중2과학 3단원 지구의 운동(공전)

2023.04.20 - [중등과학문제풀이/중2 과학 이론] - 중2 3단원 지구의 크기와 운동(자전)

중2 3단원 지구의 크기와 운동(자전)

앞에서 지구의 크기와 자전에 대해서 포스팅했습니다.

 

지구는 스스로 회전하는 자전 말고 태양주의를 도는 운동(공전)도 하죠. 공전과 지구에 하나밖에 없는 위성인 달에 대해서 알아봅시다.^^

 

 

- 지구의 공전 -

지구는 태양을 중심으로 일 년에 한바퀴씩 서에서 동으로 회전하죠. 이것을 지구의 공전이라고 합니다.

일년에 한 바퀴이므로 (365 /360) 하루에 약 1도(정확하게 1도는 안 되겠죠?)의 속도로 움직이고, 방향은 지구의 자전방향과 같은 서에서 동으로 (반시계방향)으로 회전합니다.

 

- 공전으로 나타나는 현상 -

지구가 공전을 하기 때문에 태양과 별의 연주운동과 계절에 따른 별자리의 변화가 나타나죠.

1. 별과 태양의 연주운동

 

- 별의 연주운동 - 밤에 보이는 별자리를 매일 같은 시각에 관측하면 별자지라 하루에 약 1도씩 동에서 서로 이동하여 일 년 후 제자리로 돌아오는 것처럼 보이는 운동을 말합니다. 

 

- 태양의 연주운동 - 태양이 별자리를 배경으로 하루에 약 1도씩 서에서 동으로 이동하여 일 년 후 제자리로 돌아오는 것처럼 보이는 운동을 말합니다. 

 

여기서 주의할 점은 별의 연주운동과 태양의 연주운동의 방향이 다르다는 점~~~

그림으로 봅시다^^

 

태양의 연주운동 - 비상교육 참조

그림을 보시면 이해가 되시나요? 지구가 1,2,3,4를 지나갈 때 태양이 1', 2', 3', 4' 위치에 있다는 것을~~

그림에서 황도는 태양이 지나가는 길을 말합니다. 지구에서 태양을 보면 태양이 이동하는 것처럼 보이지 지구가 움직이는 것처럼 보이지 않죠? 이처럼 태양이 지나가는 길을 황도라고 합니다. 

지구가 반시계방향으로 이동하고 있고, 태양도 반시계방향으로 이동하고 있으므로, 태양의 연주운동 방향이 지구의 공전방향과 같다는 것이죠. 

 

그럼 별의 연주운동은 왜 동에서 서 일까요?

별의 연주운동 - 비상교육 참조

 

그림에서 태양을 고정한 채 별자리가 태양 쪽으로 내려가는 것 보이시나요? 참고, 별이 볼 때는 태양이 질 때이고, 태양이 있는 곳이 서쪽이 되겠죠? 그럼 별이 서쪽으로 이동하고 있다는 것 알 수 있습니다. 그래서 별의 연주운동은 동에서 서로 이동한다고 하죠^^ 이해가 되시나요?

 

별과 태양의 연주운동을 종합하면

 

별과 태양의 연주운동 - 비상교육 참조

 

별의 연주운동에서는 태양을 고정하여 별이 동에서 서로 이동하는 것이고, 태양의 연주운동은 별을 고정하여 태양이 서에서 동으로 이동하는 것이죠^^

 

 

2. 계절에 따른 별자리 변화

지구가 공전을 하면 태양이 보이는 위치가 달라지죠. 태양이 보이는 위치에 따라서 밤하늘에 보이는 별자리도 달라집니다. 태양의 위치에 따라서 지구의 계절이 달라지고, 밤하늘에 보이는 별자리도 달라지죠.

 

- 황도 12궁 -

지구는 공전을 하죠. 근데, 지구에서는 태양이 지구 주위를 도는 것처럼 보입니다. 천구상에서 태양이 지나가는 길을 황도라고 하죠. 황도 12궁은 태양이 지나가는 12개의 별자리를 말합니다.

 

황동12궁 - 비상교육 참조

 

지구가 A에 있을 때 태양이 게자리(8월)에 있답니다. 그래서 8월이라고 하죠. 그럼 이때 볼 수 있는 별자리는 게자리일까요? 염소자리일까요? 별은 밤에 보이죠? 게자리는 태양과 같이 있기 때문에 볼 수 없답니다. 그래서 볼 수 있는 별자리는 염소자리입니다. 지구가 B에 있을 때는 태양은 처녀자리(10월)에 위치하고, 밤에 볼 수 있는 별자리는 물고기자리이죠^^ 이해가 되시나요?? 밤에 볼 수 있다는 표현을 한밤중에 남중이라고도 표현합니다. 같은 표현이에요^^

 

참고로, 자신의 별자리 아시죠?? 만약 내가 3월생이라면 물병자리이잖아요. 그럼 3월에 물병자리를 볼 수 있을까요? 못 봐요. 왜? 3월생이라는 것은 3월 물병자리에 태양이 있다는 것. 그럼 내가 볼 수 있는 별자리는 사자자리입니다. 

별자리 쉽게 찾는 방법은 3월이면 물병자리에 태양이 있다는 것이고, 그때 볼 수 있는 자리가 사자자리(9월)이죠. 3+6 =9 이런 식으로 태양이 위치 월에 6을 더하면 밤에 보는 별자리입니다.

 

이외에 계절의 변화도 있는데요, 계절의 변화는 단순히 지구가 태양 주위를 공전한다고 일어나지 않아요. 근데, 지구에는 계절이 있죠. 왜 그럴까요? 바로 지구의 자전축이 23.5도 기울어진 채로 태양주위를 공전하기 때문입니다. 자전축이 기울어진채로 공전을 하게 되면 지구의 위치에 따라서 낮과 밤의 길이가 달라지고, 태양의 남중고도(하루 중 가장 높이 태양이 떠 있는 높이)가 달라지기 때문입니다.

 

계절에 따른 지구의 공전 궤도 상의 위치 (북반구) - 비상교육참조

 

그림을 보시면 하지에는 태양이 북반구 쪽을 더 많이 비추기 때문에 태양의 남중고도가 높고, 동지에는 태양이 남반구 쪽을 더 많이 비추기 때문에 북반구에서 태양의 남중고도가 낮은 편이죠. 남중고도가 높다는 것은 태양이 높은 곳에서 지면을 비추는 것이므로 낮은 것보다 더 뜨거우니까, 여름이 겨울보다 기온이 높죠. 그리고 태양이 더 높은 곳에서 있으므로 남중고도도 높다고 합니다. 봄과 가을에는 북반구와 남반구가 동등하게 태양을 받아요^^

그래서 계절의 변화가 생기는 것이랍니다. 만약 지구의 자전축이 기울어지지 않고, 계절의 변화는 없겠죠??

자전축이 수직일 때

그림과 상태로 공전을 하게 된다면 북반구과 남반구에 비치는 태양의 양이 일정하므로 온도차나 낮과 밤의 길이차가 없답니다.^^

 

우리나라는 북반구에 있죠. 그럼 우리나라에서 봄, 여름, 가을, 겨울 일 때 남중고도가 어떻게 될까요?

계절별 태양의 남중고도 - 비상교육 참조

 

하지 때 남중고도가 가장 높고, 동지 때 가장 낮죠. 남중고도 낮과 밤의 길이도 알 수 있죠. 어떻게? 남중고도가 높으면 하늘에 오래 있겠네요? 그럼 태양이 있는 시간(낮)이 길어지겠죠? 이해가 되시나요??

 

 

- 지구가 공전한다는 증거 -

별의 연주운동이나, 태양의 연주운동, 계절에 따른 별자리 변화는 지구가 공전한다는 확실한 증거는 아닙니다. 지구가 돌지 말고 별이나 태양이 돌아도 나타나는 현상이기 때문이죠. 그럼 지구가 확실하게 공전한다는 증거는 어떤 것이 있을까요?

 

증거로는 연주시차, 광행차, 스펙트럼들이 있는데요, 중학교에서는 연주시차만 배우죠. 그리고 연주시차는 2학기에 배우기 때문에 간략하게만 보고 넘어갈게요^^

 

연주시차

별의 연주시차 - 비상교육 참조

 

지구가 A위치에서 별 S를 보면 A'에 있는 것처럼 보이고, B위치에서 별S를 보면 B'에 있는 것처럼 보이죠 이때 생기는 각도를 시차라고 하고, 시차의 반(1/2)을 연주시차라고 합니다. 지구가 만약 고정되어 있다면 시차는 생기지 않기 때문에 지구가 공전하는 증거라고 합니다. 

 

지금까지 지구의 운동 두 번째 공전에 대해서 알아봤습니다.

 

어려운 부분이지만, 포기하지 말고 계속 읽으면서 보시기 바랍니다.^^

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