● 대기의 길이가 달라지더라도 태양 고도는 달라지지 않는다. (막대기가 길어지면 그림자의 길이도 같은 비율로 길어지기 때문)
● 학교 수업시간 따라 측정 시간 간격 조정할 수 있으나,
● 12시 30분경에는 태양이 남중하기 때문에 반드시 측정
● 기온은 실내에서 측정?
● x. 백엽상의 온도계나 기상청의 자료 이용
▶ 태양 고도를 보다 정확하게 측정하기 위한 방법
① 수수깡이 휘어지지 않도록 실을 세게 잡아당기지 않는다.
② 각도기의 중심점에 구멍을 뚫은 뒤 실을 넣어 측정한다.
③ 바닥이 편평한 곳에서 측정한다.
백엽상이 없을 경우
기상청 자료 이용/그늘진 나무의 1.5m 높이에 온도계를 걸어 두고 측정
실제로는 태양이 지구와 멀리 떨어져 있음->
태양으로부터 오는 빛은 모두 평행.학생들이 태양을 일반 전등과 같은 점광원으로 인식하지 않도록 주의. 면광원임.
● 지구의 자전으로 인해 태양고도는
● 하루 동안 계속 변하게 됨.
- 태양 고도는 오전에
- 높아지기 시작하여 낮 12시 30분경에 가장 높고 오후에 낮아짐.
태양 고도가 높아질수록 그림자 길이는
짧아지고, 기온은 높아진다.
▶ 태양 고도가 가장 높은 때와 기온이 가장 높은 때는 시간적 차이가 있음▶ (약 2시간 차이)
태양고도가 높을 때 지표면이 많이 데워지는데, 데워진 지표면에 의해 기온이 높아지는데 시간이 걸리기 때문 ⇒ 기온은 태양 고도보다 늦게 높아진다.
● 하루 중 태양이 가장 높을 때의 고도 (남쪽하늘에 있을 때 고도가 가장 높기 때문에
● 태양의 남중 고도
▶ 태양이 남중할 때 그림자가
▶ 가장 짧으므로, 남중고도는 그림자가 가장 짧을 때 측정할 수 있음.
- 계절에 따른 태양의 남중 고도
- 겨울 < 봄. 가을 < 여름
절기를 사용한 까닭
1년 동안 태양의 위치가 일정한 간격으로 나타나기 때문. 학생들에게는 절기 용어가 어려울 수 있어 날짜만 제시.
절기는 양력 날짜! 해마다 하루 정도 차이 날 수 있음.
우리나라에서 태양이 남중하는 시각
12시 30분경
- 태양이 적도면과 이루는 각
적위
★ 태양의 남중고도 구하기
- 90° - 그 지방의 위도 + 태양의 적위
- 태양의 적위:
- 춘분, 추분일 때 0°, 하지일 때 +23.5°, 동지일 때 –23.5°
- 태양의 위치에 따라(양력) 한 해를 스물넷으로 나눈 것→ 계절의 변화, 농사일, 날씨의 변화와 같은 생활정보를 보다 정확히 알 수 있음
- 절기
- 태양의 남중고도는 날마다 조금씩 변하기 때문에 태양 고도가 가장 높은 때와 가장 낮을 때를 보다 명확하기 구분하기 위한 ( )의 개념이 필요
절기
(태양의 고도가 가장 높을 때: 하지, 가장 낮을 때: 동지)
-절기와 절기 사이는 보통 15일이지만, 경우에 따라 14일이나 16일이 되기도 함 :
지구가 태양 주위를 15 이동하는 데 걸리는 시간이 조금씩 다르기 때문. 달력을 보면 해마다 절기의 날짜 조금씩 다름->지구의 1년이 정확히 365일이 아니기에. 365일 5시간 48분을 고려하여 윤년을 넣다 보니 날짜가 해마다 조금씩 달라짐
(음력:3년 1번 윤달
양력:4년 1번 윤년)
● 해가 뜨고 진다는 표현은 태양이 지구 주위를 돌고 있다는 오개념을 줄 수 있음
● 태양이 보이기 시작하는 시간, 보이지 않게 되는 시각으로 표현
- 태양의 남중 고도가 높을수록
- 낮의 길이가 길어진다.
▶ 계절에 따라 낮과 밤의 길이가 달라짐.
- 낮의 길이가 가장 긴 때: 여름, 낮의 길이가 가장 짧을 때: 겨울
▶ 월별 낮의 길이 그래프의 모양은 월별
▶ 태양의 남중고도 그래프와 비슷
● 계절에 따라 낮과 밤의 길이 변화, 남중고도 변화가 생기는 이유
1.- 지구 자전축이 공전 궤도면에 대해서 기울어진 채 공전하기 때문
2.- 지구의 위도에 따라서 달라진다.
- 위도가 낮을수록 계절별 낮과 밤의 길이 차이가 적다. 적도에서는 약 12시간으로 계절별 차이가 거의 나지 않음. 춘분과 추분에는 어디에서나 낮과 밤의 길이는 약 12시간으로 거의 비슷해짐. (계절변화 뚜렷하려면 위도 높아야)
- 태양의 남중고도에 따른 기온 측정하기
독립 변인-전등의 기울기
(태양의 남중 고도)
통제변인-전등과 알코올 온도계 사이의 거리
(태양과 지구 사이의 거리)
온도계 모래에 꽂는 깊이
측정 시각 등
전등-
전등의 기울기-
모래-
태양
태양의 남중고도
지표면
● 전등 낮게 설치
전등 높게 설치
● 태양의 남중고도가 낮을 때(겨울), 전등 높게 설치: 태양의 남중고도가 높을 때(여름
남중고도 측정 유의점
( )알코올 온도계 사용
( )로 실험할 경우 오랫동안 실험하여도 온도 변화가 거의 나타나지 않음
같은 측정 범위 가지는
백열전구x. 열전구
- 전등의 기울기가 클 때
- 모래의 온도가 더 높아짐
▶ 계절에 따라 기온이 달라지는 이유
- 계절에 따라 태양의 남중 고도가 달라지기 때문에 기온이 달라진다.
- 태양의 남중 고도가 높을수록 기온이 높다.
● 전등과 온도계 사이의 거리는 변화가 거의 없다는 것을 강조하여
● 태양과 지구 사이의 거리는 기온 변화에 큰 영향을 주지 않음을 인식하도록 함.
★ 오개념★
① 기온 차는 태양과 지구 사이의 거리 때문이다.
① 기온의 변화에 영향을 주는 것은 태양의 남중 고도 변화이다. (지구의 공전궤도가 타원형이므로 지구와 태양 사이의 거리는 계절마다 조금씩 달라지지만 여름일 때 지구와 태양 사이의 거리가 가장 멀다.)
① 계절에 따라 태양의 온도가 변화하기 때문이다?
① 태양의 표면 온도는 계절에 따라 차이가 거의 없다
★ 태양의 남중 고도와 태양 에너지 양
● 계절에 따른 태양의 남중 고도 변화는 세 가지 요소에 의해 지표면에 도달하는 에너지의 양에 영향을 줌
① 태양이 머리 위로 높이 떠 있을 때 단위 면적당 태양에너지 양이 많다.
고도가 낮아지면 태양광선이 넓게 퍼져 지표면에 도달하는 태양 복사가 약해짐
② 태양의 남중 고도가 높을수록 낮의 길이가 더 길어진다.
태양 에너지를 받는 일조 시간이 더 길어지기 때문에 지표면에 도달하는 에너지의 양이 많아짐.
-남중고도 높은 여름:낮의 길이 길어짐->지표면에 도달하는 태양 에너지 많음
③ 태양고도는 태양광선이 대기를 통과하는 두께를 결정한다. (영향미비)
고도가 낮아져 태양 빛의 경로가 길어질수록 대기에 의해 더 많이 흡수되거나 반사되어 우리 눈에 덜 들어옴.
-알코올 온도계가 모래에 너무 깊이 꽂혀있을 경우
온도 변화가 잘 나타나지x.
알코올 온도계의 액체샘과 전등 사이의 거리가 서로 다를 경우
전등의 기울기보다 전등과 액체샘 사이의 거리에 더 영향을 받을 수 있다.
전등에서 나오는 빛이 알코올 온도계의 액체 샘을
중심으로 비추지 않으면 온도 변화가 잘 x
실험에서 사용하는 전등은 150W 열 전구 (적외선 전구)이다. 일반 백열전구로 실험을 할 경우에는
오랫동안 실험을 하여도 온도 변화가 거의x.
실험실의 실내 온도가 너무 뜨겁거나 차가울 경우에
두 알코올온도계의 온도 차이가 잘 x.
계절 변화 이유
● 지구의 자전축이 기울어진 채 공전→ 태양의 남중고도가 달라짐→ 기온 변화, 낮의 길이 변화→ 계절의 변화
태양과 지구 사이의 거리
지구는 타원 궤도로 태양 주위를 공전->계절에 따라 조금씩 거리에 차이. 하지만
그 거리 차이는 연중 평균 거리에 비하면 미미
태양 남중고도 실험 독립변인, 통제변인
독립-지구의의 자전축 기울기
통제-전등과의 거리, 측정 지점 등
통제-
태양 남중고도 실험 ① 태양 고도 측정기를 지구의의 우리나라에 붙임
① (tip.전등은 태양 의미. 태양 고도 측정기에 있는 관측자 모형:지구에 있는 관측자(지구관찰관점)
남중고도실험-① 시간판의 낮 12시가 전등을 향하도록 함
낮 12시가 지구의 관측자를 기준으로 태양이 남중할 때이기 때문
남중고도실험-전등을 켜고 지구의를 자전시킴
→ 지구의를 돌리면서 관측자 모형의 그림자가 어떻게 변하는지 확인 (하루 동안의 태양 고도와 그림자 길이가 어떻게 변하는지 확인 가능)
실험-① 그림자 길이가 가장 짧아졌을 때의 남중고도를 측정
① (관측자 모형의 그림자 끝이 위치한 곳의 각도 측정)
① 지구의를 자전시키며 태양 고도 측정기에 있는 관측자 모형의 머리 부분에 불빛이 보이기 시작하는 시각과 불빛이 보이지 않게 되는 시① 각(낮의 길이)을 시간판을 사용하여 측정
① tip.관측자 모형의 머리 부분에 전등 빛이 비치기 시작할 때:태양이 보이기 시작할 때. 관측자에게 전등 빛이 처음 보이기 시작할 때와 보이지 않게 될 때의 기준은 관측자 모형의 머리 부분으로 함)
① 지구의를 공전시키며 가, 나, 다, 라 위치에서 남중고도와 낮의 길이를 측정, 시간판은 전등이 향한 쪽이 낮 12시가 되도록 계속 맞춰 붙임 (전등의 높이=
① 태양 고도 측정기와 같은 높이. 전등이 지구의와 너무 가까이 있을 경우에는 실험 결과 다르게 나타날 수 있음)
실험결과
자전축 수직
자전축 기울였을때
수직-태양의 남중 고도, 낮의 길이 변화 X
= 계절의 변화 X
기울여-태양의 남중 고도, 낮의 길이 변화 O
= 계절의 변화 O
▶ 지구의 자전축만 기울어져 있고, 지구가 공전하지 않는다면?
- 낮과 밤의 변화만 생기고 계절은 변하지 않는다.
⇒ 지구의 자전축이 공전 궤도면에 대해 기울어진 채 태양 주위를 공전하기 때문에 계절이 변화한다. ★
▶ 남반구의 계절 알아보기
- 남반구는 우리와 반대 (남반구에서 태양의 남중고도가 가장 높을 때 남반구에서는 가장 낮음)
★ 북반구의 계절
- 하지(6.22)에 북위 23.5°를 태양이 수직으로 비춤→
- 북반구가 남반구보다 많은 태양에너지를 받게 됨
북반구 - 추분(9.22)에 적도 바로 위를 태양이 비춤
->
- 남극과 북극을 제외한 지구 모든 지역의 낮과 밤의 길이가 거의 비슷
북반구 - 동지(12.22)에 남위 23.5°를 태양이 비춤→
- 남반구가 북반구보다 많은 태양 에너지를 받게 됨
남반구의 계절
6월 21일경에는 남반구는 북반구와 전혀 다른 계절. 남반구는 밤이 가장 길고 태양의 남중 고도는 가장 낮음
계절의 변화와 태양과 지구 사이의 거리
계절의 변화에 큰 영향 주지 못함
해시계:
태양의.일주운동으로 생기는 그림자의 길이(절기)와 위치변화(시각) 이용하여 시각 알 수 있게 만듦.
카페
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