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천구와 별자리


1. 천구


  • 지구를 중심으로 한 크기가 무한대인 가상의 구
  • 모든 천체는 이 천구의 안쪽 벽에 붙어 있는 것으로 간주한다.


2. 별자리의 운동


  • 하룻밤 동안의 별자리 이동 : 지구의 자전으로 인하여 동 → 서로 1시간에 약 15 ˚씩 이동한다.
  • 여러 날 동안의 별자리 이동 : 지구의 공전으로 인하여 태양에 대해 동 → 서로 1일에 약 1 ˚씩 이동한다.

➞ 매일 밤 같은 시각에 밤하늘을 관측하면 별자리가 점차 서쪽으로 이동


◇태양의 연주 운동과 별자리의 변화


태양의 연주 운동과 별자리의 변화


북반구 중위도에서 태양이 진 후 서쪽 지평선 부근 별자리를 매일 같은 시각에 관측해 보면,그림과 같이 별자리의 위치가 (가) → (나) → (다)와 같이 매일 조금씩 서쪽으로 옮겨 간다. 즉,태양의 위치가 별자리에 대해 서 동쪽으로 이동해 간다는 것을 알 수 있다. 이처럼 밤하늘의 별자리는 태양에 대해 하루에 약 1 ˚씩 동 → 서로 옮겨가며, 그로 인해 계절에 따라 보이는 별자리가 달라지게 된다.


지구의 자전과 천체의 일주 운동


1. 지구의 자전


  • 지구가 남극과 북극을 지나는 선을 축으로 하루에 한 바퀴씩 서 → 동으로 회전하는 운동


2. 천체의 일주 운동


  • 천체들이 북극성을 중심으로 하루에 한 바퀴씩 천구 상을 동 → 서로 회전하는 것처럼 보이는 현상

지구가 자전하기 때문에 생기는 겉보기 운동


  • 일주권 : 별들이 일주 운동하는 경로로 천구의 적도에 나란하고 자전축에 수직이며, 그 중심축은 천구의 북극과 천구의 남극을 잇는다.

일주권이 지평선과 이루는 각 = 90 ˚ - 관측자의 위도(φ)


➞ 일주권과 지평선은 적도 지방에서는 90 ˚, 극지방에서는 0 ˚, 중위도에서는 '90˚-위도' 의 경사를 이룬다.


위도에 따른 별의 일주권


위도에 따른 별의 일주 운동

- 적도 지방 : 별이 동쪽 지평선에서 수직으로 떠서 서쪽 지평선으로 수직으로 진다.

- 중위도 지방(북반구) : 별이 동쪽에서 비스듬히 떠서 남쪽을 지나 서쪽 지평선으로 비스듬히 진다.

- 북극 지방 : 별이 지평선과 나란하게 북극성을 중심으로 시계 반대 방향으로 회전한다.


  • 주극성, 출몰성, 전몰성 : 천체가 일주 운동을 하는 동안 지평선 아래로 지지 않는 별을 주극성, 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지는 별을 출몰성,지평선 위로 뜨지 않는 별을 전몰성이라고 한다


지구의 공전과 태양의 연주 운동


1. 지구의 공전


  • 지구가 하루에 약 1 ˚씩 서 → 동으로 1년에 한 바퀴씩 태양 주위를 도는 현상
  • 지구 공전에 의한 현상 : 계절에 따른 별자리의 변화, 태양의 연주 운동, 계절의 변화 등


2. 태양의 연주 운동


  • 태양이 천구 상에서 별자리 사이를 하루에 약 1 ˚씩 서 → 동으로 한 바퀴를 돌아 1년 후 원래의 위치로 되돌아오는 운동

지구가 공전하기 때문에 생기는 겉보기 운동


3. 황도


  • 태양이 연주 운동을 하면서 천구 상에서 별자리 사이를 이동하는 길황도라고 하며 황도 주변의 12개의 별자리를 황도 12궁이라고 한다.
  • 황도 12궁 : 궁수 · 염소 · 물병 · 물고기 · 양 · 황소 · 쌍둥이 · 게 · 사자 · 처녀 · 천칭 · 전갈자리가 황도 12궁에 속한다.


태양의 연주 운동과 황도 12궁



◇지구 공전의 증거

① 연주 시차

  • 먼 별을 배경으로 가까운 별을 보았을 때 지구 공전 때문에 생긴 각의 절반을 연주 시차라 하며, 연주 시차는 별의 거리에 반비례한다.


② 광행차

  • 지구의 공전 때문에 별빛은 원래 방향보다 약간 앞쪽으로 기울어지는데, 별빛의 실제 방향과 겉보기 방향 사이의 각을 광행차라하고, 지구의 공전 속도에 비례한다.


③ 별빛 스펙트럼의 연주 변화

  • 지구가 별에 접근할 때는 별빛의 파장이 짧아지는 청색 편이가 나타나고, 지구가 별에서 멀어질 때는 별빛의 파장이길어지는 적색 편이가 나타난다.

연주 시차광행차


별빛 스펙트럼의 연주 변화


관련문제

문제

01

그림은 황도와 그 주변의 별자리인 황도 12궁을 나타낸 것이다. 어느 해의 하짓날 상현달이 떴다면 그 부근에서 보이는 별자리는 무엇인가?

<보기>

황도 12궁

선택지

① 물고기자리

② 쌍둥이자리

③ 처녀자리

④ 전갈자리

⑤ 궁수자리

정답 :

해설 :

하짓날 저녁 무렵 상현달이 보이는 태양-지구-달의 위치는 달이 처녀자리 방향에 놓일 때이다. 하짓날에 태양은 황도 상의 하지점에 위치하는데 상현달은 태양의 동쪽 방향으로 90 °되는 곳에 위치하므로, 이날 저녁 무렵 상현달과 함께 남중하는 처녀자리를 볼 수 있다.

문제

01

그림은 해가 진 직후에 서쪽 하늘의 별자리를 15일 간격으로 관측한 것을 순서 없이 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

<보기>

태양의 연주 운동과 별자리의 변화

선택지

① 지구의 공전에 의해 나타나는 현상이다.

② 천칭자리가 지는 시각은 조금씩 빨라진다.

③ 계절에 따라 관측되는 별자리가 달라진다.

④ 태양이 별자리 사이를 동에서 서로 움직여 간다.

⑤ 그림을 시간 순서대로 나타내면 (나) → (다) → (가)이다.

정답 :

해설 :

지구의 공전으로 인해 천구 상에서 태양은 별자리 사이를 서에서 동으로 이동해 간다. 지구의 공전으로 인해 천구 상에서 태양이 별자리 사이를 서에서 동으로이동해 가므로 매일 밤 같은 시각에 관측해 보면 별자리는 점점 서쪽으로 이동하며, 이에 따라 지는 시각이 조금씩 빨라진다. 계절에 따라 관측되는 별자리가 달라지는 것도 태양의 연주 운동 때문이다.

참고서 연관목차

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  1. 1.소중한 지구

    1. 1 . 행성으로서의 지구

    2. 2 . 지구의 선물

    3. 3 . 아름다운 한반도

  2. 2.생동하는 지구

    1. 1 . 고체 지구의 변화

    2. 2 . 유체 지구의 변화

  3. 3.위기의 지구

    1. 1 . 환경 오염

    2. 2 . 지구 기후 변화

  4. 4.다가오는 우주

    1. 1 . 천체 관측

    2. 2 . 우주 탐사

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