조각조각 남겨진 아낙시만더의 작품 기록은 우주에 대한 그의 견해를 이해하는 데 있어 그가 의도한 의미를 재구성하는 데 약간의 통찰력을 줄 뿐이다.Anaximander는 고정된 별들이 지구에 가장 가깝다고 제안하면서 다른 후대의 천문학자들과 다른 관점을 제시했습니다.행성계의 다른 모형들은 우주의 가장 바깥쪽에 고정된 별들을 포함하는 천구를 보여준다.

아리스토텔레스와 고대 그리스의 사상가들, 그리고 후에 프톨레마이오스적 우주 모델은 지구 중심의 우주를 보여주었다.이러한 지구중심적 관점은 중세 시대 내내 유지되었고 나중에 니콜라우스 코페르니쿠스와 요하네스 케플러와 같은 후속 천문학자들과 수학자들에 의해 반박되었다.우주의 모든 체계에 나타나는 사고의 전통은, 심지어 그것들의 서로 다른 메커니즘에도 불구하고, 고정된 별들을 포함하는 천구의 존재이다.프톨레마이오스는 움직이는 별들의 특이성을 설명하려는 그의 고도로 수학적인 작품인 알마게스트에 영향을 미쳤다.이 "유랑하는 별들" 즉 행성들은 우주를 둘러싼 구를 따라 퍼져 있는 고정된 별들의 배경을 가로질러 이동했다.나중에, 코페르니쿠스와 같은 현대의 천문학자들과 수학자들은 지구중심론에 대한 오랜 관점에 도전하여 태양중심 우주, 즉 태양중심 체계라고 알려진 우주를 건설했다.그의 체계는 여전히 고정된 별들을 가지고 있는 천체의 전통을 유지했다.케플러는 또한 1596년 책 미스테리움 코스모그래피쿰에서 하나의 천구를 라틴어로 "spaera stellar fixar" 또는 고정된 별의 구로 표시하는 이미지를 그리는 우주의 모형을 제공했습니다.

망원경의 발명으로 천체의 연구는 일대 변혁을 일으켰다.1608년에 처음 개발된 망원경의 개발은 널리 알려졌고 갈릴레오는 [13]스스로 망원경을 듣고 만들었다.그는 행성들이 사실 [13]아리스토텔레스에 의해 이전에 제시되었던 이론이 완전히 매끄럽지 않다는 것을 즉시 알아차렸다.그는 계속해서 하늘과 별자리를 조사했고 곧 연구되고 지도화된 "고정된 별들"이 [13]육안으로는 도달할 수 없는 거대한 우주의 극히 일부에 불과하다는 것을 알았다.

"고정된 별" 고정되지 않음

이전에 천문학자들과 자연 철학자들은 하늘의 빛을 두 그룹으로 나누었다.한 그룹은 상승하고 지는 것처럼 보이지만 시간이 지남에 따라 같은 상대적 배열이 유지되는 고정된 별들을 포함하고 있다.다른 그룹은 떠돌이 별이라고 불리는 육안 행성을 포함하고 있었다.행성들은 짧은 시간(주 또는 달)에 걸쳐 움직이고 위치를 바꾸는 것처럼 보인다.그들은 항상 서양인들이 십이지라고 부르는 별 띠 안에서 움직이는 것처럼 보인다.행성들은 또한 별들이 반짝이는 경향이 있는 반면, 행성들은 일정한 빛으로 빛나는 것처럼 보이기 때문에 고정된 별들과 구별될 수 있다.그러나 고정된 별들은 시차를 가지고 있는데, 이것은 지구의 공전 운동으로 인해 겉으로 보이는 위치의 변화이다.그것은 가까운 별까지의 거리를 알아내는 데 사용될 수 있다.이 움직임은 단지 명백할 뿐이다; 움직이는 것은 지구이다.이 효과는 19세기까지는 정확하게 측정되지 않을 만큼 작았지만, 약 1670년부터 피카드, 후크, 플램스티드, 그리고 다른 천문학자들은 별들로부터의 움직임을 감지하고 측정을 시도하기 시작했다.이러한 움직임은 거의 감지할 수 없을 정도로 작긴 하지만 유의미한 [13]분수에 달했다.

그러나 고정된 별들은 실제 움직임도 보인다.이 운동은 별이 속한 은하의 운동 부분, 은하의 회전 부분, 그리고 은하 내 별 자체에 고유한 운동 부분으로 구성된 구성 요소를 가지고 있는 것으로 볼 수 있습니다.항성계나 성단의 경우 개별 구성요소는 서로 비선형 방식으로 움직입니다.뉴턴의 법칙의 발전은 천체의 메커니즘에 대해 이론가들 사이에서 더 많은 의문을 제기했습니다: 만유인력의 힘은 별들이 "상호 인력"을 유발하고 따라서 별들이 서로 [10]상대적으로 움직이게 하기 때문에 별들은 단순히 고정되거나 정지할 수 없다는 것을 암시했습니다.

별의 이러한 실제 운동은 시선 방향 운동과 고유 운동으로 나뉘며,[18] "적절한 운동"은 시선 방향을 가로지르는 구성요소입니다.1718년 에드먼드 핼리는 고정된 별들이 실제로 고유 [19]운동을 한다는 것을 발견했다고 발표했다.적절한 움직임은 고대 문화권에서는 알아차리기 위해서는 오랜 시간에 걸친 정확한 측정이 필요하기 때문에 알아차리지 못했다.사실, 오늘날의 밤하늘은 수천 년 전 모습과 매우 흡사해 보인다. 그래서 몇몇 현대 별자리들은 바빌로니아에 의해 처음 이름이 붙여졌다.

고유 운동을 결정하는 일반적인 방법은 상호 움직임을 보이지 않는 제한적이고 선택된 일련의 매우 먼 물체에 상대적인 별의 위치를 측정하는 것입니다. 그리고 그 거리 때문에 고유 운동은 [20]매우 작다고 가정됩니다.또 다른 접근법은 다른 시간에 있는 별의 사진을 더 멀리 있는 [21]물체의 큰 배경과 비교하는 것입니다.가장 큰 고유 운동을 하는 별은 바너드의 [19]별이다.

"고정별"이라는 문구는 기술적으로 부정확하지만, 그럼에도 불구하고 역사적 맥락과 고전 역학에서 사용됩니다.

고전역학에서

주요 기사:관성 기준 프레임

뉴턴의 시대에는 고정된 별들이 절대 공간에 상대적으로 정지해 있는 기준 프레임으로 호출되었다.다른 기준 프레임에서는 고정된 별에 대한 정지 상태이거나 이러한 별에 대한 균일한 번역으로 뉴턴의 운동 법칙이 유지되어야 했습니다.반면 고정별, 특히 고정별에 대해 회전하는 프레임에서 운동 법칙은 가장 단순한 형태로 유지되지 않고 예를 들어 코리올리 힘과 원심력 같은 가공의 힘을 더함으로써 보완되어야 했다.

우리가 지금 알고 있듯이, 고정된 별들은 고정되어 있지 않다.관성 기준 프레임의 개념은 더 이상 고정된 별이나 절대 공간에 얽매이지 않는다.오히려 관성 프레임의 식별은 프레임의 물리 법칙의 단순성, 특히 가공의 힘이 없는 것에 기초한다.

관성의 법칙은 고정된 별들이 고정된 상태로 있는 가상의 시스템인 갈릴레오 좌표계에 적용된다.

관계역학에서

이 섹션의 참고 자료:

고정된 별은 고전 역학과 관계 역학의 관점 밖에서 관측될 수 있습니다.관계 양자 역학은 입자 사이의 거리의 진화만을 지시하고 움직임은 지시하지 않는 고전 역학의 한 부분이다.이 필드 이론의 형성은 라이프니츠와 마하 뉴턴 역학의 비판에 대한 해결책을 제공한다.뉴턴은 절대 공간에 의존했지만 관계역학은 그렇지 않았다.관계역학의 관점에서 고정된 별을 설명하는 것은 뉴턴 역학과 일치한다.

특권 프레임(뉴턴 프레임)의 사용은 행성의 움직임을 위한 케플러 궤도의 관찰을 허용하지만, 개별 진화의 관찰은 관계 역학에서 가치를 가지지 않습니다.개별 진화는 개별 진화의 위치와 속도가 관찰할 수 없는 것으로 간주되는 프레임을 변경함으로써 왜곡될 수 있다.관계역학에서 관측 가능한 것은 입자와 입자를 연결하는 직선의 각도와 거리입니다.관계식은 프레임과 독립적이고 개별 진화가 다른 프레임에서 설명할 수 있는 거리의 주어진 진화를 계산할 수 있기 때문에 관측 변수의 진화를 다룬다.이것은 게이지 대칭이 라이프니츠가 주장한 필수적인 관계적 특징을 가진 역학을 사용한다는 것을 의미할 뿐이다.

라이프니츠와 마하는 뉴턴 프레임을 검증하기 위해 절대 공간을 사용하는 것을 비판했다.라이프니츠는 형이상학적으로 정의된 틀에 상대적인 개별 진화와는 대조적으로 신체의 관계를 믿었다.마하는 물의 모양은 우주의 나머지 부분에 대한 회전만을 증명한다고 말하면서 뉴턴의 절대 가속도 개념을 비판할 것이다.마하의 비판은 아인슈타인에 의해 받아들여졌고, "마하의 원리"는 관성이 우주의 나머지 부분과의 상호작용에 의해 결정된다는 생각이다.관계역학은 마키아 이론이라고 할 수 있다.

20세기 역학의 개혁은 관계 원리로 무르익었다.역학의 법칙은 전위변수와 운동변수를 결합하는데, 이 경우 전위는 입자 사이의 거리를 포함하기 때문에 이미 관계형입니다.뉴턴 운동 에너지는 상대 속도와 거리의 가능성으로 재구성하려고 시도된 개별 속도를 포함했습니다.하지만, 이러한 시도들은 지지되지 않는 관성에 대한 많은 반대 개념으로 이어졌고, 많은 사람들은 뉴턴 운동 에너지의 기본 전제가 보존되어야 한다는 것에 동의했습니다.

입자 간 거리의 진화는 자신을 보여주기 위해 관성 프레임을 필요로 하지 않고 입자의 좌표로 사용합니다.두 가지 다른 역학의 법칙은 개념적으로 다르다.예를 들어, 뉴턴의 법칙이 절대, 초기 및 최종 조건의 관점에서 진화를 설명하는 하위 시스템의 분리가 있을 것입니다.관계 역학은 진화를 내부 및 외부 거리로 설명할 것입니다. 그래서 시스템이 "고립"되어 있더라도, 그 진화는 항상 하위 시스템과 우주의 나머지 부분의 관계에 의해 설명될 것입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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