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1강 : 지구의 운동과 좌표계

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Academic year: 2021

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1강 : 지구의 운동과 좌표계

l 별자리 관측을 통해 시간과 계절에 따라 별자리가 달라짐을 이해한다.

l 천체의 일주 운동과 연주 운동을 이해하고, 좌표계를 이용하여 천체의 위치를 나타낼 수 있다.

별자리 관측과 계절에 따른 별자리 변화

1. 별자리

(1) 별자리의 유래 : 신화나 전설에 나오는 인물, 동물 등의 모양 - 별자리를 이용하여 별의 위치를 기억 하고 시간, 방향 알아냄

(2) 표준 별자리 : 국제천문연맹(IAU) 88개 표준 별자리

★ 황도면 12개, 북반구 28개, 남반구 48개

2. 별자리의 이동

★ 지구 자전, 공전 방향

- 지구 안에서 볼 때 : 서 → 동(반시계 방향) - 천구 밖에서 볼 때 : 시계 방향으로 회전

★ 별자리를 이루는 별들 사이의 상대적 위치는 시간에 관계없이 고정 불변일까?

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(1) 하루 동안 별자리 이동 : 동 → 서쪽, 천구 북극 중심으로 15°/1h씩 반시계 방향 회전

★ 지구가 서에서 동으로 360°/24h 자전하기 때문

(2) 계절에 따른 별자리 이동 : 동 → 서쪽, 여러 날 동안 같은 시각에 별자리 위치 관측 - 조금씩 (약 1°씩) 서쪽으로 이동 ★ 지구가 서에서 동으로 360°/1년(매일 1°씩) 공전하기 때문

천체의 운동과 좌표계

1. 지구의 자전과 천체의 일주 운동

(1) 천구 – 관측자를 중심으로 할 때 하늘에 있는 무한대의 가상의 구 ① 천구의 기준점

ㆍ 천구의 북극/남극 : 지구의 북극(남극)에서 자전축을 연장하여 천구와 만나는 점

ㆍ 천정/천저 : 관측자의 위쪽(아래쪽)으로 직선을 연장하여 천구와 만나는 점

ㆍ 북점/남점 : 지평선에서 정북(정남)쪽에 위치한 천구상의 점 ② 천구의 기준선

ㆍ 천구의 적도 : 지구의 적도를 무한히 연장하여 천구와 만나는 대원

ㆍ 지평선 : 관측자가 서있는 평면을 연장하여 천구와 만나는 대원 ㆍ 시간권 : 천구의 북극과 남극을 지나는 천구상의 대원 ㆍ 수직권 : 천정과 천저를 지나는 천구상의 대원

ㆍ 자오선 : 천구의 북극과 남극, 천정과 천저를 동시에 지나는 천구상의 대원

★ 관측자 위치에 따라 변함 : 천정, 천저, 지평선, 북점, 남점, 수직권, 자오선

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(2) 지구의 자전과 천체의 일주 운동

① 일주운동 : 지구의 자전으로 모든 천체는 지구의 자전축을 중심으로 하루에 한번씩 동에서 서로 회전

② 일주권 : 천체의 일주 운동 경로. 천구 적도와 나란

★ 관측자의 위도(φ) : 천구의 북극과 지평면이 이루는 각 ★ 위도(φ) 지역에서 지평선과 일주권이 이루는 각 → 90°-φ

ㆍ주극성: 지평선 아래로 내려가지 않는 별 적위 범위 : 90°-φ~90°

ㆍ출몰성: 동쪽에서 떠서 서쪽 지평선으로 지는 별 적위 범위 : 90°-φ~-(90°-φ)

ㆍ 전몰성: 지평선 위로 올라오지 않는 별

적위 범위 : -(90°-φ)~-90°

(3) 위도에 따른 천체의 일주 운동

① 일주권이 지평면과 0° 90°- φ 90°

이루는 각

② 별의 종류 주극성, 전몰성 주극성, 출몰성, 전몰성 출몰성

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2. 지구의 공전과 천체의 연주 운동

(1) 지구의 공전 : 공전 방향은 서 → 동, 속도는 1°/일

(2) 별과 태양의 연주 운동

① 별의 연주 운동 : 매일 같은 시각에 관측한 별자리의 위치가 약 1°씩/1일, 동 → 서로 이 동, 일 년 후 제자리 위치

② 태양의 연주 운동 : 태양이 별자리를 배경으로 약 1°씩/1일, 서 → 동으로 이동, 일 년 후 제자리 위치

(3) 황도와 황도 12궁

① 황도 : 태양이 천구상의 별자리 사이를 이동해 가는 길 ② 황도 12궁 : 황도 주변의 12개 별자리

★ 지구에서 볼 때 태양 방향 별자리는 태양 빛 때문에 관측 할 수 없음 - 여름철에는 쌍둥이자리 관측 불가, 궁수자리 한밤중에 관측

(4) 계절의 변화

① 황도의 기울기 : 천구의 적도와 23.5 ̊ 기울어짐

★ 북반구에서 동지→춘추분→하지로 갈수록 - 낮의 길이 길어짐

- 지표면 단위 면적당 태양 복사 에너지량 많아짐

② 태양의 남중 고도 : 관측자의 남쪽 자오선 통과 시 고도.

정남쪽 방향 위치, 하루 중 최고도

★ 남중고도 = 90°-위도+적위

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3. 천체의 좌표계

(1) 천체의 좌표계

① 지평 좌표계: 방위각과 고도로 나타내는 좌표계, 기준은 북점(또는 남점)과 지평선

ㆍ방위각(A): 북점(남점)을 기준으로 지평선을 따라 시계방향으 로 측정(0°~360°)

ㆍ고도(h): 지평선에서 천체까지 수직권을 따라 천정 방향으로 측정한 각(0°~90°)

ㆍ천정 거리(z):     

ㆍ관측자의 위치와 관측 시간에 따라 천체의 좌표가 변 한다는 단점이 있지만, 좌표의 기준이 되는 북점과 지평 선을 찾기 쉽다는 장점

② 적도 좌표계: 천구상에서 천체의 위치를 적경과 적위로 나타내 는 좌표계. 기준은 춘분점과 천구의 적도.

ㆍ적경(α): 춘분점을 기준으로 천구의 적도면을 따라 반시계 방향으로 천체를 지나는 시간권까지 측정한 각(0h~24h)

ㆍ적위(δ): 천구의 적도로부터 천체를 지나는 시간권을 따라 천체까지 측정한 각(0°~±90°)

ㆍ천체가 일주 운동하더라도 적경과 적위 값은 불변

구분 춘분점 하지점 추분점 동지점

적경 적위

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지구과학Ⅰ수행평가 2학년 반 이름 :

그림은 하늘의 별자리를 표시한 성도이다. 점 선은 태양이 1년 동안 천구상에서 별자리 사이 로 지나는 길인 황도를 나타낸다.

1. 태양은 별자리들 사이에서 어느 방향으로 이동하는가?

2. 태양이 천구 상에서 가장 북쪽에 있을 때와 가장 남쪽에 있을 때는 언제이며 그때 태양의 적위는 얼마인가?

3. 태양이 천구 상에서 적위가 0인 곳에 위치 해 있을 때 지구에서 밤과 낮의 길이는 어느 쪽이 더 긴가?

4. 태양이 궁수자리에 있을 무렵, 자정에 남쪽 하늘에서 가장 잘 보이는 별자리는?

풀이1 :

풀이2:

풀이3:

풀이4:

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참조

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