밤하늘엔 왜 밝은 별이 몇 개뿐일까?

밤하늘의 별은 크고 밝은 별 몇 개와 희미한 별 아주 많이로 되어 있어요. 밝은 별이 드문 건 그런 별이 원래 드물어서일 것 같지요. 그런데 이 모델의 별은 모두 비슷한 밝기로 하늘에 고르게 흩어져 있을 뿐인데도, 밝게 보이는 별은 몇 개뿐이고 어두운 별일수록 폭발적으로 많아집니다. 비밀은 "거리"에 있어요. 해가 지고 하늘이 어두워지는 순서대로 별이 하나씩 나타나는 모습을 보세요.

모델은 이렇게 움직입니다

직접 돌려보기

늘리면 같은 공에 별이 더 빽빽해져요
0이면 모두 원래 똑같이 밝아요. 올리면 아주 밝은 별이 섞여요
올리면 먼 별일수록 빛이 더 가려져요
올리면 어두운 별부터 안 보여요

① 내 둘레의 별 하늘 3D

하늘이 어두워질수록 밝은 별부터 하나씩 나타납니다. 점이 클수록 밝게 보이는 별이에요. 아래에서 "보기: 우주 속 실제 거리"를 골라 보세요. 같은 별을 진짜 위치로 펼치면, 보이는 별(흰 점)이 안 보이는 수많은 별(옅은 남색 점) 한가운데, 나(초록 공) 가까이에 몰려 있어요.

보이는 별 (클수록 밝게 보임)안 보이는 별 (실제 거리 보기에서만)나 (관측자)가는 원 = 지평선

드래그로 둘러보기 · 휠이나 두 손가락으로 확대·축소(크게 축소하면 하늘 밖으로 나가요) · 가만히 두면 천천히 돕니다(끌 수 있어요) · 휴대폰에서 세로로 쓸면 페이지가 내려갑니다. 아래 그래프와 같은 결과를 입체로 본 것이며, 3D에서 새로 계산하는 것은 없습니다.

② 밝기 등급마다 별이 몇 개 보이나

재생이 지난 시점까지만 그립니다. 막대 하나가 등급 한 칸이고, 오른쪽일수록 어두운 별입니다. 세로 눈금은 한 칸마다 10배라서, 막대가 계단처럼 고르게 오르면 등급마다 같은 배수로 늘어난다는 뜻이에요. 점선은 "한 등급마다 4배"를 따라 그은 선입니다.

③ 밝게 보이는 별은 가까워서일까, 원래 밝아서일까

재생이 지난 시점까지만 그립니다. 점 하나가 지금 보이는 별 하나이고, 오른쪽일수록 멀고 위쪽일수록 밝게 보입니다. 주황 점은 원래 밝기가 상위 10%인 별이에요. 위쪽(밝게 보이는 별)에는 가까운 보통 별과 먼 데서도 빛나는 원래 밝은 별이 섞여 있어요.

④ 무엇을 바꾸면 "4배"가 깨질까 (집계: 미리 돌린 48판)

기본 설정에서 하나씩만 바꿔 각각 8판을 돌리고, 4등급보다 밝은 별 수와 7등급보다 밝은 별 수로 "한 등급마다 몇 배"를 재서 평균했습니다. 재생·슬라이더와 상관없이 미리 계산한 집계입니다. 점선은 4배, 막대 아래 숫자는 6등급까지 보이는 별 수예요.

계산 중…

⑤ 도시 불빛이 밝아지면 별은 몇 개 남을까 (집계: 미리 돌린 8판)

기본 설정 8판의 평균입니다. 도시 불빛 단계는 "보이는 가장 어두운 등급"을 정할 뿐이고, 단계별 등급은 이 모델의 예시예요. 세로 눈금은 한 칸마다 10배입니다. 지금 고른 단계는 파랗게 칠했어요.

계산 중…

이 결과가 말하는 것, 말하지 않는 것

말하는 것:

상세 설명

말하는 것: 기본 설정(별 10만 개, 원래 밝기 폭 1등급, 먼지 없음, 시골 하늘 = 6등급까지)의 8판 평균으로 보이는 별은 1,048개(전체의 1.05%)였고, 그중 2등급보다 밝은 별은 3.4개, 3등급보다 밝은 별은 16.9개뿐이었습니다. 한 등급 어두워질 때마다 별 수는 4.0배(4~7등급 사이)로 늘었고, 이는 고르게 퍼진 별에서 나오는 이론값 3.98배(100.6)와 맞습니다. 별을 2배로 늘려도 4.0배, 원래 밝기가 모두 같아도 4.1배로 그대로였지만, 별 사이 먼지를 켜면 50%에서 2.7배, 100%에서 2.4배로 줄었고, 원래 밝기 차이를 2배로 키우면 아주 밝은 별이 공의 끝 너머까지 보여 2.6배로 줄었습니다. 도시 불빛에 따라 보이는 별은 깜깜한 산속(7등급) 4,055개, 시골 1,048개, 교외 264개, 작은 도시 63개, 큰 도시 17개, 도심 한복판(2등급) 3개였습니다. 보이는 별까지 거리의 중앙값은 22로, 모든 별의 중앙값 79.3보다 훨씬 가까웠고, 밝게 보이는 20개 가운데 원래 밝기 상위 10%인 별은 평균 11.1개였습니다(나머지는 가까워서 밝아 보이는 별).

말하지 않는 것:

상세 설명

말하지 않는 것: 이 모델은 별을 공 안에 고르게 뿌린 단순한 장난감 모델이며, 실제 밤하늘의 별 수나 밝기를 계산한 것이 아닙니다. 실제 별은 납작한 은하 원반에 몰려 있고, 별마다 밝기 차이가 이 모델보다 훨씬 크며, 먼지도 고르지 않다고 알려져 있어서 실제 하늘의 숫자는 이 모델과 다를 수 있어요. 도시 불빛 단계별 등급과 별의 수, 공의 크기, 먼지 세기는 모두 이 프로젝트가 정한 예시이고, 대기의 흔들림, 달빛, 눈의 적응, 별의 색, 쌍성은 넣지 않았습니다. "4배"는 별이 고르게 퍼져 있고 먼지와 끝이 없을 때의 결과이며, 이 모델에서도 먼지나 공의 끝에 닿으면 깨졌습니다.

이론적 근거와 구현 메모