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지구의 크기
부분을 보고
전체를 계산하다
* 스타디아 : 고대 그리스 경기장의 트랙의 길이로 1 스타디아는 약 185 m에 해당한다.
지구 크기 계산
지구의 크기 계산
가정
지구는 완전한 구형이다
햇빛은 지구의 어느곳에서 평행하게 들어온다
1. 하짓날 정오에 햇빛이 시에네에 있는 우물의 밑바닥을 수직으로 비춘다. 이때 알렉산드리아에서는 햇빛이 7.2˚ 기울러져서 들어온다.
측정방법
2. 알렉산드리아에서 막대와 햇빛 사이의 각(7.2˚ )은 시에네와 알렉산드리아 사이의 지구 중심각(7.2˚ )의 크기와 엇각으로 같다.
에라토스테네스
3. 호의 길이 925km에 해당하는 중심각은 7.2˚이다.
계산
원에서 호의 길이는 중심각의 크기에 비례한다.
⇒ 지구의 둘레(2πＲ): 360˚=
두지역사이의 거리(925km):두지역 사이의 중심각(7.2˚)
∴ Ｒ=7,365km
에라토스테네스가 측정한 값은 실제 지구 반지름인 약 6400km보다 15%
정도 크게 측정되었다.
결과
오차 원인
1. 지구는 완전한 구형이 아니고 적도 쪽이 약간 부푼 타원체이다.
2. 시에네와 알렉산드리아는 정확하게 같은 경도에 있지 않았다.
3. 당시 시에네와 알렉산드리아 사이의 거리가 정확하게 측정되지 않았다.
달 크기
계산
달의 크기
자전 : 지구가 자전축을 중심으로 하루에 한 바퀴씩 도는 현상
2. 지구는 자전축을 중심으로 자전하고,
자전축은 기울어져 있다.
1. 태양을 향하는 지역은 낮,
태양의 반대쪽을 향하는 지역은 밤이 된다.
지구가 움직이면 어떤 일이 생길까?
① 자전 방향 : 서 → 동
② 자전 속도 : 하루에 한 바퀴 ☞ 1시간에 15˚ 회전
천구
지구 적도면을 연장하여 천구와 만나는 선
지구 북극을 연장하여 천구와 만나는 점
천구
천정과 천저를 연결한 선과 수직으로 만나는 천구의 원
지구 남극을 연장하여 천구와 만나는 점
지구자전
지구의 자전으로 나타나는 현상
① 태양의 일주 운동 : 태양이 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지면서 낮과 밤이 반복된다.
② 별의 일주 운동 : 별이 북극성을 중심으로 하루에 한 바퀴씩 회전하는 겉보기 운동
지구의 자전의 증거
① 푸코 진자의 진동면 변화 : 서 → 동으로 자전하는 지구에서 관측하면 진자의 진동면이
동 → 서로 이동하는 것처럼 보인다.
② 인공위성 궤도의 변화 : 인공위성의 궤도가 서쪽으로 이동하는 것처럼 보인다.
* 방향 : 동 → 서
* 속도 : 1시간에 15˚ 씩 회전
* 우리나라(중위도)에서 관측한 별의 일주 운동
지구 공전
지구의 공전 : 지구가 태양을 중심으로
일 년에 한 바퀴씩 도는 현상
① 공전 방향 : 서 → 동
② 공전 속도 : 일 년에 한 바퀴 ☞ 하루에 1˚ 회전
지구 공전으로 인한 현상
① 태양의 연주 운동 : 태양이 별자리 사이를 하루에 약 1도씩 서 → 동(반시계 방향)으로 이동하여 1년 후에는 제자리로 돌아오는 겉보기 운동
② 별의 연주 운동 : 같은 장소에서 해가 진 직후에 서쪽 하늘에서 보이는 별자리를 15일 간격으로 관측한 것이다. 태양을 기준으로 별자리는 동쪽에서 서쪽으로 이동한다. 반대로, 별자리를 기준으로 태양의 위치는 서쪽에서 동쪽으로 이동한다.
지구 공전으로 나타나는 현상
③ 계절의 변화 : 지구의 자전축이 공전 궤도면에 대해 약 66.5˚ 기울어진 채 공전하면 태양의 남중 고도와 밤과 낮의 길이가 변하므로 지표면이 받는 태양 복사 에너지양이 변한다. 이로 인해 계절 변화가 나타난다.
지구 공전의 증거
①광행차: 지구의 공전과 지구로 도달하는 별빛의 진행이 겹쳐서 방향이 기울어지는 것처럼 보이는 현상이다. 실제로 지구의 공전속도는 초속 30 km, 빛은 초속 30만 km이므로, 광행차의 폭은 최대 20"까지 벌어진다.
②도플러 효과: 기준이 되는 별을 바라볼 때, 지구가 공전을 한다면 지구가 별에 접근하는 시기와 멀어지는 시기가 번갈아 나타난다. 각각 청색편이와 적색편이가 나타나며, 파장은 원래 값보다 ±0.01%정도 달라진다.
③연주시차: 지구에서 별을 볼 때 지구의 위치에 따라 관측자의 시선이 미묘하게 달라지는 현상이다. 가장 가까운 프록시마 센타우리마저 연주시차가 0.76"로 1"에 못 미친다. 그러던 것이 19세기 프리드리히 베셀이 연주시차를 최초로 측정하는 데 성공했다.
④금성의 위상: 금성은 내행성이기에 낮에만 관측 가능하며 역행을 한다. 따라서 천동설에선 이를 설명하기 위해 금성은 태양과 지구를 일직선으로 이은 선 위에 있는 점을 중심으로 공전한다는 주전원을 도입하였는데 이 천동설에 따르면 금성은 언제나 태양보다 가까우므로 망(보름달)이 될 수 없으나 실제로는 망이 관측된다. 이는 금성과 지구가 태양을 공전한다면 간단히 설명이 가능하다.
지구 공전으로 나타나는 증거
달의 공전
① 공전 방향 : 서 → 동
② 공전 속도 : 하루에 약 13˚씩 공전
③ 공전 주기 : 약 27.3일
모양을 바꾸는 달
달의 위상 : 햇빛을 반사하는 달의 표면 중 지구를 향한 부분만 볼 수 있는데, 달의 공전 위치에 따라 모양이 다르게 보인다. 이처럼 우리에게 관측되는 달의 모양을 달의 위상이라고 한다.
달의 위상
달이 뜨는 시각이 매일 약 50분씩 늦어지는 이유
지구가 한 번 자전하는 동안 달은 약 13도공전한다. 13도를 지구의 자전 속도인 15도/시로 나누면 약 50분(= 13도/15도×60분)이 되므로, 다음날 같은 시각에 달 이 전날과 같은 위치에 오려면 약 50분 동안 지구가 더 자전해야 한다.
일식 : 태양이 달에 의해 가려지는 현상
천체 위치 : 태양-달-지구 순으로 일직선상에
위치하여 달의 위상이 삭일 때 발생한다.
태양과 달의
숨바꼭질
진행되는 방향 : 지구에서 봤을 때 태양의 오른쪽(서쪽 방향)부터 가려진다.
지속 시간 : 약 2~3분 정도로 짧게 관측되며 최대 약 8분 동안 지속된다.
관측 지역 : 달의 그림자에 속해 있는 지역에서만 관측할 수 있다.
월식 : 달이 지구의 그림자에 의해 가려지는 현상
천체 위치 : 태양-지구-달 순으로 일직선상에 위치하여
달의 위상이 망일 때 발생한다.
관측 지역 : 밤이 되는 모든 지역에서 관측된다.
진행되는 방향 : 지구에서 봤을 때 달의 왼쪽(동쪽)부터 가려진다.
지속 시간 : 약 1시간 반 정도로 길게 관측되며 최대 약 1시간 50분 동안 지속된다.