그림자 측정을 통한 관측지의 위치

목차

1. 관측 결과의 기록
2. 그림자 길이가 최소 될 때의 시각, 길이 및 방향각의 결정
3. 관측 지방의 위도와 경도의 결정
4. 관측 시각과 방위각에 따른 고도의 변화
5. 토의 및 결론

본문내용

때의 시각, 길이 및 방향각의 결정
(1) 관측시각과 그림자의 길이와의 관계
최소되는 시각
12:25
최소 길이
8.1 cm
(2) 방향각과 그림자 길이의 관계
최소되는 길이
8.1 cm
방향각
47°
(3) 고도와 방위각의 계산
관측번호
관측시간
고도(°)
방위각(°)
1
10:10
39.52
133.0
2
10:30
42.51
139.0
3
10:50
45.00
145.0
4
11:10
47.09
152.0
5
11:30
48.69
159.0
6
11:50
49.96
166.5
7
12:10
50.64
174
8
12:30
50.81
182
9
12:50
50.30
189
10
13:10
49.35
197.5
11
13:30
48.04
204.5
12
13:50
46.33
211
13
14:10
44.14
217.5
(4) 남중시각과 남중 고도의 결정
남중시각
12:25
남중고도
50.99°
3. 관측 지방의 위도와 경도의 결정
(1) 관측지 위도 결정
φ(관측지 위도) = 90° - h(태양의 남중고도) + δ(태양적위)
90-50.99-0.288385=38.721615
(2) 관측지 경도 결정
λ(관측지 경도) = 135° - 15° ( 균시차 + 남중시각 - 12 h )
135-15(0.13+12.42-12)=126.75
관측 일자
2006.10.24
태양 적위
-0.288385
균시차
7.82분
관측지 위도
약 38.72°
관측지 경도
약 126.75°
4. 관측 시각과 방위각에 따른 고도의 변화
(1) 시각에 따른 고도의 변화
(2) 방위각에 따른 태양의 고도 변화
5. 토의 및 결론
◎ 관측 과정에서 : 혹시나 측정이 잘못되면 다시 하기 위해서 관측용지를 복사해서 사용하였다. 측정 전날 이미 끝낸 친구들이 수영장 서쪽 면에서 하면 나중에 나무 그림자에 가린다고 알려주었다. 그래서 고심해서 장소를 정한 끝에 수영장 안에 자리를 잡았다. 10시부터 시작하려고 수영장 안에다가 용지를 다 붙여놓았는데 막상 측정을 하려고 하니 수영장 바닥이 기울어져 있는 것이 보였다. 아무래도 정확한 결과가 나오기 힘들어 보였다. 우여곡절 끝에 수영장 동쪽 면에 관측 용지를 다시 붙이고 10시 10분부터 관측을 시작하게 되었다. 다시 붙이는 과정에서 판과 종이는 잘 고정되었으나 바닥이 울퉁불퉁한 것을 고려하지 못해 점을 찍을 때 판이 눌려 그림자와 점이 어긋나는 현상이 발생했다. 결국 점을 찍을 때 판을 건드리지 않게 조심하면서 찍었는데, 나중에 다시 측정을 한다면 꼭 고정 상태를 확인해야겠다는 생각이 들었다.
◎ 분석 과정에서 : 처음에 그림자 길이를 잴 때에는 정밀하게 재지 않아 계산 값이 3도 이상 차이가 생겼다. 그래서 다시 한번 재면서 좀더 정밀하게 0.00센티 단위까지 나타내게 되었다. 각도기 사용도 신중하게 했다. 이 과정은 많은 집중과 노력을 필요로 했다. 그러나 또 태양의 적위 때문에 다시 한번 분석을 해야 하는 실수를 범하고 말았다. ‘-’값을 제대로 보지 않고 ‘+’값으로 계산을 해서 또 오차를 낸 것이다. 분석 과정에서 여러 번 오차를 만들면서 정밀한 측정과 계산의 필요성을 실감했다. 작은 오차였지만 서울을 저 멀리 떨어진 곳으로 만들 만큼의 위력을 가지고 있었던 것이다. 특히나 과학 분야에서는 이런 정확함이 생명이라는 것을 몸으로 직접 느끼면서 나중에 초등학교에서 지도할 때 아이들에게 정확함이 얼마나 중요한가에 대해 설명해 주어야겠다고 생각했다.
◎ 레포트 작성 과정에서 : 레포트를 작성하면서 가장 어려웠던 것은 그래프를 그리는 것이었다. 손으로 그릴까도 생각해 보았지만 좀더 정확함을 얻기 위해 컴퓨터로 작성하려고 했다. 처음 그려보는 그래프라 이런 저런 버튼을 눌러가면서 이해하는 재미도 쏠쏠했다. 처음에는 꺾은선 그래프로 모든 그래프를 작성해 보았다. 시간과 그림자 길이의 관계를 나타내는 그래프는 X축이 시간을 나타내는데, 내가 측정을 할 때 일정한 시간 간격을 두었기 때문에 문제가 없었다. 그러나 방향각이나 방위각이 X축에 오자 문제가 생겼다. 그래프 상의 눈금은 일정한데 여기에 내가 측정한 값을 넣으니 그래프 눈금은 일정한데 실제 값은 일정하지 않은 것이었다. 이 때문에 여러 그래프를 적용해 보았고, 분산 그래프를 사용하면 된다는 것을 알 수 있었다. 분산 그래프는 눈금의 간격은 일정하게 값을 입력할 수 있고, 내가 측정한 값의 좌표를 따로 입력해서 그래프에 나타낼 수 있다. 이번 레포트 작성은 지학 분야 뿐만 아니라 컴퓨터 관련 지식까지도 얻을 수 있었던 일석이조의 과제였다.
그림자를 분석하면서 알게 된 사실에 대해 간단히 정리해 보면, 태양이 남중할 때 까지 그림자가 계속 짧아지다가 남중 후에는 다시 길어지는 것을 알 수 있다.(그림1) 그리고 방향각이 증가할수록 그림자의 길이 앞에서와 같이 남중시점까지는 짧아졌다가 다시 길어진다.(그림2) 반면 태양의 고도는 시간이 지날수록 높아지다가 남중을 지나고부터는 낮아진다.(그림3) 마지막으로 방향각이 증가할 때에도 태양의 고도가 남중을 기점으로 높아졌다가 180도를 기준으로 낮아진다.(그림4) 그림자나 고도가 단순히 길고 짧음을 지나서 이 그래프들이 전부 대칭을 이루고 있다는 것도 주목할 만하다. 그림자의 운동이 태양이 실제로 움직이는 것과 매우 관련이 있음을 알 수 있는 부분인 것이다.
처음에 지학 과제를 받았을 때는 남중고도니 균시차 등에 관한 이야기를 듣고 어렵다고 느꼈고 잘 이해도 되지 않았다. 그러나 직접 위도와 경도를 구하는 과정에서 이런 용어들에 대한 개념도 잘 이해되고 그 과정도 확실히 알 수 있었다. 특히 균시차나 태양의 적위 같은 개념은 처음 알게 된 것이라서 매우 유익했다. 나는 수능 선택과목에 지학을 선택하였고 지학을 재미있어 했다. 그런데 내가 지학을 선택하라고 권해도 싫다는 아이들이 많았는데 대부분 외울 것이 많다는 이유를 들었다. 아마도 이론적으로도 어려운데 이해는 안되고, 이런 것들이 쌓이다 보니 단순히 외우는 암기과목이라는 편견이 생긴 것 같았다. 고등학교 때에도 이렇게 직접 실험해보고 그 원리를 알아갔더라면 아이들이 더 지학을 좋아했을 텐데 하는 아쉬움이 남았다.

키워드

지구과학,   태양의 그림자,   그림자 측정,   관측지의 위치,   고도,   위도,   경도,   방위각