함께 배우는 수업 · 과학
지구의 자전과 달의 위상 변화
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.
이 수업에서 해 볼 일
- 자전과 달의 상대 위치로 낮밤·위상을 구별한다
먼저 알면 좋은 것: 태양계와 지구의 모양 · 빛의 직진과 반사 원리
오늘의 목표
가입 없이 시작할 수 있어요. 설명을 읽고, 함께 연습한 뒤, 처음 보는 문제에서 직접 확인합니다.
1. 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: 1. 지구의 자전(Rotation): 지구가 자전축을 중심으로 하루(24시간)에 한 바퀴()씩 서쪽에서 동쪽(시계 반대 방향)으로 스스로 도는 운동입니다. - 자전 속도: 회전. - 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. 2. 지구의 공전(Revolution): 지구가 태양을 중심으로 1년(약 365일)에 한 바퀴씩 서쪽에서 동쪽으로 도는 운동입니다 (하루에 약 씩 이동). - 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.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 |
예제로 살펴보기
오늘 저녁 6시(해가 막 진 직후)에 밤하늘을 보았더니 남쪽 하늘에 오른쪽이 둥근 반달(상현달)이 떠 있었습니다. 지금으로부터 약 7~8일 뒤 같은 시각(저녁 6시)에는 어떤 모양의 달이 어느 방향 하늘에서 보일까요?- 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.
3. 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:
1. "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.
2. "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.북반구(한국)에서 달의 모양 외우기: 오른쪽부터 차올라(초승달·상현달) 보름달이 된 뒤, 오른쪽부터 어두워져 왼쪽만 남습니다(하현달·그믐달).
참고 근거와 확인 범위
설명·예제·문제 구성 및 오류 수정 책임: 프리런. 위 자료는 표시한 주제를 확인하거나 더 읽기 위한 근거이며, 외부 기관의 공식 수업이나 감수본을 뜻하지 않습니다.
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