지구의 공전과 계절

중학교지리원형 궤도, 고정된 자전축 기울기 23.44°

이 실험 소개

지구를 태양 주위로 일 년 동안 공전시키며 태양 직하점이 두 회귀선 사이를 이동하는 모습을 살펴보세요. 지구의 자전축은 우주 공간에서 같은 방향을 계속 가리키므로, 각 반구는 일 년 중 절반 동안 태양 쪽으로 기울어집니다. 원하는 위도를 선택하면 날짜에 따라 낮의 길이와 정오의 태양 높이가 어떻게 변하는지 확인할 수 있습니다.

학습 목표

  • 태양과의 거리가 아니라 자전축의 기울기로 계절 설명하기
  • 하지·동지와 춘분·추분 때 태양 직하점의 위치 찾기
  • 극야와 백야를 포함해 위도와 날짜에 따른 낮의 길이 변화 설명하기
  • 주어진 위도와 날짜의 정오 태양 고도 계산하기

사용 방법

  1. 1‘1년 재생’을 누르거나 날짜 슬라이더를 드래그하여 지구가 궤도를 따라 움직이는 모습을 살펴보세요.
  2. 2하지·동지 또는 춘분·추분 버튼을 클릭하면 해당 날짜로 이동합니다.
  3. 3관측자의 위도를 자신의 도시로 설정하세요. 주황색 고리와 점이 지구본에서 그 위치를 표시합니다.
  4. 4낮의 길이와 정오의 태양 고도를 확인하고, 연간 일조 시간 그래프의 점을 따라가 보세요.

모델

N일의 태양 직하점 위도 δ
위도 φ에서 낮 시간 호의 절반 H₀
정오의 태양 고도

가정

  • 궤도를 원으로 간주하므로 지구와 태양 사이 거리의 미세한 변화는 무시합니다.
  • 낮의 길이는 태양의 중심을 기준으로 계산하며, 실제로 몇 분을 더해 주는 대기 굴절은 무시합니다.
  • 크기, 거리, 자전 속도는 축척에 맞지 않습니다.

수업에서 해 보기

  1. Q1지구 어디에서나 낮의 길이가 정확히 12시간인 날짜는 언제인가요?
  2. Q2위도를 북위 70°로 옮기세요. 백야와 극야가 나타나는 날짜를 찾아보세요.
  3. Q3중국이 겨울일 때 호주는 왜 여름인가요?
  4. Q46월 동지에 해당하는 날짜에 내 위도에서 정오의 태양 고도를 계산한 다음, 여기서 확인해 보세요.

자주 묻는 질문

계절은 지구가 태양에 더 가까워져서 생기나요?

아니요. 실제로 지구는 1월 초에 태양에 가장 가까워집니다. 계절은 지축의 기울기 때문에 생기며, 이 기울기가 태양의 각도와 낮의 길이를 바꿉니다.

태양 직하점이란 무엇인가요?

정오에 태양이 바로 머리 위에 오는 곳입니다. 1년 동안 북회귀선과 남회귀선 사이를 이동합니다.

북극권은 왜 북위 66.56°에 위치할까요?

지축의 기울기를 90°에서 뺀 값입니다. 이 선의 북쪽에서는 6월 하지에 태양이 하루 종일 지평선 위에 있습니다.