지구과학 실험보고서 - 화성궤도 그리기

소개글

지구과학 실험보고서 - 화성궤도 그리기에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적----------------------3p

2. 실험 도구----------------------3p

3. 실험 과정----------------------4p

4. 실험 결과----------------------7p

5. 실험 결과 해석 및 느낀 점---------9p



참고문헌
부록

본문내용

-----4p
4. 실험 결과----------------------7p
5. 실험 결과 해석 및 느낀 점---------9p
참고문헌
부록
1. 실험 목적
1) 케플러가 화성의 공전 궤도를 구한 방법을 이해한다.
2) 화성의 공전 궤도가 타원임을 확인한다.
3) 화성의 공전궤도를 그리고 장반경과 이심률을 구할 수 있다.
2. 실험 도구
각도기, 자, 컴퍼스, 연필(샤프), 볼펜, A3용지
3. 실험 과정
① 종이 위에 반지름이 5Cm인 원을 그리고, 이 길이를 지구의 공전궤도로 삼는다.
② 임의의 방향에 춘분점이 있다고 가정하고, 태양에서 춘분점을 잊는 선을 그린다.
③ 춘분점과 태양 사이의 각을 이용하여 지구의 위치 E를 잡는다.
④ 태양과 화성상이의 각을 이용하여 화성이 있는 방향으로 직선을 긋는다.
⑤ 같은 방법으로 E'의 위치를 정한 후 화성 방향으로 직선을 그어 두 직선이 만나는 점에 있는 화성의 위치에 M이라 표시한다.
⑥ 반복하여 화성의 나머지 6개 지점의 지점을 구한 후, 이점들을 연결하여 화성의 공전궤도를 만든다.
⑦ 연결된 화성의 공전궤도에서 중심과 가장 가까운 점을 잡고 그 점을 근일점으로 삼는다.
⑧ 근일점과 원일점을 선으로 잇고 이 선을 2등분 한다.
⑨ 2등분한 선을 a로 놓는다.
⑩ 근일점과 원일점 사이의 중심점과 원의 중심점의 거리를 b로 놓는다.
⑪ 위에서 찾은 값을 토대로 장반경과 이심률을 계산한다.
※. 유의할 점
1) 티코 브라헤의 측정값으로 화성, 지구, 태양의 위치를 표시 할 때 춘분점과 태양 사이의 각, 태양과 화성사이의 각이 + 방향인지 - 방향인지 고려하여 표시하도록 한다.
+방향
-방향
2) 타원
두 초점으로부터 거리의 합이 일정한 점의 자취. 즉,
이심률 : 타원의 모양을 결정해 주는 수치
㈀ 타원의 긴 반지름(a)
㈁ 이심률 (e)
( b : 타원의 넓은 반지름 )
(e = 0 : 원, e = 1 : 포물선, e > 1 : 쌍곡선, 0 < e <1 : 타원 이심률이 클수록 납작하다.)
※ 참고 자료 - 화성, 지구, 태양의 위치
화성
지구
관측일
춘분점과
태양사이의 각
태양과
화성사이의 각
M1
El
1969. 7. 28
124.8°
119.6°
E1'
1971. 6. 15
83.3°
234.5°
M2
E2
1971. 9. 16
172.5°
139.8°
E2'
1973. 8. 3
130.5°
-105.1°
M3
E3
1973. 11. 4
221.4°
-192.9°
E3'
1975. 9. 22
178.4°
-99.0°
M4
E4
1975. 12. 24
271.5°
-193.4°
E4'
1977. 11. 10
227.5°
-102.1°
M5
E5
1978. 2. 11
321.9°
-207.2°
E5'
1979. 12. 30
277.7°
-114.2°
M6
E6
1980. 4. 1
11.4°
134.6°
E6'
1982. 2. 17
328.8°
-129.8°
M7
E7
1982. 5. 21
59.6°
121.3°
E7'
1984. 4. 7
17.4°
220.8°
각도기는 180°까지 있으므로 180°가 넘어가는 각은 360에서 뺀 값으로 실험.
(부호에 유의 할 것)
4. 실험 결과
① 화성의 공전 궤도 모양
② 화성의 공전 궤도 장반경?
a = 7.625cm
b = 0.8cm
5 cm : 1(Au) = 7.625 cm : x (Au)
x(장반경) = 1.525(Au)
③ 화성의 공전궤도 이심률?
a = 7cm
b = 0.6cm
④ 오차계산
상대오차 =
장반경의 오차
알려진 값 : 1,52(Au)
실험 값 : 1.4(Au)
%
이심률의 오차
알려진 값 : 0.09
실험 값 : 0.06
%
표1. 화성공궤도 요소==========
궤도 장반경
궤도 이심률
알려진 값
(윤홍식 외, 2010, 우주로의 여행1, p.49)
1.52(Au)
0.09
실험값
1.4(Au)
0.06
오차
7.894%
33.333%
5. 결과 해석 및 느낀 점.
난 실험 전에는 지구의 공전궤도나 태양계에 있는 행성들의 공전궤도는 모두 원 인줄 알고 있었다. 그런데 이번 기회에 직접 화성의 공전궤도를 그려보니 실제 화성 공전궤도가 원이 아님을 알 수 있었다. 내 예상과는 다르게 타원모양에 가까웠다. 자와 컴퍼스, 각도기를 여러 번 사용해서 그림을 그리다보니 정밀하게 하지 못해 오차가 컸지만, 직접 내 손으로 그려 봄으로써 옛날 케플러가 해냈던 생각을 조금이나마 이해할 수 있었다. 우리는 겨우 7번 측정해서 궤도를 그렸지만, 케플러 같은 경우에는 수백 번 수천 번을 측정했다고 한다. 과학자가 자신이 목표하는 바를 이루기 위해 노력하는 모습이 인상 깊게 다가왔다. 지금까지는 고등학교에서 이론위주의 수업. 즉 암기하고 문제 푸는 식의 수업에 익숙해있어서 그런지 처음 실습을 할 때에는 낯설게 느껴지는 부분도 많았다. 일일이 수작업으로 하다 보니 시간도 오래 걸려서 불평불만이 많았지만, 내 자신이 해봤다는 것 하나만으로도 이론으로 얻을 수 없는 것들을 많이 얻은 것 같다는 생각이 들었다. 앞으로도 천문현상에 대한 실습을 자주하면 추상적이어서 다가가기 어려웠던 과목인 지구과학을 좀 더 쉽게 이해할 수 있을 것 같다.
참고 문헌
책
윤홍식 외 역 (2010), 우주로의 여행(by Fraknoi, Morrison, Wolf, 1997, Voyages through the universe), 서울: 청범출판사
이시우, 안병호 (1997). 태양계 천문, 서울: 서울대학출판부
조재성, (2003). 우주로 가는 항구, 서울: 가람기획
사이트
http://haneul.cnu.ac.kr/web/web11/physics/kepler_law.htm#first
http://blog.naver.com/slam_tank?Redirect=Log&logNo=58484161
http://library.thinkquest.org/C005811/k-2-1-3.htm
http://www.edunet4u.net/student6/self/new/etc/list_etc.jsp?schl=midl&grade=1&subj=01sci&term=2&circle=1&left_su=1

키워드

케플러,   화성의 공전 궤도,   장반경,   이심률