거리란 시작점과 끝점 사이의 직선상의 길이를 말하며 지구 내에서는 밀리미터, 센티미터, 미터, 킬로미터 등으로 거리를 나타내는 단위를 사용한다 허나 이는 지구내에서 측정이 가능한 거리 수치이며 지구를 벗어나 천문학을 연구시에 행성간의 거리를 표시할 때에는 지구에서 사용되는 미터 또는 킬로미터 등의 표현으로는 행성간의 거리를 표현하기에는 너무 큰 단위라서 새로운 단위가 필요하게 된다 우주에 떠있는 천체들의 거리에서는 더 큰 단위를 사용하게 된다
지구중심 상대적인 거리 측정 방법, 천문단위 AU(Astronomical Unit)
실제 인간이 우주를 관찰시에는 지구에서 다른 행성들이 관찰되므로 관찰시 거리의 표준은 태양과 지구의 평균적인 거리를 단위로 사용하고 있으며 궤도는 완전한 원형이 아닌 타원형 형태를 하고 있어 지구 궤도의 길이 반경 평균거리를 어림잡아 단위로 사용하고 있고, 태양계 내에서 자주 사용하며 1AU는 지구(Earth) 에서 태양(Sun) 까지의 평균거리에 반올림을 사용하여 지구에서 자주 사용되는 km로 환산한다면 대략 1억 5천만km 정도가 된다
단위의 표기는 천문단위로 표시하고 있으며 기호는 국가별로 상이하고 통상 'AU' 라는 기호가 사용되지만 이는 국가별로 서로 다르다 또한 1AU의 거리는 한 시간에 300km의 속도를 가지는 고속열차로 쉬지않고 달린다 하여도 60년이 걸리는 거리로 엄청난 거리이며 태양계 다른 행성들의 거리를 측정시 기준점은 지구가 되므로 태양에서의 지구까지의 거리를 1AU라는 기준을 세우고 다른 행성들의 비교시에는 태양과 얼마나 떨어져있는지로 거리를 계산한다
절대적인 수치로 비교는 관측장비로써 측정하는 인간에게는 어려운 일임으로 지구와의 거리를 비교하여 상대적으로 거리를 비교하며 지구가 1AU라고 가정하였을 때 태양계 다른 행성들의 상대적인 거리는 아래와 같다
| 수성 | 금성 | 지구 | 화성 | 목성 | 토성 | 천왕성 | 해왕성 | |
| 거리 | 0.4AU | 0.7AU | 1AU | 1.5AU | 5.2AU | 9.5AU | 19.2AU | 30AU |
지구와 태양간의 거리도 엄청난 거리로 떨어져 있지만 태양계내에 있는 해왕성까지는 엄청난 거리를 자랑하며 태양계라고 불리우는 명칭은 태양 항성의 중력에 의해 주변 천체들이 태양중심으로 공전하는 행성들을 태양계라고 부른다 태양은 태양계에 있어 가장 큰 천체이며 끊임없이 중심회계수소를 헬륨으로 바꾸는 과정을 거치는데 이 과정에서 엄청난 양의 에너지를 방출하며 지구상의 모든 생물들은 빛과 열의 에너지를 의존하여 살아가고 있으며 행성은 물론 소행성, 위성, 혜성 등이 모여 있는 집단의 넓은 공간들을 모두 태양계라고 칭한다.
태양계의 질량은 약 99.85%를 태양이 차지하고 있어 태양계의 중력을 모두 지배하고 있다고 봐도 될 정도의 수치이다 나머지 0.15% 가량에서의 90% 가량은 목성과 토성이 차지하고 있으며 나머지는 수성과 금성, 지구, 화성 등의 행성 그리고 소행성 왜성, 위성, 혜성 및 운석과 같은 작은 물체들이 태양계를 차지하고 있다 이처럼 태양계 내에서 엄청난 존재감을 보여주게 되므로 천문학 관측시나 행성간의 거리나 질량 등을 비교시 태양이 빠지지않고 나오는 이유는 이 때문이다
태양과 지구는 149,597,870,7km 가량의 수치로 반올림하여 1억 5천만 km 로 환산하여 사용하고있지만 천문학에서 다루는 공간적인 크기는 엄청난 크기를 관점으로 관측되고 있기 때문에 태양계내에서만 보통 사용되며 항성계 범위를 넘어가는 경우 빛이 1초에 진행 가능한 거리를 1광초, 빛의속도로 1년간 진행시에는 1광년 이라고 가정한 LY단위가 등장하며 사용된다
빛의 도달하는 속도로 측정한 방법, 광년 LY(Light-Year)
지구에서 사용되는 km의 단위는 태양계 내에서 각 행성간 거리를 비교시에 엄청난 숫자가 붙어 식별하기 어려우므로 지구를 기준으로 태양과 떨어져있는 수치를 1AU로 표현하여 태양계 내에서 주로 사용되는 거리지만 항성간의 거리나 은하의 규모를 따져봤을 때는 AU로도 표현이 어려워 빛의 속도를 기준으로 거리를 측정한다
빛은 사람이 볼 수 있는 400nm 에서 700nm 사이의 파장을 가지는 가장 빠른 전자기파로써 빛의 속도는 299,792,458m/s 로 1초에 30km를 나아갈 수 있으므로 항성간에는 엄청난 거리에 위치하고 있으므로 광년이라는 수치가 사용된다 지구와 태양간의 거리인 1AU를 빛의 속도로 환산하였을 때 8.3광분으로 8.3분이면 태양에서 지구까지 도달되는 거리가 나오게 되며 빛의 속도로 몇 년 동안 앞으로 나아갔는지로 환산하여 광년이라는 표현을 사용한다 이때 광년의 수치는 1AU보다 63000배가 더 큰 수치가 되므로 태양계를 벗어난 경우 1광년 또는 2광년 등의 표현으로 항성의 거리를 유추한다
우리은하는 지름이 약 10만 광년의 길이를 가지고 있으며 내부에서는 4,000억 개의 별을 포함하고 있으며 우리은하는 1700억개의 은하중 하나의 은하일 뿐으로 사람이 바라봤을 때 태양계가 큰 것 처럼 보이지만 사실상 태양계는 은하계와 비교하여 먼지보다 더 작은 정도의 아주 작은 일부분밖에 되지 않는다
더 멀리있는 카이퍼 벨트의 발견과, 오르트구름의 발견으로 인하여 우주는 생각한 것 보다 엄청난 사이즈를 보여준다 또한 인간이 측정할 수 있는 가장 빠른 전자기파인 빛으로도 우리은하만 하여도 빛의 속도로 대략 10년정도 이 은하는 1700억개 중 하나라고 하니 우주의 사이즈는 경이로움을 금하지 않을 수 없다
삼각 시차를 통한 거리 계산방법, 파섹 pc(parsec)
지구 표면에 서 있는 사람의 눈에는 하늘이 둥글게 보이기 때문에 사람의 눈에 보이는 별의 위치나 거리를 표현해낼 때 각도의 단위로 사용된다 1각초란 각도 1도를 3600으로 나눈 크기 만큼의 각도를 말하며 어느정도의 거리에 별이 있다고 할 때 해당별이 연주시차가 1"로 표기하여 그 별과 지구 사이의 거리를 1pc로 정의하여 표현한다
우리 은하에서 가장 가까운 은하는 안드로메다은하로 우리은하와 250만 광년 떨어져 있다고 한다 허나 엄청난 속도인 빛의속도로도 250만년을 가야하는 안드로메다은하 도대체 이 거리는 어떻게 측정하였을까?
우선 지구와 태양 그리고 측정하고자 하는 별의 위치를 삼각형으로 그려 측정하고자 하는 별과 지구 그리고 태양 사이간의 각도를 계산하여 측정하는 방법이다 이 방법을 사용한다면 수천광년 떨어진 별까지의 거리를 측정하는데는 무리가 없다고 하며 삼각 시차 방법에 기초를 두고 있어 먼거리 까지 측정이 가능한 것이다
지구가 공전 했을 때에 별이 1초 정도 움직여 보일 때 의 거리 1Pc = 3.26광년 1광년의 거리를 가지고 계산하며 이 방법은 6개월 시차를 두고 관측 했을 때 연주 시차가 각거리로 1″인 곳까지의 거리를 의미한다
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