지구의 모양과 크기

 

지구의 모양과 크기

1. 지구의 모양과 크기

 

(1) 지구 모양의 변천

옛날 사람들은 지구의 모양을 편평한 것으로 생각하였으나, 1519년 마젤란 항해 이후 지구가 둥글다고 믿게 되었다.

 

 

(2) 지구가 둥글다는 여러 가지 증거

    ① 북극성의 고도가 북쪽 지방으로 갈수록 높아진다.

    ② 태양이 뜨는 시각이 동쪽으로 갈수록 빨라진다.

    ③ 월식 때 달에 비친 지구의 그림자가 둥글다.

    ④ 인공 위성에서 촬영한 지구의 모습이 둥글다.

    ⑤ 먼 바다에서 항구로 들어오는 배는 돛대부터 보인다.

 

[항구로 들어오는 배의 모습]

(3) 실제 지구의 모양 : 아주 둥근 구가 아리라 적도 쪽이 약간 부풀어오른 타원체이다.

 

2. 지구의 크기

 

1) 지구의 크기 측정 : 약 2200년 전 그리스의 에라토스테네스는 지구의 크기를 처음으로 측정하였다.

    (1) 필요한 가정 : 지구는 완전한 구형이며, 지구로 들어오는 태양 광선은 평행하다.

    (2) 측정 원리 : 중심각의 크기는 원호의 길이에 비례한다는 원리(호도법)를 이용하였다.

                                                                                          

 

2) 지구 모형의 크기 측정 방법

    (1) 막대 AA'는 그림자가 생기지 않도록 햇빛과 나란히 세우고, 막대 BB'는 막대 AA'와 같은 경도 상에 세운다.

    (2) 두 막대 사이의 거리(l)와 BB'의 그림자 끝인 C와 B'을 연결한 ∠BB'C를 측정한다.

    (3) 중심각(θ)과 ∠BB'C는 엇각으로 서로 같고, 중심각의 크기는 원호의 길이에 비례하므로 지구 모형의 반지름(R)은 다음과 같다.

        θ : l = 360˚ : 2πR 에서  R =

 

3) 에라토스테네스의 측정값 : 현재 알려진 지구의 둘레 약 40000km보다 15% 정도 큰 값이지만,

당시의 기술로는 상당히 정확한 값이라고 할 수 있다.

 

태양과 행성

1. 태양

(1) 태양 : 표면 온도가 약 6000℃인 고온의 가스 덩어리로, 지구에서 가장 가까운 별이며,
     태양계 내에서 스스로 빛을 내는 유일한 천체이다.

(2) 태양의 표면 : 태양을 볼 때 둥글고 밝게 보이는 부분으로 광구라고 한다.

    ① 흑점 : 태양 표면에 검은 점처럼 보이는 것으로 광구의 표면 온도보다 약 2000℃ 낮아 어둡게 보인다.

        ㉠ 흑점의 이동 : 태양이 서에서 동으로 자전하므로 흑점은 동에서 서로 이동한다.

        ㉡ 흑점의 증감 주기 : 약 11년

        ㉢ 흑점의 수와 태양 활동 : 흑점이 많아지면 태양 활동이 활발해지며, 지구에서는 자기
            장의 변동이 생기고, 오로라가 나타나며 통신에 장애가 일어난다.

    ② 쌀알 무늬 : 태양 표면에서 쌀알을 뿌려 놓은 것 같은 모양으로 태양 내부에서 생성된
        에너지가 빠져나올 때 대류를 일으키기 때문에 생성된다.

(3) 태양의 대기 : 개기 일식이 일어나면 태양의 대기층인 채층, 홍염, 코로나 등을 볼 수 있다.

    ① 채층 : 광구 바로 바깥 쪽에 있는 분홍색의 가스층으로 두께는 매우 얇아 약 10000km 정도이다.

    ② 홍염 : 태양 표면에서 가스의 일부가 폭발할 때 생기는 불기둥으로, 약 10000℃ 정도의 물질이 수십만 km의 상층까지 솟아오른다.

    ③ 코로나 : 채층 밖으로 아름답게 나타나는 청백색의 희미한 가스층으로, 광구의 바깥쪽으로 수백만 km의 높이까지 뻗어 있다.

채층	홍염	코로나

 

 

2. 천체 관측 도구

(1) 광학 망원경 : 천체에서 오는 별빛을 모은 후 접안 렌즈로 상을 확대하여 천체를 관측하는 망원경

    ① 굴절 망원경 : 대물 렌즈와 접안 렌즈 모두 볼록 렌즈를 이용한다.

    ② 반사 망원경 : 대물 렌즈로는 오목 거울을 이용하고 접안 렌즈로는 볼록 렌즈를 이용한
        다.

굴절 망원경	반사 망원경

 

(2) 전파 망원경 : 천체에서 오는 전파를 받아서 관측하는 망원경으로, 안테나와 수신기, 기록
     장치로 되어 있으며, 전파 망원경을 사용하면 눈에 보이지 않는 천체도 발견할 수 있으며 낮에도 관측할 수 있다.

3. 행성의 분류 (1) 지구형 행성 : 반지름이 작고 밀도가 큰 행성으로 수성, 금성, 지구, 화성이 이에 속한다.     ① 철, 니켈, 규소 등의 무거운 물질로 이루어져 있으며, 반지름이 작아서 질량이 작다.     ② 자전 속도가 느리고, 위성수가 작으며, 고리가 없다. (2) 목성형 행성 : 반지름이 크고 밀도가 작은 행성으로 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 이에      속한다.     ① 주로 수소, 헬륨 등의 가벼운 물질로 이루어져 있으며, 반지름이 커서 질량도 크다.     ② 자전 속도가 빠르고, 위성수가 많으며, 고리가 있다. 4. 태양계의 행성들 (1) 수성 : 운석 충돌로 인한 구덩이가 있어 달의 표면과 흡사하고, 대기가 없으며, 낮에는      400℃까지 올라가고, 밤에는 -170℃까지 내려가 낮과 밤의 기온차가 크다. (2) 금성 : 두꺼운 이산화탄소로 덮여 있으며, 대기압은 지구의 약 95배, 표면 온도는 이산화      탄소의 영향으로 약 470℃에 이른다. (3) 화성 : 붉은색 사막으로 많은 운석 구덩이가 있으며, 물이 흐른 흔적, 큰 협곡 등이 있으며,      양극에 물과 이산화탄소가 얼어붙은 흰색의 극관이 있고, 계절에 따라 그 크기가 변한다. (4) 목성 : 반지름이 약 70000km로 태양계에서 가장 크다. 또, 수소, 헬륨, 암모니아 등의 기      체로 구성되어 있으며, 대기의 대류 현상으로 생긴 가로줄 무늬와 대기의 소용돌이인 고      리가 있다. (5) 토성 : 암석과 얼음 부스러기로 이루어진 아름다운 고리가 있으며, 행성 중 가장 많은 위      성을 가지고 있고, 목성과 같은 가로줄 무늬가 있다. (6) 천왕성 : 1781년 허셜이 망원경으로 발견한 행성으로, 대기 중에 메탄이 많아서 청록색으로      보인다. 천왕성은 자전축이 거의 공전 궤도면에 가깝게 98°정도 기울어져 있으며, 15개의      위성이 있다. (7) 해왕성 : 천왕성보다 더 푸른 빛을 띠며, 수소와 헬륨, 메탄으로 이루어진 대기를 가지고      있으며, 남반구에 대흑점이라 불리는 검은색의 큰 점이 있으며, 8개의 위성과 고리를 가      지고 있다. (8) 명왕성 : 1930년 톰보가 별견한 행성으로, 질량과 반지름이 가장 작은 행성이다. 태양계      에서 가장 멀리 떨어져 있으며, 1개의 위성(카론)이 발견되었다.   수성   금성 화성 목성                                 토성 천왕성 해왕성                  5. 그 밖의 천체들 (1) 혜성     ① 지름이 수십 km 이내의 크기로 얼음과 먼지로 되어 있다.     ② 긴 타원 궤도를 따라 운동하는데, 태양 근처에 오면 얼음이 녹아서 생긴 기체가 태양의         반대쪽으로 긴 꼬리를 만드는데, 태양에 가까울수록 꼬리는 길어진다. (2) 유성 : 우주 공간에 있던 작은 천체 조각들이 지구의 인력에 끌려 떨어지면서 공기와의      마찰에 의해 빛을 내는 것이 유성이며, 다 타지 않고 땅에 떨어진 것을 운석이라고 한다. (3) 소행성     ① 화성과 목성의 사이에 약 3000여 개가 집중적으로 분포한다.     ② 크기는 수십 m에서 수백 km 정도로 타원형이나 불규칙한 모양이다.     ③ 행성에 충돌하여 운석 구덩이를 만들기도 한다.   별의 거리와 연주 시차   1. 시차 (1) 시차 : 다음 그림에서 두 눈의 시선과 연필의 끝이 이루는 각 를 시차라고 한다. (2) 시차와 거리 관계 : 다음 그림에서 연필을 A 방향으로 눈에서 멀리 옮겨감에 따라 각      의 크기, 즉 시차는 작아진다. 시차는 물체의 거리가 멀어질수록 점점 작아지므로,      시차를 알면 물체까지의 거리를 알 수 있다. 2. 별의 거리와 연주 시차 (1) 별의 시차 : 지구로부터 별까지의 거리는 각각 다르다. 지구의 공전에 따라 관측자의      위치가 1년을 주기로 변화하기 때문에 별이 보이는 위치가 달라져서 별의 시차가 나타      난다. (2) 연주 시차 : 다음 그림과 같이 지구가 태양을 사이에 두고 서로 반대편의 위치 A와 B에      왔을 때 별이 보이는 방향이 달라진다. 이 때 지구와 별이 이루는 각의      인 을 별의 연주 시차라고 한다. (3) 별의 거리와 연주 시차 : 별의 거리는 연주 시차에 반비례한다. 위의 그림에서 지구에서      멀리 있는 별의 연주 시차는 가까이 있는 별 의 연주 시차보다 작다.     ㆍ별의 거리(pc)=1÷연주 시차(〃)   3. 별의 거리 단위 (1) 1천문 단위(AU) : 지구에서 태양까지의 거리로, 약 이다. (2) 1광년(LY) : 빛이 1년 동안 걸려서 가는 거리로, 약 이다. (3) 1파섹(pc) : 연주 시차가 1″되는 별까지의 거리로, 약 3.261광년 ≒이다. (4) 밝은 별의 거리 별 데네브 리겔 베가 (직녀) 베텔쥬스 북극성 아크 투루스 안타 레스 알테어 (견우) 카펠라 파섹 430 250 8.1 150 140 11 120 5.1 14 광년 1400 810 26 490 470 36 390 17 46      별의 밝기와 등급 및 거리 관계   1. 별의 밝기 (1) 등급의 유래 : 그리스의 히파르코스는 맨눈으로 볼 수 있는 별 중에서 가장 밝은 별을 1      등성, 가장 어두운 별을 6등성으로 정하고, 별의 밝기에 따라 등급을 구분하였다. (2) 별의 밝기와 등급     ① 1등급 차이는 밝기로 약 2.5배 차이가 난다.     ② 5등급 차이는 밝기로 약 100배 차이가 난다.     ③ 1등급보다 밝은 별은 0등급, -1등급, …으로 표시하고 6등급보다 희미한 별은 7등급,         8등급, …으로 표시한다.         ㉠ 태양 : 약 -26.8등급         ㉡ 보름달 : 약 -12.5등급         ㉢ 금성(가장 밝을 때) : 약 -4등급     ④ 각 등급의 중간의 별들은 소수를 써서 2.8등급, 4.7등급 등으로 정확하게 표현한다.   (3) 별의 밝기와 거리     ① 같은 별도 그 별로부터 거리가 2배, 3배, 4배가 되는 곳에서 보면 그 밝기는          배로 희미하게 보인다.     ② 이것은 빛이 공간으로 퍼져나갈 때, 빛이 비치는 넓이는 거리의 2제곱의 비로 커지기         때문이다.   2. 실시 등급 (1) 육안으로 별을 볼 때의 밝기에 대하여 매긴 등급을 실시 등급이라고 한다. (2) 실시 등급으로는 별의 실제 밝기를 비교할 수 없다. 이것은 별의 밝기가 그 거리의 멀고      가까움에 따라 달라지기 때문이다. (3) 실시 등급을 시등급 또는 겉보기 등급이라고 한다.   3. 절대 등급 (1) 별의 실제 밝기를 비교하려면 같은 거리에 놓고 밝기를 비교해야 한다. 모든 별을 10파      섹의 거리에 놓았다고 가정했을 때의 밝기 등급을 절대 등급이라고 한다. (2) 절대 등급이 낮은 별이 실제로는 밝은 별이다.   4. 실시 등급과 절대 등급의 관계 (1) 실시 등급과 절대 등급의 관계     ① 10pc의 거리에 있는 별은 실시 등급과 절대 등급이 같다.     ② 10pc보다 가까이 있는 별은 실시 등급이 절대 등급보다 낮다.     ③ 10pc보다 멀리 있는 별은 실시 등급이 절대 등급보다 높다.     (2) 밝은 별의 실시 등급과 절대 등급 별 실시 등급 절대 등급 별 실시 등급 절대 등급 별 실시 등급 절대 등급 태양 -26.8 4.8 베텔 쥬스 0.8 -5.5 베가 0.0 0.5 북극성 2.0 -3.7 시리 우스 -1.5 1.4 알타 이르 0.8 2.2 카펠라 0.0 -0.7 아크 투루스 -0.1 -0.3 데네브 1.3 -6.9 리겔 0.1 -6.8 안타 레스 1.0 -4.5 푸록 시온 0.3 2.7     성단과 성운   1. 성단 (1) 성단     ① 수많은 별들이 무리지어 모여 있는 것을 성단이라고 한다.     ② 성단은 별이 모여 있는 모양에 따라 산개 성단과 구상 성단으로 구분한다. (2) 성단의 종류     ① 산개 성단         ㉠ 수백, 수천 개의 별이 비교적 허술하게 모여 있는 것을 산개 성단이라고 한다.         ㉡ 우리 은하의 나선팔이나 은하면을 따라 약 500여 개 이상 분포되어 있기 때문에 은             하 성단이라고도 부른다.         ㉢ 산개 성단에는 비교적 푸른 별이 많이 있다. 현재까지 발견된 산개 성단의 수는 약             1000여 개이다. [산개 성단]     ② 구상 성단         ㉠ 수만, 수십 만 개의 별이 빽빽하게 공모양으로 모여 있는 것을 구상 성단이라고             한다.         ㉡ 구상 성단은 은하핵을 중심으로 하는 커다란 구 안에 골고루 분포되어 있다.         ㉢ 구상 성단 속에는 붉은 별이 많아 천체가 붉게 보인다. 현재까지 발견된 구상 성             단의 수는 약 100여 개이다.   [구상 성단]   2. 성운 (1) 성운 : 별과 별 사이의 우주 공간에 가스나 티끌이 다른 곳에 비해 많이 모여 있어서 마      치 구름처럼 보이는 것을 성운이라고 한다. (2) 성운의 종류     ① 암흑 성운         ㉠ 많은 기체나 티끌들이 별빛을 가로막아 검은 구름과 같이 보이는 것을 암흑 성운이             라고 한다.         ㉡ 오리온자리의 말머리 성운, 코뿔소자리의 장미 성운 등이 있다.   [암흑 성운]     ② 발광 성운         ㉠ 성운 속에 푸르고 밝은 별이 있을 때 성운을 이루는 기체가 별빛을 받았다가 다시             빛을 내어 보내는 성운을 발광 성운 또는 방출 성운이라고 한다.         ㉡ 오리온자리의 오리온 성운, 궁수자리의 세 갈래 성운 등이 있다.   [발광 성운]     ③ 반사 성운         ㉠ 가스나 티끌들이 별빛을 받아서 반사하는 성운을 반사 성운이라고 한다.         ㉡ 황소자리 플레이아데스 성단의 반사 성운이 있다.   [반사 성운]     ④ 반지 모양의 성운(행성상 성운)         ㉠ 반지의 고리 모양을 하고 있는 성운으로 행성 모양으로 보이기 때문에 행성상 성운             이라고도 한다.         ㉡ 행성상 성운은 중심에 고온의 푸른색 별이 있는 것이 특징이며 거문고자리의 고리             성운, 큰곰자리의 올빼미 성운 등이 있다.   [반지 모양의 성운]      은하수와 우리 은하   1. 은하수 (1) 은하수     ① 은하수 : 희미한 빛의 띠 모양으로 하늘을 가로지르는 것을 은하수라고 한다.     ② 은하수는 오염되지 않은 곳에서 맑은 날 밤에 잘 관찰된다. 갈릴레이는 자신이 만든         망원경으로 은하수를 관찰하여 은하수가 다름 아닌 무수한 별의 집단임을 밝혀 내         었다. (2) 은하수의 관측 : 은하수는 하늘을 둘로 가르듯이 원을 이루며 한 바퀴를 휘감고 있어서     북반구와 남반구에서 모두 관측된다. (3) 은하수의 모양     ① 은하수는 곳에 따라 넓어졌다 좁아졌다 하기도 하고, 또 밝아졌다 어두워졌다 하는 등         복잡한 모양을 하고 있다.     ② 여름 하늘의 백조자리에서 은하수가 둘로 갈라져서 한 가운데가 검은 채로 길게 뻗어         있으며, 궁수자리에서 가장 넓다. (4) 은하수의 밝기 : 궁수자리에서 은하수가 넓고 밝게 보이는 것은 그쪽 방향에 더 많은      별이 모여 있기 때문이고, 한 가운데가 검게 갈라져 있거나 군데군데 검은 부분이 있는      것은 별빛을 막는 물질들이 있기 때문이다.     (5) 은하수가 지나가는 별자리 : (북반구)→백조자리→독수리자리→궁수자리→(남반구)      →큰개자리→오리온자리→쌍둥이자리→황소자리→페르세우스자리→카시오페아자리      →백조자리   2. 은하 (1) 은하 : 은하수에 대한 연구 결과, 우주에는 수많은 별을 비롯하여 성단과 성운을 포함한      천체들의 거대한 집단이 있다는 것을 알게 되었는데, 이를 은하라고 한다. (2) 은하 중에서 우리 태양계가 속해 있는 은하를 우리 은하라고 한다.   3. 우리 은하 (1) 우리 은하 : 지구가 속해 있는 태양계를 비롯하여 수많은 별, 성단, 성운들을 포함하고      있는 거대한 집단을 우리 은하 또는 은하계라고 한다. (2) 우리 은하의 모양     ① 옆에서 본 모양 : 우리 은하를 옆에서 보면 별들이 대체로 원반형으로 분포하고 있으         며, 그 중심부는 볼록하게 부풀어 있는 모양이다.         ② 위에서 본 모양 : 우리 은하를 위에서 보면 소용돌이 모양을 한 긴 팔이 휘감겨져 있는         나선형의 모양을 하고 있다. (2) 우리 은하의 크기 : 지름이 약 10만 광년, 중심부의 두께는 약 1.5만 광년이나 된다. 지구에서 보면 우리 은하의 중심은 궁수자리 방향에 있다. (3) 태양계의 위치 : 태양은 은하계의 중심에서 약 3만 광년 떨어진 나선형 팔 구조 속에 위치한다.

 

(웹사이트에서 옮겨옴)