Ⅴ. 태양계

생각 열기, 생각 넓히기

우주를 보는 창 - 천체 망원경

1차시

교과서

204～207

http://www.dhbook.co.kr

망원경의 종류

1

(1) 굴절 망원경 : 볼록 렌즈 2개를 이용하여 만든 망원경이다.

(2) 반사 망원경 : 볼록 렌즈와 오목 거울을 이용하여 만든 망원경이다.

▴ 굴절 망원경

▴ 반사 망원경

(3) 전파 망원경 : 천체에서 오는 전파를 받아서 관측하는 망원경이다.

(4) 우주 전파 망원경 : 우주에 설치된 망원경으로, 우주의 천체들을 더욱 선명하게 관측할 수 있다.

망원경의 구조

2

(1) 대물렌즈 : 볼록 렌즈를 통해 천체의 빛을 모으는 역할을 한다.

(2) 경통 : 대물렌즈와 접안렌즈를 연결시키는 통이다.

(3) 보조 망원경(파인더) : 천체를 쉽게 찾도록 도와준다.

(4) 접안렌즈 : 대물렌즈로 모은 천체의 상을 확대시키는 역할을 한다.

(5) 초점 조절 손잡이 : 관측 대상의 상이 잘 보이도록 접안렌즈를 움직여 초점을 맞춘다.

(6) 균형추 : 망원경의 균형을 잡아 준다.

(7) 삼각대 : 경통과 가대를 받치고 고정시켜 준다.

(8) 가대 : 경통과 삼각대를 연결하며 경통의 방향을 조정한다.

망원경의 사용법

3

(1) 편평하고 시야가 넓은 곳에 망원경을 설치한다.

(2) 관측하고자 하는 천체를 향하도록 경통의 방향을 맞춘다.

(3) 접안렌즈 시야의 중심과 보조 망원경 시야의 중심이 일치하게 조절한다.

(4) 접안렌즈의 초점을 맞춘 후 관찰한다.

Ⅴ. 태양계

1. 지구의 모양과 크기

□ 지구가 둥글다는 것을 어떻게 알아냈을까?

2～3

차시

교과서

208～211

지구의 모양

1

(1) 옛날 사람들이 생각한 지구의 모양 : 대부분 하늘은 둥글고, 지구는 편평하다고 생각하였다.

(2) 실제 지구의 모양 : 적도 반지름이 극반지름보다 조금 긴 타원체 모양이다.

지구가 둥글다는 증거

2

(1) 먼 바다에서 항구로 들어오는 배는 돛대부터 보인다.

▴ 먼 바다에서 항구로 들어오는 배

(2) 월식 때 달에 비친 지구의 그림자가 둥글다.

▴ 월식 때 달에 비친 지구의 그림자

(3) 고위도 지방으로 갈수록 북극성의 고도가 높아진다.

▴ 인공위성에서 찍은 지구

⇨

▴ 북극성의 관측

▴ 저위도

▴ 중위도

▴ 고위도

(4) 인공위성에서 찍은 지구의 사진이 둥글다.

(5) 해가 뜨는 시각이 동쪽으로 갈수록 빨라진다.

(6) 지표에서 높이 올라갈수록 사람이 볼 수 있는 시야가 넓어진다.

(7) 어느 한 방향으로 계속 이동하면 출발 지점으로 되돌아온다.

Ⅴ. 태양계

1. 지구의 모양과 크기

□ 지구의 크기는 어떻게 잴까?

4～5

차시

교과서

212～215

에라토스테네스의 지구 크기 측정

1

(1) 가정한 사실

① 지구는 완전한 구형이다.

② 지구에 도달하는 햇빛은 어느 지역에서나 평행하다.

(2) 측정 원리 : 원호의 길이는 중심각의 크기에 비례한다.

(3) 측정 방법

① 하짓날 정오에 시에네에서는 햇빛이 우물 속을 수직으로 비추는데, 거의 같은 경도 상의 북쪽으로 약 925 km 떨어진 알렉산드리아에서는 막대의 그림자 끝이 막대보다 약 7.2° 기울어진 곳에 생겼다.

② 두 지역의 중심각의 크기는 엇각의 관계인 막대의 그림자 끝이 이루는 각도 7.2°와 같다.

▴ 에라토스테네스의 지구 크기 측정

③ 원에서 중심각의 크기와 호의 길이가 비례함을 이용하여 지구 반지름([eqn: R])을 구한다.

[eqn: 7.2°~:~925~rmkm~=~360°~:~지구~둘레(2 pi itR)`# ``````````````````````````````````````````````R~=~ {360°} over {7.2°} ` TIMES ` {925~rmkm} over {2 pi } ` image `7365``rmkm`]

(4) 결과 : 에라토스테네스가 측정한 지구의 크기는 오늘날 측정값보다 크다.

(5) 오차 이유

① 알렉산드리아와 시에네가 정확히 같은 경도 상에 위치하지 않았다.

② 지구의 실제 모양이 완전한 구형이 아닌 적도 쪽이 조금 부푼 타원체이다.

지구 모형의 크기 측정

2

(1) 탐구 과정

① 지구 모형에 막대 AA'은 그림자가 생기지 않도록 세운다.

② 지구 모형에 막대 AA'과 BB'은 같은 경도 상에 세운다. 이때, 막대 BB'의 그림자가 지구 모형의 뒤편까지 넘어가면 안 된다.

(2) 측정해야 하는 값

① 두 막대 사이의 거리 [eqn: l](A, B 사이의 거리)

② 막대 BB'과 그림자 끝이 이루는 각 [eqn: theta]'(∠BB'C)

(3) 관계식 세우기 : 지구의 반지름을 [eqn: R], 두 막대 사이의 거리를 [eqn: l], 중심각을 [eqn: theta]라고 할 때, 다음과 같은 관계식이 성립한다.

[eqn: 2 pi R~:~l~=~360°~:~ theta `에서,````~~R~=~ {360°~ TIMES `l} over {2 pi theta }]

▴ 지구의 크기 측정

지구의 실제 크기

3

(1) 반지름 : 약 6400 km

(2) 지구의 둘레 : 약 40000 km

Ⅴ. 태양계

2. 달과 태양

□ 달과 태양의 크기는 어떻게 잴까?

6～7

차시

교과서

216～221

태양의 크기 측정

1

(1) 방법 : 태양의 상의 크기와 태양까지의 거리를 이용한다.

(2) 측정해야 하는 값 : 태양의 상의 크기([eqn: 2r]), 바늘구멍과 태양의 상까지의 거리([eqn: d])

(3) 알고 있어야 하는 값 : 지구(바늘구멍)에서 태양까지의 거리([eqn: D image 1.5 TIMES 10 ^{8}] km)

(4) 계산식	[eqn: 2r~:~d~=~2R~:D,~~`R~=~ {rD} over {d}]

달의 크기 측정

2

(1) 방법 : 보름달의 상의 크기와 달까지의 거리를 이용한다.

(2) 측정해야 하는 값 : 보름달의 상의 크기([eqn: 2r]), 눈에서 상까지의 거리([eqn: d])

(3) 알고 있어야 하는 값 : 지구에서 달까지의 거리([eqn: D image 380000] km)

(4) 계산식	[eqn: 2r~:~d~=~2R~:D,~~`R~=~ {rD} over {d}]

Ⅴ. 태양계

2. 달과 태양

□ 달은 어떤 특징이 있는 천체일까?

8～9

차시

교과서

222～225

달의 물리적 특성

1

(1) 달 : 지구의 유일한 위성으로, 1969년 인류가 처음으로 착륙하였다.

(2) 달의 물리적 특성

반지름	지구의 약 [eqn: { 1} over {4 }]배
질량	지구의 약 [eqn: {1} over {81}]배
표면 중력	지구의 약 [eqn: {1} over {6}]배
대기	없다.

고지

바다

▴ 달의 표면

(2) 달의 표면

① 고지 : 주위보다 높고 밝은 부분으로 운석 구덩이가 많아 지형이 험준하다.

② 바다 : 주위보다 낮고 평탄하며 어두운 부분으로 현무암질 암석으로 되어 있다.

(2) 달의 특징 : 대기와 물이 없다.

① 풍화, 침식 작용을 받지 않아 표면에 운석 구덩이가 많다.

② 낮과 밤의 기온의 온도 차가 크다.

③ 낮에도 하늘이 까맣게 보인다.

태양의 물리적 성질

Ⅴ. 태양계

2. 달과 태양

□ 태양은 어떤 특징이 있는 천체일까?

10～11

차시

교과서

226～231

1

(1) 태양은 태양계에서 스스로 빛을 내는 유일한 천체이며, 수소와 헬륨 등으로 구성

(2) 태양의 반지름 : 지구 반지름의 약 109배

(3) 표면 온도 : 약 6000℃

태양의 표면

2

(1) 광구

쌀알

무늬

흑점

▴ 흑점과 쌀알무늬

① 맨눈으로 볼 때 둥글게 보이는 태양의 표면

② 쌀알무늬와 흑점이 나타난다.

(2) 쌀알무늬 : 태양 내부 에너지의 대류에 의해 태양의 표면에 생기는 무늬 ⇨ 밝은 부분은 태양 내부로부터 뜨거운 기체가 상승하는 곳이고, 어두운 부분은 식은 기체가 하강하는 곳이다.

(3) 흑점

① 태양 표면에 나타나는 검은 점

② 주위보다 온도가 낮아 검게 보인다.

③ 지구에서 본 이동 방향 : 동 → 서 ⇨ 태양의 자전 때문

④ 흑점의 수 : 약 11년을 주기로 그 수가 증감 ⇨ 흑점의 수가 많아질 때 태양의 활동이 활발하며, 이때 지구에서는 오로라, 자기 폭풍, 델린저 현상(통신 장애) 등이 발생

태양의 대기

3

(1) 태양의 대기 : 개기 일식이 일어나면 잘 관측할 수 있다.

(2) 대기층에서 채층, 코로나, 홍염, 플레어 등이 잘 보인다.

채층	코로나	홍염	플레어
광구 바깥쪽에 보이는 얇은 대기층	채층 바깥에 수십～수백만 km까지 뻗어 있는 희미한 가스층	가스가 폭발할 때 생기는 불기둥	에너지가 일시에 방출되어 폭발하는 현상

Ⅴ. 태양계

3. 태양계 탐사

□ 태양계를 이루는 천체들은 어떤 특징이 있을까?

12～13

차시

교과서

232～233

태양계

1

(1) 태양을 비롯하여 태양의 둘레를 공전하는 행성

(2) 위성, 소행성, 혜성, 유성 등으로 이루어진 천체의 집단

태양계 천체

2

(1) 행성

① 태양의 둘레를 공전하는 9개의 천체

② 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성

(2) 위성 : 지구의 주위를 공전하는 달과 같이 행성을 중심으로 공전하는 천체

□ 목성의 위성 : 이오, 유로파, 칼리스토, 가니메데

(3) 소행성

① 화성과 목성 사이에 흩어져 있는 수천 개의 작은 천체

② 크기가 수십 km 이내로 작고, 모양이 불규칙하다.

(4) 혜성

① 얼음과 먼지로 이루어진 작은 천체

② 태양에 가까워지면 태양의 반대편으로 긴 꼬리가 생긴다.

(5) 유성 : 작은 천체 조각들이 지구의 인력에 끌려서 대기권에 들어와 빛을 내면서 타는 천체

(6) 운석 : 유성이 다 타지 못하고 지표면에 떨어진 것

행성의 특징

Ⅴ. 태양계

3. 태양계 탐사

□ 태양계를 이루는 천체들은 어떤 특징이 있을까?

12차시

교과서

232～235

3

(1) 수성

① 태양에 가장 가까이 위치하고 있는 행성이다.

② 대기가 없어 밤낮의 온도 차가 크며, 표면에 많은 운석 구덩이가 있다.

(2) 금성

① 지구에서 가장 가깝고 새벽 동쪽 하늘에서 가장 밝게 보여 샛별이라고 한다.

② 행성 중 가장 밝고, 두꺼운 이산화탄소 대기 때문에 표면 온도와 기압이 매우 높다.

(3) 지구

① 생명체가 존재하는 행성이다.

② 물과 공기로 인해 푸르게 보인다.

(3) 화성

① 표면은 붉은색의 사막으로 덮여 있다.

② 양극에는 흰색의 극관이 있다.

③ 거대한 화산과 과거에 물이 흐른 흔적을 볼 수 있다.

(4) 목성

① 지구의 11.2배로 행성 중 가장 크다.

② 표면에서 붉은 점과 나란한 줄무늬를 관측할 수 있다.

③ 표면은 수소와 헬륨 등으로 되어 있으며, 희미한 고리가 있다.

(5) 토성

① 여러 개로 구별되는 아름다운 고리가 있다.

② 위성이 많고 가로줄 무늬가 관측된다.

(6) 천왕성

① 자전축이 공전 궤도면과 거의 평행하다.

② 행성 주위에 얇고 가느다란 고리가 있다.

(7) 해왕성

① 표면에 커다란 검은 점이 있다.

② 희미한 고리가 있으며, 공전 주기가 매우 길다.

Ⅴ. 태양계

3. 태양계 탐사

□ 태양계를 이루는 천체들은 어떤 특징이 있을까?

13차시

교과서

236～237

내행성과 외행성

1

(1) 내행성

① 지구의 공전 궤도 안쪽에서 공전하는 행성이다.

② 새벽에 동쪽 하늘이나 초저녁에 서쪽 하늘에서 관측된다.

□ 수성, 금성

(2) 외행성

① 지구의 공전 궤도 바깥쪽에서 공전하는 행성이다.

② 한밤중에도 관측이 가능하다.

□ 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성

지구형 행성과 목성형 행성

2

(1) 지구형 행성

① 지구와 같이 표면이 흙과 암석으로 된 행성이다.

② 크기가 작고, 고리가 없다.

□ 수성, 금성, 지구, 화성

(2) 목성형 행성

① 목성과 같이 표면이 수소와 헬륨 등이 얼어붙어서 된 행성이다.

② 크기가 크며, 고리가 있다.

□ 목성, 토성, 천왕성, 해왕성

Ⅴ. 태양계

3. 태양계 탐사

□ 태양계는 어떤 방법으로 탐사할까?

14～15

차시

교과서

238～241

태양계 탐사선의 목적

1

(1) 초기 : 인간의 우주에 대한 도전 정신을 고취시키기 위해서이다.

(2) 현재 : 천문학적 탐사를 넘어 우리의 삶의 터전인 지구를 보다 더 잘 이해하고, 지구의 미래 환경을 예측하기 위해서이다.

태양계 탐사 도구

2

(1) 우주 탐사선 : 우주 공간을 이동하면서 탐사 활동을 벌이는 우주선

① 궤도선 : 전체 주위를 돌면서 탐사하는 우주선

② 착륙선 : 천체의 표면에 착륙하여 탐사하는 우주선

(2) 인공위성 : 천체 주위를 궤도에 따라 돌게 하도록 인간이 발사한 우주 비행체

(3) 로켓 : 고온 고압의 가스를 발생ㆍ분출시켜 그 반동으로 추진하는 장치. 또는 그런 힘을 이용한 비행물

(4) 우주 왕복선 : 기존의 우주선과는 달리 반복하여서 사용할 수 있는 유인 우주선

(5) 우주 정거장 : 지구 궤도에 건설되는 대형 우주 구조물로서 사람이 반영구적으로 생활하면서 우주실험이나 우주 관측을 하는 기지

우리나라의 태양계 탐사

3

(1) 우리나라 최초의 인공위성 : 1992년 과학 위성인 우리별 1호를 발사한 후, 인공위성 개발, 로켓 개발, 인공위성 이용 분야에 대한 장단기 발전 계획 진행

(2) 우주 센터 건설 : 전라남도 고흥군 외나로도에 우주선을 발사할 수 있는 우주 센터 건립

(3) 우주 정거장에 실을 과학 탑재물에 대한 연구 및 개발 참여

미래의 탐사 계획

4

(1) 행성에서 직접 시료를 채취하여 지구에서 분석하는 탐사가 주류를 이룸.

(2) 유인 화성 탐사 실시

(3) 달에 천문대를 세워 우주 천체를 관측

(4) 우주 공간은 일상생활과 관련된 각종 시험을 실시하는 실습장으로 이용됨.

(5) 탐사선 및 우주 망원경 외에 인공위성에 의한 우주 탐험을 실시