국제우주정거장을 맨눈으로 보기 — 통과 시각 확인법과 «최대고도»를 읽는 법

국제우주정거장은 망원경 없이 맨눈으로 보입니다. 이건 취미 관측자의 주장이 아니라 NASA가 안내문에 직접 적어 둔 내용입니다.

“사용자는 맨눈으로 국제우주정거장을 볼 수 있으며, 추가 장비가 필요하지 않습니다.” — NASA, Spot the Station FAQ

다만 아무 때나 보이지는 않습니다. 이 글은 「언제 보이는가」와 「예보를 어떻게 읽는가」, 그리고 「비행기와 어떻게 구분하는가」에 답합니다.

1. 왜 초저녁과 새벽에만 보이나

정거장은 스스로 빛나지 않습니다. 보이는 이유는 하나입니다 — 햇빛을 반사하기 때문입니다.

여기서 관측 조건이 통째로 결정됩니다. 정거장이 보이려면 두 가지가 동시에 성립해야 합니다.

이 두 조건이 겹치는 구간이 해가 진 직후와 해가 뜨기 직전입니다. NASA도 통과가 「일출이나 일몰 전후 몇 시간 이내」에만 일어난다고 안내합니다.

그리고 같은 이유로 낮에는 보이지 않습니다. NASA의 표현을 그대로 옮기면, 정거장은 「달과 달리 낮에 볼 수 있을 만큼 밝지 않다」입니다.

2. 통과 시각은 어디서 확인하나

NASA가 Spot the Station이라는 공식 서비스를 운영합니다. 위치를 지정하면 그 지점 기준의 통과 예보가 나옵니다. 웹과 모바일 앱 양쪽으로 제공됩니다.

예보 한 줄에는 이런 항목이 들어 있습니다.

NASA의 정의로 Max Height는 지평선이 0도, 머리 바로 위가 90도입니다.

예보를 「몇 시에 지나간다」로만 읽으면 실제로 관측을 좌우하는 값을 지나치게 됩니다. 그 값이 Max Height입니다. 이유를 다음 장에서 숫자로 보이겠습니다.

3. ★최대고도가 왜 시각보다 중요한가

정거장의 밝기는 관측자와의 거리로 정해집니다. 그리고 그 거리는 최대고도에 따라 크게 달라집니다.

머리 위를 지날 때는 정거장까지의 거리가 곧 궤도고도입니다. 그런데 지평선 근처를 스칠 때는 비스듬히 보게 되므로 훨씬 멀어집니다.

궤도고도를 420km로 놓고 최대고도별 거리를 계산하면 이렇게 나옵니다.

※ 궤도고도 420km를 가정한 계산값입니다. NASA 문서상 실제 고도는 370~460km 사이에서 오르내립니다. 밝기는 거리의 제곱에 반비례한다는 관계를 적용했습니다.

읽는 법은 이렇습니다. 최대고도 10도짜리 통과는 머리 위 통과보다 열 배 넘게 어둡습니다. 게다가 지평선 근처에는 건물과 산, 도시 불빛이 깔려 있습니다.

⇒ 예보에서 Max Height부터 보십시오. 40도를 넘으면 나갈 값이 있고, 10도대면 시각이 아무리 좋아도 조건이 나쁩니다. 「오늘 지나간다」는 정보만으로 나가면 허탕이 나는 지점이 여기입니다.

4. 얼마나 빨리 지나가나

NASA에 따르면 정거장은 90분에 지구를 한 바퀴 돌고, 속도는 시속 약 28,000km입니다. 하루에 약 16바퀴입니다.

이 속도를 하늘에서 보이는 각도로 환산하면 이렇게 됩니다.

• 머리 위를 지날 때 겉보기 각속도 ≈ 초당 1도
• 보름달의 지름이 약 0.5도이므로 ⇒ 보름달 지름만큼을 약 0.5초에 지납니다

기하학적으로 한 지점에서 지평선부터 지평선까지 볼 수 있는 최대 시간은 약 10분입니다. 다만 실제 관측 시간은 그보다 짧습니다. 정거장이 지구 그림자로 들어가면 그 자리에서 사라지기 때문입니다.

5. 비행기와 구분하는 법

밤하늘에는 움직이는 밝은 점이 여럿 지나갑니다. 그중 어느 것이 정거장인지는 아래로 갈립니다. 구분점은 정거장이 반사광이라는 사실에서 전부 나옵니다.

마지막 항목이 가장 확실한 표지입니다. 지구 그림자에 들어가는 순간 반사할 햇빛이 없어지므로, 정거장은 지평선에 닿기 전에 «꺼지듯» 사라질 수 있습니다. 비행기는 그렇게 사라지지 않습니다.

6. 무엇을 챙기나 — 챙길 것이 없다

이 관측의 준비물은 사실상 없습니다.

유성우 관측과 비교하면 성격이 정반대입니다. 유성우는 언제 나타날지 모르는 대상을 오래 기다리는 관측이고, 정거장은 언제 어디로 지나갈지 아는 대상을 몇 분 안에 잡는 관측입니다.

7. 하나 더 — 무엇을 보고 있는 것인가

밤하늘의 그 점은 NASA 기준으로 태양전지판을 포함해 109m 폭의 구조물이고, 그 안에 사람이 있습니다.

궤도 경사각은 51.6도입니다. NASA는 이 경사각 덕분에 정거장이 지구에서 사람이 사는 지역의 약 90% 위를 지난다고 설명합니다. 통과 예보가 세계 어디서나 나오는 이유가 이 각도입니다.

그리고 한 가지가 더 따라옵니다. 정거장에서 90분마다 일출과 일몰이 일어납니다. 하루 약 16바퀴를 도니 하루에 열여섯 번입니다. 지상에서 우리가 보는 그 몇 분은, 정거장 입장에서는 그 열여섯 번 중 한 번의 «낮»을 옆에서 지켜보는 것입니다.

지상에서 그 점이 사라지는 순간도 같은 이야기입니다. 사라진 게 아니라 정거장에 밤이 온 것입니다.

짚고 넘어갈 질문

Q. 언제 나가야 합니까? 예보의 Time보다 몇 분 앞서 나가서, Appears 방위 쪽을 보고 서 있으면 됩니다. 통과 자체가 짧아서 늦으면 놓칩니다.

Q. 도시에서도 보입니까? 보입니다. 정거장은 밝은 대상이라 광공해에 상대적으로 덜 눌립니다. 다만 최대고도가 낮은 통과는 도시에서 특히 불리합니다 — 지평선 근처가 가장 밝고 가장 많이 가려지기 때문입니다.

Q. 매일 지나갑니까? 하루 약 16바퀴를 돌지만, 그 궤도가 내 위치 위를 지나면서 동시에 관측 조건까지 맞는 경우만 예보에 잡힙니다. 그래서 며칠 연속 좋은 통과가 이어지기도 하고, 한동안 없기도 합니다.

Q. 사진으로 찍을 수 있습니까? 움직이는 밝은 점이라, 고정한 카메라로 길게 노출하면 선으로 기록됩니다. 이 글의 대표 사진 같은 «구조물 형태»는 지상에서 맨눈으로 보이지 않습니다.

Q. 최대고도 30도짜리 통과는 갈 만합니까? 3장 표대로 머리 위 통과보다 3배 넘게 어둡습니다. 다만 30도면 웬만한 건물 위로 올라오므로, 트인 하늘이 있으면 볼 수 있습니다. 10도대는 권하기 어렵습니다.

정리

• 정거장은 반사광으로 보입니다. 그래서 초저녁과 새벽에만, 낮에는 보이지 않습니다.
• 통과 예보는 NASA Spot the Station에서 확인합니다.
• ★예보에서 Max Height를 먼저 보십시오. 10도와 90도는 밝기가 12배 넘게 차이 납니다.
• 머리 위 통과는 초당 약 1도로 움직입니다. 보름달 지름을 0.5초에 지납니다.
• 하늘 한가운데서 사라지면 그건 비행기가 아니라 지구 그림자로 들어간 정거장입니다.
• 준비물은 예보와 트인 하늘뿐입니다.