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별들에게 물어봐! 간단하게 천구를 만들자 목록

조회 : 12915 | 2005-01-10










 

1. 실험 목적
밤하늘에 보이는 천체의 위치는 관측자의 위치와 시각에 따라 달라진다. 하늘의 모습과 천체의 위치를 알기 쉽게 나타낼 수 있는 방법은 없을까? 종이를 이용해 천구를 만들어 천체의 움직임을 확인해보자.



2. 실험준비물
칼, 자, 가위, 컴퍼스, 셀로판테이프, 송곳, 스티로폼 구(지름 2~3cm), 굵은 철사 30cm 이상, 마분지, 댓살(또는 대용품)








3. 실험방법
① 댓살(또는 대용품)으로 지름이 30cm의 원을 3개 만든다. 94.2cm의 댓살로 만들면 된다. 그러나, 한번에 긴 댓살로 만들기 보다는 4개로 만들면 편하다. 23.55cm로 잘라 4개를 연결한다.
*댓살을 구하기 어려우면 두꺼운 마분지만 이용하여 만든다
② 3개의 원을 직각으로 교차시켜 구 모양을 만든다. 이 구가 천구가 된다. 천구의 곳곳에 별을 붙인다.
③ 천구의 북극과 남극에 송곳으로 구멍을 뚫고 30cm를 표시한 굵은 철사를 관통시켜 축을 만든다. 이때 축의 한가운데에는 스티로폼 구를 붙여 지구를 만든다.
④ 지평선을 적도, 북극, 위도 37°에 맞추고 천구를 동에서 서로 회전 시키면서 어떤 모습으로 천구가 움직이는 지 관찰해 보자.
⑤ 지평선을 우리나라 기준으로 맞추고, 태양을 각각 동지, 춘분과 추분, 하지에 맞추고, 태양이 천구를 어떻게 움직이는 지 관찰해 보자.

추가 실험 : 지평선 만들기
⑥ 두꺼운 도화지에 지름 30cm인 원과 스티로폼 구의 지름으로 동심원을 그리고 자른다.
(한 장으로 만들 수 없으므로 두 장을 이어 붙인다.)
⑦ ⑥에서 만든 원판 모양을 천구의 가운에 넣으면 지평선이 된다. 지구를 중심으로 동, 서 남, 북을 표시하고 천구를 움직이며 관찰해 보자.









4. 실험 속 과학원리
1) 천구란 무엇인가?
천공(天空)을 편의상, 지구상의 관측자를 중심으로 하는 구형(球形)으로 간주하여 일컫는 말. 하늘을 쳐다보면 항성을 비롯한 모든 천체는 관측자를 중심으로 큰 구에 붙어 있는 것 같이 보이지만 이러한 구는 실제로 존재하지 않는다.




2) 천구의 명칭
- 천구의 북극과 남극 : 지구 자전축의 연장선이 천구와 북쪽에서 만나는 점을 천구의 북극, 남쪽에서 만나는 점을 천구의 남극이라 한다
- 지평선 : 관측자를 중심으로 지평면을 연장하였을 때 천구와 만나는 큰 원
- 천정과 천저 : 관측자를 지나는 연직선이 천구와 만나는 두 점 중, 머리 위의 점을 천정이라 하며 아래의 점을 천저라 한다
- 자오선 : 천구의 북극과 남극, 천정과 천저를 지나는 천구의 큰 원
- 수직권 : 천정과 천저를 잇는 수 없이 많은 큰 원





3) 천구의 위치 표시
지구상에서 어떤 지형의 위치를 경도, 위도로 나타내는 것처럼 천구상의 별들의 위치는 적경과 적위를 사용하여 나타낸다. 이것을 적도 좌표계라 부르는데 이것은 천구의 적도를 중심으로 붙여진 좌표계이다.
천구의 북극과 남극 사이의 정 중앙을 가로지르는 천구의 적도는 천구 좌표에서 지구의 위도와 적위의 원점이 된다. 별들의 적위는 각도로 표시되는데 그것은 천구 적도에서 남쪽(-) 또는 북쪽(+)으로의 각거리를 뜻한다. 예를 들면 천구의 북극은 적위 +90도에 해당하고, 북두칠성은 적위 +50 ~ +60도 사이에 놓이게 된다.
아래 그림에 있는 별의 적위는 α의 각도로서 약 +10도이다.













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