지구과학 · 천문·우주 / 원리와 탐구
자전축과 계절 실험 해설
계절의 주된 원인은 지구와 태양의 거리 변화가 아니라 자전축 기울기에 따른 일조 조건의 변화입니다. 축 기울기·위도·공전 위치를 바꾸며 낮의 길이와 태양 고도를 비교합니다. 남반구와 북반구에서 반대 계절이 나타나는 까닭을 같은 모형으로 설명해 보세요.
어떤 원리인가요?
축 기울기가 일조의 계절차를 만들어요. 두 반구는 반대 계절이며 극지에서는 해가 지지 않거나 뜨지 않을 수 있어요.
핵심 관계
h=90−|φ−δ| · cos H=−tan φ·tan δ
이렇게 관찰해 보세요
- 자전축은 공전 내내 공간에서 같은 방향을 유지해요. 위도·기울기·위치를 조절하며 두 반구의 낮 길이를 살펴봐요.
- 북위 37.5°에서 하지·동지·춘분을 기록하고 남중 고도와 낮 길이를 비교해요.
- 축 기울기만 0°로 바꾼 조건과 북위 70° 하지의 백야 조건을 기록해요.
결과를 읽는 기준
북위 37.5°·기울기 23.5°인 하지의 남중 고도는?
하지 태양 적위 δ=23.5°이므로 90−|37.5−23.5|=76°예요. 같은 때 남위 37.5°는 29°예요.
모형의 범위와 한계
원궤도와 고정 자전축을 가정해요. 대기 굴절·태양 원반 크기·지형·궤도 이심률은 생략해요. 음수 남중 고도는 태양이 지평선 아래임을 뜻해요. 0° 기울기에서 극점은 태양 중심이 지평선을 따라가므로 낮 길이를 경계 관례인 12 h로 표시해요.