【 실험 5 】달의 모양과 위치 변화 관찰
□ 목표 : 여러 날 동안의 달을 관찰하여 달의 모양과 위치 변화를 말할 수 있다.
□ 미리 생각해 보기
하룻밤 동안에 움직이는 달은 해와 별과 마찬가지로 지구의 자전 때문에 나타나는 현상이다. 지구가 서에서 동으로 24시간 동안 360°자전하므로 달은 1시간에 15°씩 동에서 서쪽으로 이동한 것으로 보인다. 여러 날에 걸쳐 달을 관찰하면 달의 모양은 조금씩 변하며 뜨는 위치도 다르게 된다. 이것은 여러 날 동안 지구의 공전도 있지만 달이 또한 지구 둘레를 공전하기 때문에 태양 빛을 받아 반사하는 면이 다르기 때문에 일어나는 현상이다.
□ 준비물 : 방위 표시된 TP용지(A3사이즈), 네임펜, 시계, 나침반
□ 활동 과정
① 방위표시가 된 TP용지를 남쪽으로 난 유리창에 눈높이 정도 위치가 되게 붙이고 두발을 놓고 관찰할 지점을 바닥에 표시해 둔다.
② 음력으로 초3일 되는 날부터 매일 7시경에 투명용지를 통해 보이는 달의 위치와 달의 모양을 네임펜으로 기록한다(비가 오거나 흐린 경우에는 생략한다).
③ 계속해서 보름이 될 때까지 기록해 나간다.
※ 관측 위치와 시각이 일정해야 함을 유의한다.
□ 과제 탐구
1. 달의 모양은 점차 어떻게 바뀌어 가는가? 왜 그럴까?
2. 어제 7시에 본 달의 위치에 오늘 달이 오는데 몇 분 정도가 걸렸는가?
달은 매일 평균 약 50분 정도씩 늦게 뜬다는데 사실로 확인했는가? 왜 그럴까?
3. 달이 뜬 위치는 매일 어떻게 달라지는가?
4. 달이 지평선으로 질 때의 모양은 뜰 때와 같은가?
□ 참고 자료
○ 초저녁인 7시경에 초승달은 해가 진 직후에 서쪽하늘에 모습을 보인다. 상현달은 남쪽하늘에 있게 된다. 보름달은 동쪽하늘에 있게 된다. 달의 모양이 보이는 것은 해의 빛을 반사시켜서 우리 눈에 보이는 것임을 잊지 말자.
초승달은 서쪽에 떠서 곧 서쪽 지평선 아래로 진다. 만화 등에서 한 밤중에 일어나는 일의 장면 배경으로 가끔 초승달이 있는 경우가 있는데 이는 잘못된 것이다. 상현달은 해가 진 직후 남쪽하늘에 있다가 자정쯤 서쪽 지평선으로 지게 되는데 이는 누워서 진다고 표현해야 되겠다.
보름달은 저녁에 떠서 이튿날 새벽 해가 뜨기 직전에 서쪽 지평선으로 진다. 그믐달은 저녁에 볼 수 없다. 새벽에야 동녘 하늘에 낮게 떠 있다가 곧 여명 속으로 사라진다. 또한 어느 날의 달의 모양은 서울이나 파리나 시간차만 있을 뿐 모양은 같다. 음력은 보름달에서 다음 보름달까지 약 29.5일 걸린다는 사실에 기반을 두어 만들어졌다. 그래서 큰 달은 30일, 작은 달은 29일로 두었다. 그런데 음력의 1년은 평균 354일(=29.5일×12월)로서 양력보다 11일 정도 짧다. 이렇게 될 경우 계절과 맞지 않게 되므로 윤달을 둔다. 음력 1일은 천문학적으로 달이 태양과 완전히 같은 방향에 있는 순간이 포함되는 날로 정한다. 그래서 간혹 날짜 경계인 밤 11시 59분이나 0시 1분에라도 음력 1일로 정해지게 될 때가 있어 보름인데도 달 모양이 완전한 원이 안될 때가 있다.
○ 달은 지구의 자전방향(서→동)과 같은 방향으로 약 27.3일을 주기로 지구를 공전한다. 따라서 달은 하루에 약 13°(=360°÷27.3)나 공전하게 된다. 이는 지구가 태양의 둘레를 도는 1°의 변화와는 상당히 큰 각도이다. 지구상에서 보는 달의 모양이 바뀌는 것은 당연한 이치다. 달은 천구 상에서 매일 약 13°씩 동진하므로 다음 날 우리가 달을 보려면 4분×13°=52분 늦게 된다. 왜냐하면 지구가 그만큼 더 동쪽으로 자전해야 하기 때문이다. 그러나 이것은 평균값이다. 지구의 공전궤도가 타원형이고, 달의 공전궤도도 타원형이기 때문에 공전속도가 일정하지는 않기 때문이다.
○ 왼쪽 그림을 살펴보자. 보름달을 볼 수 있는 지구의 위치는 저녁→자정→새벽이다. 초승달은 초저녁에 보이다가 지구 자전에 의해 자정 위치로 가는 중간에 지평선 아래로 지게 됨을 알 수 있다. 그믐달은 새벽녘에만 잠깐 볼 수 있다.
