이 실험 소개
6월에는 런던의 일조 시간이 16시간을 넘는 반면 시드니는 10시간 미만이고, 적도에서는 매일 약 12시간입니다. 그 이유는 지구 자전축의 기울기 때문입니다. 지구가 태양 주위를 도는 동안 북반구가 먼저, 이어서 남반구가 태양 쪽으로 기울어져 각 위도선에서 햇빛을 받는 부분이 더 넓어집니다. 장소와 날짜를 선택하고, 위도선이 낮과 밤으로 나뉘는 모습을 보며 연중 일조 시간의 변화를 따라가 보세요.
학습 목표
- 지구 자전축의 기울기 때문에 1년 동안 낮의 길이가 변하는 이유를 설명해 보세요.
- 하지와 동지, 춘분과 추분에 위도에 따라 낮의 길이가 어떻게 달라지는지 설명해 보세요.
- 극권 안에서 나타나는 백야와 극야를 설명해 보세요.
- 같은 날짜에 북반구와 남반구의 낮의 길이를 비교해 보세요.
- 위도와 날짜를 바탕으로 정오의 태양 고도를 계산해 보세요.
사용 방법
- 16월 하지에 런던을 선택하세요. 노란색 원과 파란색 원에서 각각 어느 정도가 낮인가요? 낮의 길이를 읽어 보세요.
- 2날짜는 그대로 두고 싱가포르를 선택한 다음 트롬쇠를 선택하세요. 원의 낮과 밤이 나뉘는 모양은 어떻게 달라지나요?
- 33월 춘분과 9월 추분을 선택하세요. 어디에서나 낮의 길이가 같다는 것을 알 수 있나요?
- 4그래프의 주황색 곡선과 파란색 곡선을 비교해 보세요. 왜 서로 거울상처럼 보일까요?
- 56월 하지에 24시간 내내 낮인 가장 낮은 위도를 찾으세요. 지구본의 어느 선인가요?
- 6굴절 설정을 끄세요. 낮의 길이가 몇 분 짧아지는 이유는 무엇일까요?
모델
가정
- 지구를 자전축이 23.44° 기울어진 구로 보고 궤도를 원으로 간주하므로, 적위는 단순한 코사인 함수에 따라 변합니다. 실제 지점과 분점 날짜는 하루나 이틀 정도 차이가 날 수 있습니다.
- 시각은 지방 태양시를 기준으로 하며, 태양이 가장 높이 뜨는 때가 정오입니다. 시계 시각은 시간대, 서머타임, 균시차에 따라서도 달라집니다.
- 굴절을 켜면 연감에 표시된 것처럼 태양의 윗부분이 지평선에 닿을 때를 일출과 일몰로 봅니다. 언덕, 건물, 관측자의 높이는 고려하지 않습니다.
- 1년은 365일로 계산하며, 윤년은 무시합니다.
수업에서 해 보기
- Q1적도에서는 왜 일 년 내내 낮의 길이가 거의 정확히 12시간일까요?
- Q2춘분과 추분에는 모든 곳에서 낮이 약 12시간입니다. 지구본을 사용해 그 이유를 설명해 보세요.
- Q3위도 60° N에 있는 도시는 왜 위도 30° N에 있는 도시보다 일 년 동안 낮의 길이가 훨씬 크게 변할까요?
- Q4지구 자전축이 전혀 기울어져 있지 않다면 1년 동안 낮의 길이는 어떻게 될까요?
- Q5여름철 가장 더운 시기가 낮이 가장 긴 날보다 몇 주 늦게 오는 경우가 많은 이유는 무엇인가요?
자주 묻는 질문
춘분과 추분에도 낮이 여전히 12시간보다 약간 더 긴 이유는 무엇인가요?
대기는 햇빛을 지평선 너머에서 굴절시켜 보내며, 일출은 태양의 중심이 아니라 윗부분이 나타날 때로 계산합니다. 이 두 가지 효과가 합쳐져 낮의 양 끝에 각각 몇 분씩 더해집니다. 굴절을 끄면 기하학적으로 정확히 12시간인 낮을 확인할 수 있습니다.
북극권 안에 있는 곳에서는 왜 백야가 나타날까요?
6월에는 북극점이 태양 쪽으로 23.44° 기울어집니다. 북극점에서 23.44° 이내에 있는 모든 지점은 지구가 한 바퀴 도는 동안 내내 지구의 밝은 반구에 머물기 때문에 태양이 지지 않습니다.
낮이 가장 긴 날과 해가 가장 일찍 뜨는 날은 같은가요?
꼭 그렇지는 않습니다. 일출과 일몰 시각도 균시차의 영향을 받아 달라지므로, 많은 지역에서 가장 이른 일출은 6월 하지보다 며칠 앞서고 가장 늦은 일몰은 하지보다 며칠 뒤에 나타납니다.