개념 정리
지구의 자전과 달의 위상 변화
단원 개요
지구가 하루에 한 바퀴 도는 자전으로 생기는 낮과 밤·천체의 일주 운동, 지구의 공전으로 인한 계절별 별자리 변화, 그리고 달의 공전으로 나타나는 위상 변화를 배웁니다.선수 개념
필수 키워드:지구의 자전(Rotation)서쪽에서 동쪽(시계 반대 방향)자전 속도나타나는 현상낮과 밤의 반복지구의 공전(Revolution)서쪽에서 동쪽별자리의 변화계절의 변화위상, Phase
유물과 표본
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지구의 자전(일주 운동)과 공전(연주 운동)의 원리
우리가 서 있는 지구는 가만히 멈춰 있는 것 같지만, 우주 공간에서 끊임없이 두 가지 주기 운동을 동시에 하고 있습니다:
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지구의 자전(Rotation): 지구가 자전축을 중심으로 하루(24시간)에 한 바퀴()씩 서쪽에서 동쪽(시계 반대 방향)으로 스스로 도는 운동입니다.
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자전 속도: 회전.
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나타나는 현상: ① 낮과 밤의 반복, ② 태양·달·별들이 하루 동안 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지는 겉보기 운동(일주 운동), ③ 북극성을 중심으로 별들이 시계 반대 방향으로 회전하는 일주 사진.
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지구의 공전(Revolution): 지구가 태양을 중심으로 1년(약 365일)에 한 바퀴씩 서쪽에서 동쪽으로 도는 운동입니다 (하루에 약 씩 이동).
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나타나는 현상: ① 계절에 따라 밤하늘에 보이는 별자리의 변화, ② 태양이 별자리 사이를 서에서 동으로 이동하는 연주 운동, ③ 자전축 기울기와 결합하여 나타나는 계절의 변화.
핵심 원리
지구의 자전 방향과 공전 방향, 그리고 달의 자전·공전 방향은 모두 북극 상공에서 내려다보았을 때 '서쪽에서 동쪽(시계 반대 방향)'으로 동일합니다!2
달의 공전과 위상(모양) 변화 메커니즘
달은 스스로 빛을 내지 못하는 천체로, 태양 빛을 반사하는 부분만 우리 눈에 밝게 보입니다. 달이 약 한 달(음력 29.5일, 삭망월)을 주기로 지구 주위를 서에서 동으로 공전함에 따라, 태양-지구-달이 이루는 각도가 달라져 지구에서 보이는 달의 밝은 면 모양(위상, Phase)이 규칙적으로 변합니다.
| 음력 날짜 | 달의 위상 (이름) | 위치 관계 및 보이는 모양 | 초저녁(오후 6시) 해가 질 때 위치 |
|---|---|---|---|
| 음력 1일 | 삭 (New Moon) | 태양 - 달 - 지구 순서 (달의 어두운 뒷면만 향함 보이지 않음) | 태양과 함께 서쪽 지평선으로 짐 |
| 음력 3~4일 | 초승달 | 오른쪽 눈썹 모양으로 가늘게 밝음 | 서쪽 하늘에 잠깐 보이다가 곧 짐 |
| 음력 7~8일 | 상현달 (First Quarter) | 오른쪽 반원이 밝은 반달 (정오에 떠서 자정에 짐) | 남쪽 하늘에 높이 떠 있음 |
| 음력 15일 | 보름달 / 망 (Full Moon) | 태양 - 지구 - 달 순서 (둥근 달 전체가 밝음) | 동쪽 지평선에서 막 떠오름 |
| 음력 22~23일 | 하현달 (Last Quarter) | 왼쪽 반원이 밝은 반달 (자정에 떠서 정오에 짐) | 아직 뜨지 않음 (자정에 동쪽에서 뜸) |
| 음력 27~28일 | 그믐달 | 왼쪽 눈썹 모양으로 가늘게 밝음 | 새벽에 동쪽 하늘에서만 잠깐 보임 |
풀이
1) 현재 달은 음력 7~8일경의 '상현달'입니다.
2) 약 7~8일이 지나면 음력 15일경이 되므로 달이 지구 공전 궤도를 약 90도 더 서에서 동으로 이동하여 태양의 정반대편(태양-지구-달)에 위치하게 됩니다.
3) 따라서 달의 모양은 둥근 '보름달(망)'이 됩니다.
4) 보름달은 해가 서쪽으로 질 때(저녁 6시) 정반대 방향인 '동쪽 하늘(지평선)'에서 떠오릅니다.
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달의 동주기 자전과 자주 틀리는 오개념
지구에서 달을 보면 언제나 토끼 무늬가 있는 달의 앞면만 보이고 뒷면은 절대 보이지 않습니다. 왜 그럴까요?
달이 지구 주위를 한 바퀴 공전하는 동안 달 스스로도 정확히 한 바퀴 자전하는 동주기 자전(Synchronous rotation)을 하기 때문에, 달은 항상 같은 면만 지구를 향하게 됩니다.
자주 틀리는 오개념 정리:
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"초승달이나 상현달이 되는 이유는 지구의 그림자가 달을 가리기 때문이다?" 가장 많이 틀리는 오개념입니다! 지구의 그림자가 달을 가리는 현상은 음력 15일(망)에 가끔 일어나는 월식(Lunar eclipse)입니다. 평소의 달 모양(위상) 변화는 지구 그림자 때문이 아니라, 달의 공전 위치에 따라 햇빛을 받는 반구 중 지구에서 보이는 각도가 달라지기 때문입니다.
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"달은 매일 같은 시각에 관찰하면 서쪽으로 이동해 있다?" 하루 동안 달은 지구 자전 때문에 동에서 서로 지지만, 매일 같은 시각(예: 매일 저녁 7시)에 관찰하면 달이 서에서 동으로 공전하기 때문에 하루에 약 씩 서쪽에서 동쪽으로 위치가 옮겨갑니다.
학습 도움말
북반구(한국)에서 달의 모양 외우기: 오른쪽부터 차올라(초승달·상현달) 보름달이 된 뒤, 오른쪽부터 어두워져 왼쪽만 남습니다(하현달·그믐달).핵심 요약
- ✓지구가 서에서 동으로 하루에 한 바퀴 자전하기 때문에 낮과 밤이 번갈아 나타나고 천체들이 동에서 서로 일주 운동한다.
- ✓지구가 태양 주위를 1년에 한 바퀴 공전하기 때문에 계절에 따라 남쪽 밤하늘에서 보이는 별자리가 달라진다.
- ✓달의 위상 변화(삭→초승→상현→망→하현→그믐)는 지구 그림자 때문이 아니라 달의 공전으로 인해 햇빛 반사면의 관측 각도가 달라져 생긴다.
- ✓달의 자전 주기와 공전 주기가 약 27.3일로 같기 때문에(동주기 자전) 지구에서는 항상 달의 같은 면만 볼 수 있다.