한국천문올림피아드

'''[[대한민국| 대한민국]]의 과학 올림피아드'''
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(1) 타 올림피아드와 성격이 다르지만 국제청소년물리토너먼트 대표단도 국제 과학 올림피아드 한국대표단 발대식에 초청 받으므로 포함 (2) 국제철학올림피아드 국내 예선과 주최는 같지만 별개의 대회임 (3) 사회과학이나 형식과학에도 속함

<colbgcolor=#3981B6><colcolor=#fff> 한국천문올림피아드 韓國天文올림피아드 Korea Astronomy Olympiad (KAO)
운영	<colbgcolor=#fff,#191919>한국천문올림피아드위원회[1]
설립	2001년
분야	천문학, 천체물리학, 천체관측
대상	중학교 2학년 ~ 고등학교 2학년
일시	접수: 매년 4월 심층면접: 8월 가을주말교육: 10월 겨울학교: 1월 최종시험: 2월 여름학교: 7월 최종교육: 9월
장소	서울대학교/관악캠퍼스(심층면접, 최종시험, 여름학교, 최종교육)[2] 송암스페이스센터(가을주말교육)[3] 국립청소년우주센터(겨울학교)[4]
국제 대회	국제천문올림피아드(IAO)[5] 아시아-태평양 천문올림피아드(APAO)[6] 국제 천문 및 천체물리 올림피아드(IOAA) 국제 천문 및 천체물리 e-경시대회(GeCAA)[7] 국제원격천문올림피아드(IRAO)[8]
관련 대회	미국 천문 및 천체물리 올림피아드(USAAAO) 미국천문올림피아드(USNAO) 영국 천문 및 천체물리 올림피아드(BAAO) 캐나다천문올림피아드(CAO) 싱가포르천문올림피아드(SAO) 인도천문올림피아드(INAO) 방글라데시 천문 및 천체물리 올림피아드(BDOAA) 스리랑카 천문 및 천체물리 올림피아드(SLAAO) 한국지구과학올림피아드(KESO) 전국학생천체관측대회
링크

1. 개요

2. 주관

3. 역사

4. 목적

5. 학습 범위

• 천체물리학
• 천체역학: 중력, 케플러의 법칙, 로슈 한계, 질량중심, 이체 문제, 활력방정식, 라그랑주점, 힐 영역
• 전자기학과 양자역학: 전자기파, 복사 법칙, 흑체복사, 제동복사, 싱크로트론복사
• 열역학: 열역학 법칙, 이상 기체, 에너지
• 분광학과 원자물리학: 선 스펙트럼, 연속 스펙트럼, 산란, 도플러 효과, 상대론적 도플러 효과, 선폭 증가, 선의 갈라짐, 편광
• 핵물리학: 원자의 구조, 원자핵, 방사능, 중성미자
• 좌표계와 시간
• 천구: 구면삼각법, 천구 좌표계, 춘분, 하지, 추분, 동지, 별자리, 황도 12궁
• 시간 체계: 태양시, 항성시, 율리우스일, 태양 중심 율리우스일, 시간대, 만국 표준시, 표준시, 1년의 다양한 정의, 균시차
• 태양계
• 태양: 태양의 구조, 태양 표면 활동, 국제 흑점수, 태양의 자전, 태양 복사, 태양상수, 태양 중성미자, 지구에 대한 영향, 태양 자기장, 태양풍, 복사압, 태양권
• 태양계: 지구- 달 계, 세차운동, 장동, 칭동, 태양계의 형성과 진화, 태양계의 구조와 구성, 항성 주기, 회합 주기, 태양계 외곽
• 우주 탐사: 궤도 전이, 유인 우주 탐사, 태양계 탐사, 스윙바이, 인공위성
• 우주 현상: 조석, 계절, 식, 오로라, 유성우
• 항성
• 항성의 특성: 거리의 사다리, 복사, 광도와 별의 등급, 여키스 분류법, 색지수, 별의 반지름과 질량 측정, 고유운동, 변광성, 세페이드 변광성의 주기-광도 관계, 맥동 변광성의 원리
• 항성 내부와 대기: 항성 내부의 정역학적 평형, 항성 핵합성, 에너지 전달, 경계값 조건, 항성 대기의 분광
• 항성 진화: 항성 탄생, H-R도, 전주계열성, 주계열성, 적색거성, 행성상성운, 밀집성
• 항성계
• 쌍성: 쌍성의 분류, 쌍성계에서 질량의 측정, 식쌍성의 광도 곡선, 쌍성의 도플러 효과, 접촉쌍성, 특이 쌍성
• 외계 행성: 외계 행성 발견 방법
• 성단: 산개성단, 구상성단, 성단의 질량, 성단의 나이, 성단의 광도, 성단의 거리
• 우리은하: 우리은하의 구조, 회전, 위성은하
• 성간물질: 성간가스, 성간티끌, 전리수소영역, 21cm 전파, 성운, 성간소광, 빛의 분산, 패러데이 회전
• 은하: 은하/분류, 은하의 구성, 활동성 은하핵, 은하의 질량, 은하의 광도, 거리 측정, 회전 곡선
• 강착: 강착의 원리, 에딩턴 광도
• 우주론
• 기초 우주론: 허블-르메트르 법칙, 은하군, 은하단, 암흑물질, 암흑에너지, 중력 렌즈 효과, 우주배경복사, 빅뱅 우주론, 우주 모형, 우주 거대 구조, 우주론에서의 거리 측정, 우주론적 적색편이
• 관측 기기와 우주 기술
• 여러 파장대에서의 천체 관측: 전파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선, 지구 대기권에 의한 효과 (대기소광, 대기 굴절 등)
• 관측 기기: 광학, 망원경, CCD, 광도계, 분광기, 배율, 초점길이, 초점비, 집광능, 분해능, 전파 망원경, 간섭계, 구경 합성, 적응 광학, 측광학, 측성학
• 천체관측
• 성도, 별자리, 바이어 명명법, 메시에 천체 목록, NGC 목록, 스타호핑법
• 천구 좌표계의 활용, 별의 등급 추산, 각거리 추산
• 여러 도구의 사용법: 망원경, CCD, TheSky 등 소프트웨어, 플라네타리움
• 자료 분석
• 오차 범위와 원인 추산, 측정불확도
• 2차원 직교좌표계와 극좌표계에서 그래프 그리기, 로가리듬 스케일에서 그래프 그리기, 선형 회귀
• 관측 자료의 간단한 통계학적 분석

5.1. 이론 부문 예시 문제

5.2. 관측 부문 예시 문제

1. 현재 망원경의 파인더는 정렬되어 있지 않다. 망원경을 독수리자리의 알파성인 알타이르에 겨냥한 뒤 파인더를 정렬하시오. 만약 정렬이 좋지 않다면 조교가 고쳐줄 것이지만 점수의 일부 혹은 전체가 차감된다. (5분, 5점)
2. 10mm 접안 렌즈로 백조자리의 에타성인 더블 더블을 찾고, 해당 별 및 근처 시야의 모습을 그리시오. 그림에서 북쪽은 "N", 동쪽은 "E"이라 표시하시오. 더블 더블은 안시쌍성 두개가 서로 가까이 붙어있는 사중성이다. 두 안시쌍성 사이의 각거리 [math(d_{\varepsilon 1 - \varepsilon 2})]와 두 별의 위치각 [math(PA_{\varepsilon 2})]을 추산하시오. 바로우 렌즈를 통해 배율을 높이시오. 각 안시쌍성을 이루는 별들을 서로 이은 두 직선 사이의 각도(단위: 도)를 1의 자리까지 추산하시오. 만약 5분 안에 더블 더블을 찾을 수 없다면 조교가 찾아줄 것이지만 이에 해당하는 점수가 차감될 것이며, 채점은 제한 시간이 다했을 때 이뤄지므로 만약 별을 일찍 찾는다면 망원경의 위치를 계속 조정하며 별을 추적하시오. (10분, 15점)

1. 파인더 정렬이 잘 되었으면 5점을 부과한다.
2. 타이탄의 실제 위치로부터 50 각초 이내에 +자 표시를 했으면 2점을 부과한다. 고리의 형태, 위치, 방향이 정확하다면 각 2점씩 부과한다. 타이탄의 각거리는 [math(d_{Titan}=164")], 위치각은 [math(PA_{Titan}=109\degree)]이다. 각거리 [math(148-180")]는 3점, [math(139-189")]는 2점, [math(123-205")]는 1점을 부과하며, 위치각 [math(99-119\degree)]는 4점, [math(89-129\degree)]는 2점을 부과한다.
   대체2번의 경우, 더블 더블을 정확하게 찾은 정도에 따라 조교가 0~3점을 부과한다. 시야를 그릴 때 북쪽과 동쪽을 정확하게 표시하면 2점을 부과하며, 별 3개 이상을 정확하게 그리면 1점, 별 6개 이상을 정확하게 그리면 2점을 부과한다. 두 안시쌍성 사이의 각거리는 [math(d_{\varepsilon 1 - \varepsilon 2}=208"=3.47')]이며, 위치각은 [math(PA_{\varepsilon 2}=172\degree)]이다. 각거리 [math(3.2-3.8')]은 2점, [math(2.8-4.2')]는 1점을 부과하며, 위치각 [math(170-175\degree)]는 3점, [math(167-177\degree)]는 2점, [math(162-182\degree)]는 1점을 부과한다. 각 안시쌍성을 이루는 별들을 서로 이은 두 직선 사이의 각도는 [math(92\degree)] 혹은 그 보각인 [math(88\degree)]인데, [math(85-95\degree)]는 3점, [math(80-100\degree)]는 2점, [math(75-105\degree)]는 1점을 부과한다.
3. M57을 정확하게 찾은 정도에 따라 조교가 0~4점을 부과한다. M57 근처의 시야를 오차 [math(\pm 10\%)] 내로 그리면 6점, 오차 [math(\pm 20\%)] 내로 그리면 3점을 부과한다.
4. 백조자리 AF를 정확하게 찾은 정도에 따라 조교가 0~8점을 부과한다. 겉보기 등급을 [math(\pm 0.2 mag)] 내로 맞추면 6점, [math(\pm 0.3 mag)] 내로 맞추면 4점, [math(\pm 0.4 mag)] 내로 맞추면 2점을 부과하며, 시각은 서머타임과 시간대를 잘 고려했을 시 1점을 부과한다.
5. 알리파는 4.3등급, 페르카드는 3.0등급인데, 겉보기 등급을 [math(\pm 0.2 mag)] 내로 맞추면 2점, [math(\pm 0.3 mag)] 내로 맞추면 1점을 부과한다. 페르카드와 북극성 사이의 각거리는 [math(19\degree)]인데, 각거리를 [math(\pm 3\degree)] 내로 맞추면 1점을 부과한다.

1. 정답. 신성 하나 당 3점을 부과하며, 틀린 위치 하나 당 1점 감점한다.
2. 정답. M2, M13, M15, M30, M56, M71, M72, M92가 보인다.
3. 관측 날짜는 2019년 10월 19일으로, 10월은 2점, 9월이나 11월은 1점을 부과한다.
4. 항성시는 [math(1^h 00^m)]으로, 적경이 [math(0^h 57^m)]인 카시오페이아자리 감마성 등으로 풀 수 있다. [math(1^h 00^m)]은 3점, 오차 [math(\pm 15^m)] 이내는 2점, [math(\pm 30^m)] 이내는 1점을 부과한다.
5. 정답. Cancer (Cnc), Gemini (Gem), Taurus (Tau), Aries (Ari), Pisces (Psc), Aquarius (Aqr), Capricornus (Cap) 중 6개를 쓰면 된다. 별자리 하나 당 1점씩 부과하며, 최대 6점을 부과한다.
2. 정답.
1. 관측지의 위도는 남위 [math(25\degree)]으로, 남십자자리 등으로 알 수 있다.[14] 남반구라는 것을 알아냈으면 1점을 부과하며, 오차 [math(\pm 1\degree)] 이내는 2점, [math(\pm 3\degree)] 이내는 1점을 부과한다.
2. Sirius 혹은 α CMa는 [math(82\degree)], Canopus 혹은 α Car는 [math(42\degree)], Toliman 혹은 α Cen는 [math(331\degree)]이다. 이 세 별을 순서대로 써야 하며, 영어 명칭 혹은 국제천문연맹 약칭을 제대로 쓰면 각 2점을 부과하고, 방위각을 오차 [math(\pm 2\degree)] 내로 쓰면 각 2점, [math(\pm 5\degree)] 내로 쓰면 각 1점을 부과한다. 순서를 잘못 쓰면 1점 감점한다.
3. 1, 2, 3번 혜성은 각각 황도로부터 [math(20\degree)], [math(0\degree)], [math(30\degree)] 떨어져 있으므로 정답은 2번. 레굴루스와 스피카를 이은 선이 황도와 비슷하다는 점을 이용하면 된다.[15]
4. 정답. Octans (Oct), Mensa (Men), Chamaeleon (Cha), Apus (Aps), Hydrus (Hyi), Volans (Vol), Carina (Car), Musca (Mus), Circinus (Cir), Triangulum Australe (TrA), Pavo (Pav), Indus (Ind), Tucana (Tuc), Horologium (Hor), Ara (Ara) 중 9개를 쓰면 된다. 별자리 하나 당 1점씩, 최대 9점을 부과한다.[16]
5. 민타카는 적위 [math(-0\degree 18')]으로 천구의 적도와 가깝기 때문에 12시간. 정답을 맞췄으면 2점을 부과한다.
1. 지구에서 봤을 때 태양이 추분점 근처의 처녀자리에 있으므로 가을이다. 정답을 맞췄으면 2점을 부과한다.
2. 주노-태양-지구-달이 일직선 상에 있으므로 3 천문단위 + 1 천문단위 + 지구-달 간 거리로 계산하면 정답은 [math(598.8 \times 10^6 km)]. 오차 [math(\pm 1\times 10^6 km)] 내로 맞추면 2점, [math(\pm 2\times 10^6 km)] 내로 맞추면 1점을 부과한다.
1. 달에서의 시태양일은 지구에서의 삭망월의 길이와 같으므로 29.53일(708.72시간)이다. 따라서 달의 밤하늘에서 태양은 하루에 [math(360\degree/29.53 day = 12.2\degree/day)]만큼 동쪽에서 서쪽으로 움직인다. 현재 태양의 고도각이 [math(40\degree)]이고 관측지가 달의 적도 상에 있으므로 태양이 지기까지 [math(40\degree/12.2\degree/day=3.28 day=78.7 hr)]만큼의 시간이 필요하며, 태양 원반의 각반지름을 고려할 때 여기에 30분이 더 필요하다. 3~4일은 4점, 2일이나 5일은 2점을 부과한다.
2. 동주기 자전에 의해 달에서 지구는 절대 뜨거나 지지 않는다. 정답을 맞췄으면 2점을 부과한다.
1. 지구에 의한 일식이 고도각 [math(40\degree)] 지점에서 관찰되므로 관측지는 위도 [math(0\degree)], 동경 [math(50\degree)]이다. 각각 [math(\pm 2\degree)] 내로 맞췄으면 3점, [math(\pm 5\degree)] 내로 맞췄으면 2점을 부과한다.
2. Mare Fecunditatis / Sea of Fecundity / Sea of Fertility 중 하나를 쓰면 6점을 부과한다.
5. 관측지와 착륙 지점 사이의 위도 차이는 매우 작으므로 무시할 때, 두 지점 모두 대원(great circle)인 달의 적도 상에 있다. 달의 지름이 [math(D_{Moon}=3474 km)]이므로 두 지점 사이의 원호 상의 거리는 [math(D_{moon} \times (50\degree-23.473\degree) \approx 800 km)]이다. [math(\pm 100 km)] 내로 맞췄으면 6점, [math(\pm 200 km)] 내로 맞췄으면 5점, [math(\pm 300 km)] 내로 맞췄으면 4점, [math(\pm 400 km)] 내로 맞췄으면 3점을 부과한다.

5.3. 실무/자료분석 부문 예시 문제

1. [math(H_\beta)] 방출선의 변화는 블랙홀 자외선의 변화보다 15~25일 정도 늦다. 아래 풀이는 [math((20 \pm 5) days)]를 기준으로 작성되었으나, 이 문제의 답에 따라 알맞게 계산되었으면 수치가 달라도 정답으로 인정한다.
2. AGN이 매우 멀리 떨어져 있으므로, 시간차는 자외선이 BLR에 도달하는 데에 걸리는 시간이라고 볼 수 있다. 따라서, [math(R_{BLR} = c\Delta t = (0.017 \pm 0.004) pc)]이다.
3. [18]
   [math(\displaystyle \begin{aligned} \theta_{BLR} &= \dfrac{(0.017 \pm 0.004) pc}{100 \times 10^6 pc} \times \dfrac{648000 arcsec}{\pi rad} \\ &\approx \dfrac{0.017 \pm 0.004}{100 \times 10^6} \times 206265 arcsec \\ &= (3.5 \pm 0.9) \times 10^{-5} arcsec \end{aligned})]
4. 반치전폭은 [math(FWHM=(85 \pm 5) \text{\AA})]이며, 극대값은 [math(\lambda_{peak}=(4940 \pm 5) \text{\AA})]이다. 따라서,
   [math(\displaystyle \begin{aligned} v_\sigma &= \dfrac{\sigma c}{\lambda_{peak}} = \dfrac{FWHM \times c}{2.35 \times \lambda_{peak}} \\ &= (2200 \pm 140) km/s \end{aligned})]
   이다.
5. 비리얼 질량의 공식에 의해
   [math(\displaystyle \begin{aligned} M_{vir,BH} &= \dfrac{v_\sigma^2 R_{BLR}}{G} \\ &= (3.8 \pm 1.4) \times 10^{37} kg \\ &= (1.9 \pm 0.7) \times 10^7 M_S \end{aligned})]
   이다.

6. 교육 및 선발 과정

6.1. 서류 전형

6.2. 여름통신과제

6.3. 온라인 교육

6.4. 심층면접

6.5. 가을주말교육

6.5.1. 일정

6.6. 가을통신과제

6.7. 겨울학교

6.7.1. 개최 장소

6.7.2. 준비물

• 멀티탭
  숙소의 콘센트라고는 총 4개에다가 2개는 침대에 가려 잘 쓰기도 힘들다. 이때 멀티탭을 가져가면 매우 쾌적하게 전자제품을 충전/사용할 수 있다.
• 장갑
  금속으로 된 차가운 망원경을 이리저리 만지고, 나사를 돌리다 보면 손에 동상에 걸리기도 하고, 피부가 트기도 하는데, 이때 장갑을 가져가면 매우 편하다. 장갑을 반드시 가져가도록 하자. 심하면 관측하다가 손에 보라색 반점이 잔뜩 생기는 경우도 있다. 물론 그래도 춥기 때문에 관측하다 발까지 어는 느낌이 들때가 있는데, 이럴때는 잠깐 건물안에 들어가거나 화장실 세면대에 따뜻한 물을 받아두고 손마사지를 하도록 하자.
• 쌍안경 혹은 별지시기
  쌍안경은 망원경보다 쉽게 사용할 수 있으며, 쌍안경의 시야나 배율이 보통 보조망원경(파인더스코프)과 주망원경 사이 정도이므로 천체의 위치를 찾거나 익히는 데에 큰 도움이 된다. 특히 다른 학생이 망원경을 사용하는 동안에 쌍안경으로 연습하면 시간을 아낄 수 있다. 또한 다른 이와 천체의 위치에 관해 대화할 때 허공에 손가락을 휘저으며(...) 설명하는 것보다 별지시기로 가리키는 게 훨씬 효율적이기 때문에 별지시기도 요긴하다.
• 괜찮은 카메라
  겨울학교에 오면 사진 찍고 싶을 만한 때가 아주 많다. 다도해해상국립공원 나로지구의 천혜의 자연경관, 특이한 NYSC 건물과 시설, 일출과 일몰, 밤하늘(예를 들어 일주운동), 잊지 못할 소중한 친구들 등등. 게다가 NYSC 측에서 빌려준 캐논(기업), 니콘, 펜탁스 T링과 어댑터로 카메라를 망원경에 연결해 천체사진을 찍을 수도 있으며, 천체사진 공모전에서 수상하면 상품도 받고 KAO 웹사이트 대문에 본인 사진이 게시되는 영광을 누릴 수도 있기 때문에 카메라가 있다면 꼭 챙겨오자.

6.7.3. 평일 일정

6.7.3.1. 오전 강의

6.7.3.2. 오후 강의 및 실습

6.7.3.3. 관측 실습

6.7.3.4. 자율학습

6.7.4. 주말 일정

6.7.5. 평가시험

6.7.6. 퇴소

6.8. 국가대표 선발 최종시험

6.9. 국가대표 후보 발표

6.10. 봄통신과제

6.11. 여름학교

6.11.1. 일정

6.12. 국가대표 최종교육

7. 국제 대회

🌐 국제 과학 올림피아드
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철학		언어학(2)	역사학(3)
(1) 타 올림피아드와 성격이 다르지만 국제 과학 올림피아드 한국대표단 발대식에 초청 받으므로 포함 (2) 사회과학이나 형식과학에도 속함 (3) 타 올림피아드와 성격이 다르지만 해당 분야에서 유일하게 올림피아드 이름을 달고 운영되는 세계 대회이므로 포함

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언어학		역사학

8. 공부 방법

8.1. 이론 부문

8.1.1. 2차 선발 수준

8.1.2. 국가대표 선발 수준

8.1.3. 국제대회 수준

8.1.4. 공부 관련 팁

• 기본적으로 2차 선발 수준에서도 꼭 알아야 할 공식에는 만유인력의 법칙, 각운동량 보존 법칙, 에너지 보존 법칙, 원운동 속도, 탈출 속도, 케플러의 법칙, 빈의 변위 법칙, 슈테판-볼츠만 법칙, 도플러 효과, 상대론적 도플러 효과, 포그슨 방정식과 거리 지수, 허블-르메트르 법칙, 광학 관련 공식 등이 있다. 더 많은 공식은 방글라데시 천문 및 천체물리 올림피아드(BDOAA) 공식 목록 참고. 구면삼각형 관련 공식 정도를 제외하면 천올에서 쓰이는 거의 모든 공식이 포함되어 있으므로 요긴하다.
• 기본적인 공식 외에 외워 두면 매우 요긴하게 쓰이는 내용에는 활력방정식이 있다. 이거 하나만 쓰면 원래 각운동량 보존 법칙과 에너지 보존 법칙을 써서 복잡하게 풀어야 하는 천체역학 문제를 한번에 풀 수 있다.
• 각의 단위를 라디안에서 각초로 변환할 때 곱해지는 [math((360 \times 60 \times 60)/2\pi \approx 206265)]의 인자는 연주시차, 파섹 등 다양한 곳에서 맞닥뜨리게 되므로 외워두는 것이 좋다.
• 천올 공부를 처음 시작하여 시간 체계에 관해 공부할 때 상대 각속도를 활용하는 개념이 많이 등장해서 헷갈릴 수 있다. 예를 들어 회합 주기, 삭망월, 태양일, 회귀년 등등. 이들은 모두 두 가지 서로 다른 회전 주기[47]가 겹쳐져 나타나는 현상[48]을 설명하는 것이라는 점을 기억해 두는 것이 중요하다. 이 때 더 짧은 주기를 [math(T_1)], 더 긴 주기를 [math(T_2)], 이 두 주기가 겹쳐져 나타나는 현상(이하 "현상 A")의 주기를 [math(T)]라고 할 때 앞선 두 현상의 상대각속도(즉 "현상 A"의 각속도)는
  [math(\displaystyle \begin{aligned} \omega &= \dfrac{2\pi}{T} \\ &= \dfrac{2\pi}{T_1} - \dfrac{2\pi}{T_2} \end{aligned})]
  이므로
  [math(\dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{T_1} - \dfrac{1}{T_2})]
  이라는 식이다.
• 황도 12궁의 순서도 외워두면 위치천문학 관련 문제나 관측 부문에 쓰이기 때문에 도움이 된다.

8.2. 관측 부문

8.2.1. 관측 준비

8.2.2. 밤하늘 익히기

8.2.3. 천체 찾기

8.2.4. 기출 문제 풀기

8.2.5. 공부 관련 팁

• 맨눈으로 별자리를 익히거나 망원경으로 천체를 찾는 연습을 할 때 쌍안경도 함께 사용하면 편리하다. 보통 쌍안경의 배율과 시야각이 주망원경과 파인더 사이 정도이며 자유자재로 가리키는 방향을 조정할 수 있기 때문이다. 단 실제 시험에서는 쌍안경을 사용하는 경우가 거의 없다는 점은 참고.

8.3. 실무/자료분석 부문

9. 관련 도서

9.1. 종합 교재

• ★ Salvati, Fundamentals of Astronomy: A guide for Olympiads: 최초로 천문올림피아드 하나만을 위해 발간된 교재 겸 문제집. 이탈리아 2016 IAO 대표, 2018 IPhO 동메달리스트 출신 케임브리지 대학교 물리학과 재학생이 영어판 기준 2020년 9월 22일[52]에 출간했다. 위치천문학( 천구 좌표계, 구면삼각법, 시간 체계), 흑체, 복사 선속, 별의 등급, 우주 거리 사다리, 궤도역학( 케플러의 법칙, 행성의 운동, 전이궤도) 등 국내대회 수준에서 잘 출제될 만한 천문학 이론 설명 및 관련 연습문제로 구성돼 있다. 일부는 10개국의 국내 천문올림피아드 대회나 IOAA, IAO 기출문제다. 기초적인 고등학교 수학 및 물리학만 알고 있으면 이해할 수 있지만 영어다... 아마존닷컴에서 주문할 수 있는데, 아마존 킨들 버전도 있기 때문에 Kindle Unlimited 2개월 무료 체험 기간을 통해 무료로 읽어봐도 된다고 저자가 홈페이지에서 권유한다.(...) 아마존 저자 홈페이지

9.2. 이론 관련

• HIGH TOP 지구과학Ⅰ, 지구과학Ⅱ: 천올 공부의 첫 단계는 고등학교 교육과정 중 천문학 파트를 마스터하는 것. 당연히 지구과학(교과) 전체가 아니라 우주 관련 단원만 보면 된다.

• HIGH TOP 물리학Ⅰ, 물리학Ⅱ: 천문학과 물리학의 밀접한 관계 때문에 이 쪽도 공부해 두는 것이 좋다. 이론 상으로는 전 범위가 천올과 연관 있지만, 시간이 부족하다면 역학과 광학 단원만이라도 공부하자. 케플러의 법칙, 렌즈, 거울 관련 파트 등.

• Karttunen et al., ''기본천문학 (Fundamental Astronomy): 통칭 '기천''' 혹은 파란책. 가장 보편적인 천문학 전공 도서 중 하나다. 핀란드에서 저술됐다. 최신판은 영어로는 2016년, 한국어로는 2019년에 나온 6판. 6판 들어서 외계 행성 관련 내용이 조금이나마 추가됐다. 천올에 오면 반 이상의 학생들이 수학의 정석처럼 들고 다니는 것을 볼 수 있다.

• Zeilik and Gregory, ''천문학 및 천체물리학 (Introductory Astronomy and Astrophysics): 통칭 '천천서''' 혹은 하얀책. 최신판은 영어로는 1998년, 한국어로는 2010년에 나온 4판인데, 3판 한국어 번역명이 "천문학 및 천체물리학 서론"이기 때문에 천천서라고 불린다. 역시 유명한 천문학 전공도서. 1998년 이후 개정되지 않았기 때문에 2000년대, 2010년대에 많은 발전이 있었던 외계 행성, 우주론 분야 서술이 부족하지만 대부분은 천올 문제를 풀기 위해 꼭 알아야 할 내용들은 아니니 괜찮다. 제목에서 알 수 있듯 기천보다 물리학적인 관점에서 설명돼 있다. 역시 천올에 오면 반 이상의 학생들이 수학의 정석처럼 들고 다니는 것을 볼 수 있다. 기본천문학은 2단원에서 위치천문학을 다루지만 천문학 및 천체물리학은 부록 9, 부록 10에서 다룬다는 점 참고.

• Caroll and Ostlie, 현대천체물리학 (An Introduction to Modern Astrophysics): 통칭 Big Orange Book (BOB) 혹은 빨간책. 최신판은 영어로는 2007년, 한국어로는 2009년에 나온 2판. 기천이나 천천서보다 훨씬 두껍고 방대하여 국역본은 "천문학 기본 및 태양계천문학", "항성천문학", "은하천문학"의 3권으로 나뉘어 있다. 수학적으로 기천이나 천천서보다 많이 어렵지는 않으면서 천문학의 거의 모든 분야를 논리정연하게 설명한다. 단 번역이 일부 매끄럽지 못하며 천올 범위를 넘어서기 때문에 준비에 잘 쓰는 책은 아니다.

• 최승언, 천문학의 이해: 서울대학교 사범대학에서 지구과학(교과) 교사 혹은 천천서를 통해 천문학을 처음 접하는 학생을 위해 출판한 책. 위의 천천서가 주로 물리학적인 내용만을 다룬다는 단점을 보완하기 위해 위치천문학, 기초 궤도역학 등 천문학의 기본기를 아주 친절하게 설명해 놨다. 은근 고인물들도 잘 모르는 히든카드 책.

• ★ Fleisch and Kregesnow, A Student's Guide to the Mathematics of Astronomy: 영국 학부생 사이에 유명한 케임브리지 대학교 출판부의 "A Student's Guide" 시리즈 중 천문학 판. 학부 수준 일반천문학 내용 중에서 계산 문제가 출제될 수 있는 영역만 뽑아서 다루는 짧은 책이다. Fundamentals of Astronomy처럼 고등학교 수학 수준에 맞추어 기술됐다.[53] 천문올림피아드 자체를 위해서 쓰인 책이 아니라는 점은 단점이지만, 쉬우면서도 알찬 내용 때문에 영국 천문 및 천체물리 올림피아드(BAAO) 준비 가이드에서 강력 추천하는 책이며, 마지막 단원에서 간략하게나마 우주론을 다룬다는 점이 장점이다.

9.2.1. 우주론 관련

• ★ Liddle, An Introduction to Modern Cosmology: 200쪽 정도 되는 짧은 책. 물리학과에서 보편적으로 사용되는 학부 우주론 교재다. 최신판은 2015년에 나온 3판.

• ★ Ryden, Introduction to Cosmology: 400쪽이 조금 안 되는 책. 미국 천문 및 천체물리 올림피아드(USAAAO) 웹사이트의 추천 자료 목록에서 USAAAO, IOAA 준비에 사용하기에 적절한 책으로 소개하고 있다. 최신판은 2017년에 나온 2판.

9.3. 관측 관련

• Consolmagno and Davis, 오리온자리에서 왼쪽으로(Turn Left at Orion): 천체관측의 전반적인 사항을 잘 소개하는 책. 북반구, 남반구 가리지 않고 흥미로운 천체들에 얽힌 천문학, 스타호핑법, 12인치 이하 망원경으로 봤을 때의 모습을 담은 스케치를 소개하기 때문에 실제 관측할 때 실질적으로 도움이 된다. 최신판은 영어로는 2019년에 나온 5판, 한국어로는 2003년에 나온 3판.

• ★ Mag-7 Star Atlas (Deluxe Milky Way Color version - Enhanced): 7.25등급까지의 별과 550여 개의 딥스카이 천체(DSO)가 표시된 성도. 원래 Andrew L. Johnson이라는 미국의 아마추어 천문학자가 만든 것을 샬럿 아마추어 천문 동호회(Charlotte Amateur Astronomers Club, CAAC)가 정기적으로 업데이트하는 것이다. 영어로 돼있기는 하지만 성도 특성상 영어를 몰라도 사용하는 데에 큰 지장이 없다. CAAC 웹사이트에서 무료로 PDF 파일을 다운 받을 수 있다.

• Stellarium: Microsoft Windows, macOS, Linux, 안드로이드에서 사용 가능한 무료 오픈 소스 플라네타리움 프로그램. 각 날짜, 위치, 광해에 따른 밤하늘 모습과 각 천체의 위치를 확인할 수 있다. #

• ★ SkySafari: macOS, 안드로이드, iOS에서 사용 가능한 유료 플라네타리움 프로그램. Stellarium과 비슷하지만 움직임이 더 매끄럽고 실제 하늘 모습과 더 비슷하다. 기본 macOS 버전은 무료, 기본 안드로이드 버전은 3달러, 기본 iOS 버전은 3900원이다. 기본 버전 외에 Plus, Pro 버전도 있는데 꽤 비싸다. #

9.4. 문제집

• 올림피아드 과학의 지름길 (천문/지구과학): 통칭 올과지. 한국지구과학올림피아드나 한국천문올림피아드에 나오는 개념을 학습할 수 있는 객관식 문제 및 실제 기출과 비슷한 느낌의 서술형 문제만 잔뜩 수록된 책. 개념설명이 줄글로 되어 있지는 않고 풀이집에 돼 있어서 아주 친절한 편은 아니니 HIGH TOP을 보고 나서 보면 좋다. 이것만 열심히 공부해서 국가대표 됐다는 사람도 있지만 오류도 조금 있고 쓸 데 없는 문제도 일부 수록돼 있다.

• 한국 지구·천문 올림피아드 예상문제 및 풀이집: 올과지와 비슷하지만 조금 덜 유명한 책.

• 지구과학 기출 및 응용문제: 2010~2013년 한국지구과학올림피아드, 국제지구과학올림피아드 공식 기출문제집이다. 천문학 문제도 꽤 수록돼 있으며, 실제 올림피아드 기출 문제인 만큼 양질이다. 전체적으로 천올과 출제 범위는 비슷하지만 물리량을 계산하는 것이 아니라 개념 이해도를 확인하는 데에 초점이 맞춰져 있기 때문에 약간 내신 심화 느낌이 든다.

• ★ Stacey Palen, Outline of Astronomy: 미국 학부생 사이에 유명한 Schaum's Outline 시리즈 중 일반천문학 판. 올과지처럼 주제별 연습문제 및 풀이만 잔뜩 실은 책이다. 오류가 좀 있지만 많은 미국 이공계 학부생들이 이 시리즈 책을 갖고 학점을 지켜낸다. 영어판 올과지라고 생각하면 될 듯.

• ★ International Olympiad on Astronomy and Astrophysics Problems: 왜인지 인도네시아에서 출판된 1~8회 (2007~2014) IOAA 기출문제집. 영어로 돼 있고 문자 사용이 한국에서 사용하는 표준과 다르지만 실제 국제대회 기출문제집이라는 점에서 좋다.[54] 어째서인지 2013년, 2014년 파트의 문제 수가 다른 연도보다 훨씬 많은데, 실제 기출 문제가 아닌 예제도 수십 개 정도 수록돼 있어서다. 단 이런 문제들도 천올 출제 경향을 따르기 때문에 공부에 도움은 된다. 해외 배송이라서 비싸다. 2021년 3월 23일 기준 품절 상태. #

• ★ Problems and Solutions - International Olympiads on Astronomy and Astrophysics: 왜인지 인도에서 출판된 1~8회 (2007~2014) IOAA 기출문제집. 최신판은 2판. 연도별로 정리된 위 책과 달리 유형별로 정리돼 있다. 역시 영어이며 해외 배송이라서 비싸다. 2021년 3월 23일 기준 아마존닷컴에 재고가 있으며 #, 해외 중고책 거래 사이트인 abebooks.com에도 몇권 올라와 있다. #

• ★ B. A. Vorontsov-Vel'Yaminov, Astronomical Problems: 1969년 소련에서 편찬된 대학교 수준 천문학 문제집의 영어 번역본. 학부 수준 연습문제만 1212개나 수록돼 있다. 천올 준비에 잘 쓰지는 않지만 위 책들을 모두 충분히 봤고 IAO, IOAA 고득점을 노리는 실력자라면 한번 도전해 보자. #

9.5. 기출문제 PDF

• IAO 기출문제
• 1회 (1996) #
• 2회 (1997) #
• 3회 (1998) #
• 4회 (1999) #
• 5회 (2000) #
• 16회 (2011) 주니어 시니어
• 20회 (2015) #
• APAO 기출문제
• 1회 (2005) #
• 2회 (2006) 이론 관측
• 3회 (2007) 이론(주니어) 이론(시니어) 관측
• 8회 (2012) 이론(주니어) 이론(시니어) 실무 1(공통) 실무 2(주니어) 실무 2(시니어) 관측
• 10회 (2014) #
• 11회 (2015) #

• IOAA 기출문제 및 모범답안
• 1~8회 (2007~2014) #[55]
• 10~13회 (2016~2019) #
• 13회 (2019) #
• GeCAA (2020) #
• 14회 (2021) #
• 15회 (2022) #

• 미국 천문 및 천체물리 올림피아드(USAAAO) 2~10회 (2014~2022) 기출문제 및 모범답안 #
  IOAA 미국 예선이다. 예선 문제는 객관식, 본선 문제는 서술형이다.

• 영국 천문 및 천체물리 올림피아드(BAAO) 1~6회 (2015~2020) 기출문제 및 모범답안 #
  IOAA 영국 예선이다. 본선 문제는 서술형이고, A2 Challenge는 객관식과 서술형이 섞여 있다.

• 캐나다천문올림피아드(CAO) 기출문제
  IOAA 캐나다 예선이다. 공개된 문제를 풀어서 풀이를 이메일로 제출하기만 하면 되는 것으로 보인다.(...)
• 1회 (2017) #
• 2회 (2018) #
• 3회 (2019) #
• 4회 (2020) #
• 5회 (2021) #

• 싱가포르천문올림피아드(SAO) 4~7회 (2016~2019) 기출문제 및 모범답안 #
  IOAA 싱가포르 예선이다. 2020년에 치러진 GeCAA 싱가포르 국가대표 선발시험 기출문제와 모범답안도 올라와 있으나, 공식적인 제8회 SAO로 취급하지는 않는 듯. 모두 서술형이다.

• 국가표준천문시험(NSEA) 2015 문제 정답
  IAO, IOAA 인도 예선 중 1차다. 모두 객관식인데, 간단한 수학 문제도 많이 섞여있다.
  
• 인도천문올림피아드(INAO) 2008~2021 기출문제 및 모범답안 #
  IAO, IOAA 인도 예선 중 2차다. 모두 서술형이다.

• 방글라데시 천문 및 천체물리 올림피아드(BDOAA) 1~4회 (2018~2021) 기출문제 및 모범답안 #
  IOAA 방글라데시 예선이다.

• 스리랑카 천문 및 천체물리 올림피아드(SLAAO) 기출문제 #
  IAO 스리랑카 예선이다. 영어, 싱할라어, 타밀어로 돼있다.

10. 기타

• 입시에 큰 도움이 안 돼서인지 천올 국가대표단은 다른 국제 과학 올림피아드에 비해 유명 영재학교 비율이 다소 적다. 특히 국제수학올림피아드, 국제물리올림피아드 등을 휩쓰는 서울과학고등학교, 경기과학고등학교 등의 재학생이 조금 덜 자주 보인다. 대신 대전문정중학교 재학생 및 졸업생, 대전동신과학고등학교 재학생은 자주 보이는데 대전광역시에 한국천문연구원도 있고 여러 학교에서 전국학생천체관측대회 준비나 천문동아리 활동이 활성화되어 있어서 그런 것 같다. 이 외에 경기북과학고등학교 학생들도 꽤나 보이는 편이지만, 올림피아드 치고는 영재학교나 과학고등학교가 아닌 일반고, 타 특목고, 자사고 학생들이 자주 보이는 편이다. 아마 재학 중인 학교나 입시와 상관 없이 순수하게 천문학을 좋아하는 우주덕들이 많이 참가하고, 또 그런 우주덕들이 충분히 경쟁력을 가질 만한 형식의 대회여서 그런 듯. 물론 깊게 안 파고 천체관측만 즐기는 라이트한 덕들은 하드코어 덕들에게 무너진다.
• 이 문서는 리그베다 위키 시절 2013년 8월 16일에 처음 작성되었으며, 나무위키의 국제 과학 올림피아드 관련 문서 중 한국수학올림피아드, 한국정보올림피아드 다음으로 가장 오래됐다. 이 문서의 최초 버전 또한 KAO, IAO, IOAA 셋 다 올림피아드 관련 문서 중 가장 길이가 긴 편에 속한다.

11. 같이 보기

• 경시대회
• 전국학생천체관측대회
• 국제 과학 올림피아드
• 국제천문올림피아드, 국제 천문 및 천체물리 올림피아드, 아시아-태평양 천문올림피아드
• 국제물리올림피아드, 아시아물리올림피아드, 한국물리올림피아드, 영국물리올림피아드
• 국제지구과학올림피아드, 한국지구과학올림피아드
• 물리학, 천체물리학, 천문학, 지구과학
• 물리학(교과): 물리학Ⅰ, 물리학Ⅱ, 고급 물리학, AP 물리학, 일반물리학
• 지구과학(교과): 지구과학Ⅰ, 지구과학Ⅱ, 고급 지구과학
• 물리학과
• 천문학과
• 지구환경과학과
• 지구과학교육과
• 천문학자