천구(天球, Celestial sphere)
천구는 천문학 및 항해 분야에서 천체의 위치를 표현하기 위해 사용하는 가상의 구체(sphere)이다. 관측자를 중심으로 반지름이 매우 크거나 무한대인 구를 가정하고, 하늘에 보이는 모든 천체가 그 구의 안쪽 표면에 붙어 있는 것으로 간주한다. 실제 천체까지의 거리와는 무관하게, 천체의 방향만을 기준으로 천구 위에 투영하여 위치를 정량적으로 나타낸다.
천구의 중심은 관측자가 있는 위치에 두는 경우가 일반적이며, 지구 중심 또는 태양 중심으로 설정하기도 한다. 관측자를 중심으로 하는 천구에서는 지구의 자전축이 천구의 축과 일치하도록 설정되어, 지구의 적도를 연장한 가상의 대원인 천구 적도(天球赤道), 지구의 북극과 남극에 대응하는 천구 북극과 천구 남극 등의 기준이 정의된다. 태양의 연간 경로를 나타내는 황도(黃道)는 천구 적도와 약 23.5도의 각도를 이루며 교차한다.
천구 위에서 천체의 위치를 나타내기 위해 지평좌표계, 적도좌표계, 황도좌표계, 은하좌표계 등 다양한 구면(球面) 좌표계가 사용된다. 이러한 좌표계들은 천구를 이등분하는 기준 평면과 기준 방향을 공통적으로 정의하며, 위도 및 경도에 해당하는 두 개의 각도로 천체의 위치를 표시한다. 천구 좌표계는 구면 천문학(spherical astronomy)의 핵심적인 도구로, 지구 관측에서의 시차(視差)를 고려하지 않아도 되는 지구 중심 천구와 관측 지점에 따른 수평 시차를 고려해야 하는 관측자 중심 천구로 구분된다.
지구가 자전하기 때문에, 천구에 고정된 별들은 하루에 한 바퀴씩 천구 북극을 중심으로 회전하는 것처럼 관측된다. 이를 일주 운동(日周運動)이라 한다. 이에 반해 태양, 달, 태양계 행성들은 천구 위에서 고정된 위치에 머물지 않고 별들에 대하여 천천히 이동하는 것으로 관측된다. 아리스토텔레스와 프톨레마이오스 등 고대의 천문학자들은 천구를 단순한 가상의 개념이 아닌 물리적인 실체로 여기기도 하였다.
또한 '천구'는 공 표면에 별자리, 적도, 황도 등을 그려 넣은 천구의(天球儀, celestial globe)와 같은 모형 기구를 가리키는 뜻으로도 사용된다.
한편, 한자 '천구(千溝)'는 한국의 전통 수(數) 단위 명칭 가운데 하나로, 구(溝)의 1,000배에 해당하는 수(10의 35제곱)를 나타내는 뜻으로도 쓰인다. 또한 천구(天狗)는 동아시아 전통 천문·민속에서 '하늘의 개'로 불리며 요성(妖星)으로 간주되는 천체나 상상의 동물을 의미하기도 한다. 이들 뜻은 기본적인 천문학 개념인 천구(天球)와는 별개의 용법이다.
본 항목의 주요 내용은 위키백과, IAU(국제천문연맹) 교육용 용어집 등 공개된 천문학 자료를 바탕으로 서술되었다.
