과학(20414)
Ⅲ. 태양계
5. 달의 위상 변화
달의 위상 변화와 달 표면의 모습이 변하지 않는 까닭을 알아봅시다.
[생각열기]
여러분들은 밤하늘에서 밝게 빛나는 달을 본 적이 있을 것입니다.
하지만 달은 스스로 빛을 내지 않습니다. 빛을 내지 않는 물체는 우리 눈에 보이지 않습니다.
그렇다면 우리는 어떻게 달을 볼 수 있는 것일까요?
바로 태양 때문입니다. 달은 태양빛을 반사시켜요. 태양은 깜깜한 우주 공간에서 전등처럼 빛나고, 달은 이 빛을 반사시켜 빛나기 때문에 우리는 달을 볼 수 있습니다.
어제 밤하늘의 달을 보았나요? 어떤 모양이었나요?
여러분이 관찰한 달은 항상 같은 모양이었나요?
https://youtu.be/-dPq_zRAAOE
https://youtu.be/-Hld5qfiXHw
[탐구하기]
◎활동1 - 달의 모양이 변하는 이유는 무엇일까? https://cls.edunet.net/play/view.do?e=XCdeGhdRF
어제 밤하늘 어떤 달이 떴는지 알고 있나요?
매일 저녁 같은 시각에 달을 관찰하면 달의 위치가 서쪽에서 동쪽으로 조금씩 이동해 가는 것을 관찰할 수 있습니다. 그리고 달의 모양도 매일 조금씩 달라지고 있습니다. 약 한 달 후에는 다시 처음 봤던 모양과 위치로 돌아가는 것을 관찰할 수 있습니다.
이렇게 한 달 동안 밤하늘에서 달의 모양이 변하는 이유는 무엇일까요?
[달의 위상 변화 실험]
(Q)
스타이로폼 공, 머리, 갓이 없는 전등 각각의 재료는 무엇을 의미할까요?
(A)
갓이 없는 전등은 태양을 나타내고, 하얀 스타이로폼 공은 달을 나타낸다. 그리고 우리의 머리는 지구가 되어 달의 모양을 관측하게 된다.
(Q)
우리는 어떻게 달을 볼 수 있을까요? 달의 모양은 왜 바뀔까요?
(A)
달은 지구 주위를 도는 위성으로 스스로 빛을 내지 못하는 천체이다. 그 대신 태양빛을 받는 부분만 빛을 반사하여 우리 눈에 밝게 보인다. 이런 달이 지구 주위를 한 달에 한 번 공전하기 때문에 지구에서는 달이 빛나는 일부분만을 볼 수 있고, 한 달을 주기로 달의 위상이 변하는 것이다.
(Q)
지구의 위성인 달은 지구 주위를 공전합니다. 따라서 스타이로폼 공을 들고, 달의 공전 방향에 맞추어 시계 반대 방향으로 몸을 회전합니다. 시계 반대 방향으로 몸을 회전하다가 지구-달-태양 순으로 위치했을 때 지구에서 달은 어떤 모습으로 보일까요?
(A)
달이 이 위치에 있을 때 우리는 달의 빛나는 면을 볼 수 없다. 이때 달의 위치를 삭이라고 부른다. 우리는 삭의 위치에 달이 놓을 때를 음력 1일로 정하며, 밤하늘을 봐도 달이 없기 때문에 볼 수 없다.
(삭 : 음력 1일경, 달을 볼 수 없다)
(Q)
다시 천천히 시계 반대 방향으로 공전할 때 지구에서 본 달의 모습은 어떻게 보일까요?
(A)
달이 시계 반대 방향으로 좀 더 공전하면 달의 오른쪽 일부분부터 서서히 밝아지는 것을 볼 수 있다. 이때의 달을 초승달이라고 부르며, 보통 음력 3일~4일 경에 초저녁 즈음 서쪽하늘에서 관측할 수 있다.
(초승달 : 음력 3~4일경, 초저녁(서쪽 하늘))
(Q)
다시 천천히 시계 반대 방향으로 공전할 때 지구에서 본 달의 모습은 어떻게 보일까요?
(A)
달이 공전을 계속할수록 달의 빛나는 면은 점점 넓어진다. 그리고 달의 오른쪽 빛나는 면이 원의 절반일 때의 달을 상현달이라고 부른다. 보통 상현달은 음력 7일~8일경에 초저녁 남쪽 하늘에서 떠서 자정 즘에 서쪽하늘로 집니다.
(상현달 : 음력 7~8일경, 초저녁(남쪽 하늘) ~ 자정(서쪽 하늘))
(Q)
다시 계속해서 시계 반대 방향으로 공전해보겠습니다. 공전하다가 태양 - 지구 - 달 순으로 위치했을 때, 지구에서 달은 어떤 모습으로 보일까요?
(A)
달이 이 위치에 있을 때, 달 표면 전체의 절반 정도가 빛나는 모습을 볼 수 있다. 이때를 망이라고 하며 일반적으로 보름달이라 부른다. 보름달은 보통 음력 15일 경에 해진 후부터 해 뜨기 전까지 관측할 수 있다. 초저녁 동쪽 하늘에 떠서 해 뜨기 전 서쪽 하늘로 진다.
(보름달 : 음력 15일경, 초저녁(동쪽 하늘) ~ 새벽(서쪽 하늘))
(Q)
보름달의 모습을 지나 좀 더 공전해봅시다. 지구에서 달의 모습은 어떻게 보일까요?
(A)
지금부터는 달의 빛나는 부분이 점점 줄어드는 것을 볼 수 있다. 달의 빛나는 부분이 반대쪽으로 옮겨진 것이다. 이 위치에 달이 놓이게 되면 왼쪽이 빛나는 반달을 볼 수 있다. 이때의 달을 하현달이라고 부르며 보통 음력 22일에서 23일경 자정에 동쪽 하늘에서 보이기 시작하고 해뜨기 직전에는 남쪽 하늘에서 볼 수 있다.
(하현달 : 음력 22~23일경, 자정(동쪽하늘)~새벽(남쪽하늘))
(Q)
달을 더 공전시키면 어떻게 될까요?
(A)
달의 빛나는 왼쪽 일부만 보이게 된다. 우리는 이때의 달을 그믐달이라고 부른다. 그믐달은 음력 27일에서 28일 경에 해 뜨기 전 동쪽 하늘에서 관측할 수 있다.
(그믐달 : 음력 27~28일경, 새벽녘(동쪽 하늘)
(Q)
달을 더 공전시켜 봅시다.
(A)
달을 계속 공전시키니 지구 주위를 한 바퀴 다 돌아 다시 처음의 위치로 돌아왔다. 삭의 위치에 놓인 달이 지구 주위를 한 바퀴 돌아 다시 제자리인 삭의 위치에 놓일 때까지 걸리는 시간은 약 한 달이 되며 이때는 태양과 같은 위치에 놓였기 때문에 밤하늘에서는 달을 관측할 수 없다.
(삭 : 음력 30일경, 달을 볼 수 없다.)
매일 저녁 같은 시각에 달을 관찰하면 달의 모양과 위치가 달라지는 이유를 잘 이해했나요?
오늘 밤 밖에 나가 달을 관찰해보세요.
아마 한 달이 지나면 오늘 본 달과 같은 모양의 달을 또 볼 수 있을 것입니다.
[개념정리하기]
1. 달의 공전
1) 달의 공전 : 달이 지구 중심을 약 한 달에 한 바퀴씩 서쪽에서 동쪽으로 도는 운동
→ 달이 지구 주위를 공전하기 때문에 지구에서 보이는 달의 위치와 모양이 달라진다.
2) 달이 뜨는 시각이 매일 약 50분씩 늦어지는 까닭 : 지구가 한 바퀴 자전하는 동안 달은 지구 주위를 약 13° 공전하기 때문
→ 지구가 약 50분(≒ 13°/15° × 60분) 더 자전해야 달이 전날과 같은 곳에 위치하게 된다.
2. 달의 위치와 모양 변화
1) 초저녁에 보이는 달의 위치 변화
① 달의 위치 변화 : 매일 같은 시각에 달을 관찰하면 달의 위치가 서쪽에서 동쪽으로 이동
② 달의 모양 변화 : 음력 2일경에는 초승달로 보이다가 점점 커져서 음력 15일경에는 보름달이 된다. 이후에는 점점 작아져서 그믐달이 된다 → 음력 한 달 주기로 변화
2) 달의 공전과 모양 변화
달 표면의 절반은 항상 햇빛을 받아 밝지만, 달이 지구를 공전하기 때문에 지구에서 달을 보면 밝게 보이는 부분의 모양이 달라진다.
3. 달의 자전
1) 달의 자전 : 달이 자전축을 중심으로 약 한 달에 한 바퀴씩 서쪽에서 동쪽으로 도는 운동
2) 달의 자전 주기와 공전 주기(항성월)가 같음 : 달의 위상이 변하는 동안 지구에서는 항상 달의 같은 면만 보인다.
→ 달은 공전 주기와 자전 주기가 같아서(동주기자전) 달이 지구 주위를 한 바퀴 공전하는 동안 같은 방향으로 한 바퀴 자전하기 때문이다.
(출처 : 유튜브)
https://youtu.be/GoapLQoKySY
(출처 : 유튜브)
https://youtu.be/52iUqNjKL24
+참고자료
(출처 : 유튜브)
https://youtu.be/QfW8iLZlI9A
(출처 : 유튜브)
https://youtu.be/EwENK5ZwrtU
내용구성: 이수영(대구 덕화중 )