Ⅰ 하나뿐인 지구 1. 지구의 탐구 지구의 탐구 1. 지구과학의 학문적 특징 ⑴ 탐구 대상의 시간적, 공간적 규모가 매우 다양하다. ⑵ 지구과학의 연구 대상은 직접 실험으로 재현하기 어려운 경우가 많다. 관찰, 시뮬레이션, 모형실험을 많이 사용한다. 귀납적 탐구 방법을 많이 사용한다. ⑶ 통합적인 학문의 특성을 갖는다. ⑷ 국제적인 협력이 필요하다. ⑸ 지역적인 특성을 갖는다. 지구과학에 관련된 사물이나 현상들이 특정 지역에 한정되어 나타나는 경우가 많다. ⑹ 탐구 대상들은 현재에도 끊임없이 변화한다. 2. 지구과학과 관련된 문화유산 3. 귀납적 방법과 영역적 방법 ⑴ 귀납적 방법 1 경험이나 관찰된 사실을 바탕으로 일반적인 법칙을 밝혀 결론을 도출해 내는 방법 2 지구과학에서 많이 사용 ⑵ 연역적 방법 : 문제 인식 가설 설정 탐구 설계 및 수행 자료 해석 결론 도출 및 일반화 - 1 -
2. 지구의 구성 대기권 1. 대류권, 성층권, 중간권, 열권 ⑴ 대기권을 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 구분하는 기준 : 기온 ⑵ 대류권(지표면 ~ 약 11km) 1 불안정, 대류 현상, 기상 현상 2 높이 올라 갈수록 기온이 낮아지는 이유 : 지표 복사 에너지 량이 감소하기 때문 3 대류권 계면의 높이 : 저위도 > 고위도, 여름 > 겨울 대류권 계면에서의 기온 : 저위도 < 고위도, 여름 < 겨울 ⑶ 성층권(약 11km ~ 50km) 1 안정, 대류 현상 없음, 기상 현상 없음 - 비행기 항로로 이용 2 성층권에서 높이 올라갈수록 기온이 높아지는 이유 : 오존층이 태양광선 중 자외선을 흡수하기 때문 ⑷ 중간권(약 50km ~ 80km) : 대류 현상은 있으나 수증기가 부족하기 때문에 기상 현상은 없다. ⑸ 열권(약 80km 이상) : 대기가 희박하여 낮과 밤의 온도차가 매우 크다. 2. 균질권, 비균질권 ⑴ 대기권을 균질권, 비균질권으로 구분하는 기준 : 평균 분자량 ⑵ 균질권(지표면 ~ 약 100km) : 대류권, 성층권, 중간권, 열권 일부 공기 분자들의 충돌에 의한 혼합 작용이 활발하여 대기의 성분비가 일정 ⑶ 비균질권(약 100km 이상) : 열권 대기가 희박하여 공기 입자의 충돌이 잘 일어나지 않아 확산작용이 활발하여 높이 올라갈수록 가벼운 기체의 부피비가 증가 3. 태양복사와 지구복사 ⑴ 태양복사 : 가시광선(파장 범위 :0.4μm~0.74μm)이 가장 많은 양을 차지한다. ⑵ 지구복사(=지표복사) : 주로 적외선 4. 지구의 태양복사에너지 흡수 ⑴ 가시광선 : 대부분 대기권을 통과하여 지표면에서 흡수 ⑵ 자외선 : 성층권에 있는 오존층에서 거의 다 흡수 ⑶ 적외선 : 대류권에 있는 수증기, 이산화탄소에 의해 흡수되고 일부는 지표면에서 흡수 5. 지표복사에너지(=적외선) 흡수 대부분이 대류권의 CO 2와 H 2O에 흡수되고(온실효과) 파장이 8μm~14μm 사이인 적외선은 대기를 뚫고 대기권 밖으로 방출 - 2 -
3. 지구 환경의 상호작용 물, 탄소, 암석의 순환 ⑴ 물의 순환 1 에너지원 : 주로 태양복사에너지 2 대기, 해수, 대륙이 각각 흡수한 물의 양 = 대기, 해수, 대륙이 각각 방출한 물의 양 3 대기 : 증발량 = 강수량 4 해양 : 증발량 > 강수량(증발량 = 강수량 + 육지로 부터 흘러온 물의 양) 5 대륙 : 증발량 < 강수량(증발량 + 육지로 부터 흘러온 물의 양 = 강수량) 6 증발량 : 대륙 < 해양 7 강수량 : 대륙 < 해양 해양에서 대기를 거쳐 육지로 이동한 물의 양 = 육지에서 해양으로 이동한 물의 양 = 육지에서 강수량-증발량 = 해양에서 증발량-강수량 ⑵ 탄소의 순환 1 에너지원 : 주로 태양복사에너지, 지구내부에너지 2 지구상의 탄소 분포 a 암권에 대부분의 탄소가 분포 b 대기권(이산화탄소, 일산화탄소), 수권(탄산 이온, 탄산수소 이온), 암권(석회암, 화석연료), 생물권(유기물)에 다양한 형태로 존재 3 대기권의 탄소(이산화탄소)가 증가하는 과정 a 생물권과의 상호작용 : 호흡 b 암권과의 상호작용 : 화석 연료의 사용, 석회암의 용해, 화산 활동 증가 c 수권과의 상호작용 : 해수에 용해된 탄소(용존 탄소)의 감소, 수온 상승 4 대기권의 탄소(이산화탄소)가 감소하는 과정 a 생물권과의 상호작용 : 광합성 b 암권과의 상호작용 : 화석 연료 생성, 석회암의 생성, 화산 활동 감소 c 수권과의 상호작용 : 해수에 용해된 탄소(용존 탄소)의 증가, 수온 하강 ⑶ 암석의 순환 1 에너지원 a 퇴적암 생성 과정(풍화, 침식, 운반, 퇴적물, 고화작용) : 태양복사에너지 b 화성암, 변성암 생성 과정(변성작용, 마그마, 결정작용) : 지구내부에너지 2 마그마에서 기권으로 이동하는 성분 : 이산화탄소, 수증기 3 마그마에서 수권으로 이동하는 성분 : 염소기체 - 3 -
4. 지구의 생성 과정 1. 원시지구의 생성 과정 ⑴ 미행성 충돌 마그마 바다 맨틀과 핵의 분리 원시지각 형성 원시바다 형성 ⑵ 미행성 충돌에서 마그마 바다 형성 과정 : 지구 표면 온도 증가 ⑶ 마그마 바다 형성 과정 이후 : 지구 표면 온도 감소 ⑷ 원시바다 형성 과정까지 지구의 질량과 크기 증가 ⑸ 원시바다 형성 이후 지구의 질량과 크기 현재 상태 유지 2. 원시대기와 현재대기 성분 비교 ⑴ 현재대기보다 원시대기에 많은 성분 1 이산화탄소 : 대부분 바다에 녹아 들어간 후 탄산칼슘으로 침전되어 석회암을 형성 2 수소 : 가벼워서 지구 중력권을 벗어나 우주 공간으로 빠져 나갔다. 3 암모니아, 수증기 : 태양 에너지에 의해 광분해 되었다. 4 메탄 : 수증기에서 분해된 산소와 반응하여 이산화탄소와 수소를 만들었다. ⑵ 원시 대기보다 현재 대기에 많은 성분 1 산소 원시 대기에는 존재하지 않았으나 약 27억 년 전부터 바다에 나타난 해조류가 광합성 을 하면서 대기에 공급되었고, 산소가 많아짐에 따라 자외선에 의해 분해되어 고생대 중기에 오존이 만들어졌다. 2 아르곤 : 암석 속에 있는 칼륨의 핵 붕괴 과정에서 생성되었다. ⑶ 원시 대기와 현재 대기의 양이 비슷한 성분 : 질소 - 4 -
5. 지질시대 1. 지질시대 구분 ⑴ 지질 시대 구분 단위 : 이언 > 대 > 기 > 세 1 선캄브리아대(하데스대, 시생대, 원생대) : 약 46억 년 전 ~ 약 5억 4천 2백만 년 전 2 고생대 : 약 5억 4천 2백만 년 전 ~ 2억 5천 1백만 년 전 3 중생대 : 약 2억 5천 1백만 년 전 ~ 6천 5백 5십만 년 전 4 신생대 : 약 6천 5백 5십만 년 전~ 1만 년 전 ⑵ 지질 시대 구분 기준 1 대규모의 지각 변동(부정합) 2 생물계의 급변(표준 화석) 2. 표준화석과 시상화석 ⑴ 표준화석 1 표준화석 조건 : 생존 기간이 짧고 분포 면적은 넓어야 한다. 2 지질 시대 구분 기준, 지층의 생성 순서 판단 에디아카라 동물군 : 고생대 이전 ⑵ 시상화석 1 시상화석 조건 : 생존 기간이 길고 분포 면적은 좁아야 한다. 2 고생물이 살던 당시의 환경 판단 3 고사리 : 온난 습윤한 기후 4 산호 : 수온과 염분이 높은 얕은 바다 3. 퇴적구조 ⑴ 사층리, 연흔, 건열 : 수심이 얕은 환경 ⑵ 점이층리 : 수심이 깊은 환경 - 5 -
4. 지질시대의 수륙 분포 ⑴ 판게아(고생대말에서 중생대초) 고생대 전기에는 대륙이 대부분 적도 부근에 흩어져 있었고, 후기에는 모든 대륙이 하나로 모여 초대륙인 판게아가 형성되었다. 1 판게아가 형성된 시기 :약 3억 년 전 2 삼엽충, 푸줄리나 화석 산출 3 양치식물 번성 4 파충류, 겉씨식물 출현 5 인도는 남극대륙의 일부 6 기후는 전체적으로 온난하였지만, 후기에 빙하기가 있었다. 7 고생대말에 많은 생물이 멸종한 원인 : 판게아 형성 ⑵ 대륙이 이동을 시작(중생대 중기) 1 약 2억 년 전 2 공룡, 암모나이트 화석 산출 3 파충류, 겉씨식물 번성 4 대서양, 안데스 산맥, 로키산맥 형성 5 인도가 남반구에 위치. 6 기후는 온난하였고, 빙하기가 없었다. 7 중생대 말에 많은 생물이 멸종한 원인 : 운석(소행성) 충돌, 화산 활동 ⑶ 현재와 같은 수륙 분포 1 화페석(3기), 매머드(4기) 2 포유류, 속씨식물 번성 3 히말라야 산맥, 알프스 산맥 형성 4 인도가 북반구에 위치 5 제3기는 온난하였지만 4기 때 4번의 빙하기와 3번의 간빙기가 있었다. - 6 -
5. 지구의 기후 변화 1. 지질시대 빙하기 ⑴ 고생대 : 대체로 온난하였으며 판게아가 형성된 후기에 빙하기가 있었다. ⑵ 중생대 : 온난하며 빙하기가 없었다. ⑶ 신생대 : 3기는 온난했고, 4기에 4번의 빙하기와 3번의 간빙기가 있었다. 2. 화산활동과 기후변화 ⑴ 화산 활동에 의해 방출된 이산화탄소 : 기온 상승 ⑵ 화산 활동에 의해 방출된 화산재 : 기온 하강 ⑶ 화산 활동 후에 지표 부근의 평균 기온은 하강하고, 성층권의 기온은 일시적으로 상승한다. 3. 지구온난화 ⑴ 빙하 면적 감소 해수면 높이 증가, 육지면적 감소, 지표면의 알베도(반사율) 감소, 표층염분 감소 ⑵ 증발량 증가 태풍의 발생 빈도 증가 ⑷ 강수량 증가 ⑷ 사막화 현상 ⑸ 지표 부근 평균 기온 하강 : 화산재, 황사, 대기 중 먼지양의 증가 4. 사막화 현상 ⑴ 원인 대기 대순환의 변화 등 자연적인 원인과 삼림 훼손, 과잉 방목 등의 인위적인 원인 ⑵ 영향 식생 파괴, 토양 침식 등에 의해 식수와 식량이 부족해지고 황사 현상이 심해진다. ⑶ 대책 : 삼림 면적 확대 5. 오존층 파괴 ⑴ 원인 CFC가 성층권까지 올라가서 자외선에 의해 생성된 염소 원자가 오존층을 파괴 ⑵ 영향 1 지상에 도달하는 자외선의 양이 증가하여 대류권 오존량 증가 2 식물의 광합성 활동 저하 3 피부암 백내장 유전자 변형 증가 6. 위도와 계절에 따른 기온 변화 ⑴ 위도나 계절에 따른 기온 변화 : 태양복사 에너지량의 차이 ⑵ 높이에 따른 기온 변화 1 대류권 : 지표복사 에너지량(=적외선) 2 성층권 : 태양복사 에너지량(자외선) 태양의 고도 차이 - 7 -
7. 지구 기후 변화의 천문학적 요인 ⑴ 공전 궤도 이심률의 변화 공전 궤도이심률이 작아지면 근일점에서는 지구가 현재보다 태양과 더 멀어지고, 원일점에서는 지구가 현재보다 태양과 더 가까워지게 된다. 이심률이 작아질수록 근일점에서의 기온은 낮아지고, 원일점에서의 기온은 높아진다. 이심률이 작아질수록 우리나라는 기온의 연교차가 커진다. ⑵ 지구 자전축 경사각(기울기)의 변화 지구 자전축의 경사각이 커질수록 계절 변화가 뚜렷해져, 기온의 연교차가 커진다. ⑶ 세차 운동 1 지구 자전축이 약 26,000년을 주기로 팽이처럼 회전하면서 경사 방향이 바뀌는 운동 2 현재 : 북반구는 지구가 근일점 부근에 있을 때가 겨울철이고, 지구가 원일점 부근에 있을 때가 여름철이다. 3 약 12000년- 13000년 전 : 북반구는 지구가 근일점 부근에 있을 때가 여름철이었고, 원일점 부근에 있을 때가 겨울철이었다. 북반구는 현재보다 기온의 연교차가 컸다. - 8 -
살아있는 지구 1. 지구의 변동 1. 화산 1. 용암의 성질 ⑴ 온도가 높은 용암일수록 SiO₂함량이 적어 점성이 작고, 유동성은 크다. ⑵ 온도가 높은 용암일수록 화산가스가 적어 비교적 조용하게 분출한다. ⑶ 온도가 높은 용암일수록 먼저 생성되었다. 2. 현무암질 용암, 안산암질 용암, 유문암질 용암의 성질 ⑴ 현무암질 용암 1 높은 온도에서 생성(어두운 색) 2 SiO₂함량이 적어(52%이하) 점성이 작고, 유동성은 크다. 3 화산의 경사가 완만하다(순상화산이나 용암대지) 4 비교적 조용하게 분출(화산가스 적다) 5 한라산, 하와이화산, 해령 (발산 경계, 열점) ⑵ 안산암질 용암 1 SiO₂함량이 52%에서 66% 사이 2 성층화산 3 격렬하게 폭발 4 일본의 후지산, 미국의 세인트헬렌스화산 (수렴 경계), 백두산 ⑶ 유문암질 용암 1 낮은 온도에서 생성(밝은색) 2 SiO₂함량이 많아서(66%이상) 점성이 크고, 유동성은 작다. 3 화산의 경사가 급하다(종상화산) 4 격렬하게 폭발(화산가스 많다) 5 인도네시아의 크리카토아 화산, 필리핀 피나투보 화산(수렴경계 일부), 제주도 산방산 3. 화산 분출물 : 용암, 화산가스, 화산쇄설물 2. 지진 1. 지진의 세기 ⑴ 규모 : 지진 발생 시에 방출하는 에너지 량으로 진앙까지 거리와 관계가 없다. ⑵ 진도 : 지진이 미치는 피해 정도로 진앙거리에 따라 다르다. 2. 천발 지진과 심발 지진 ⑴ 천발 지진 : 진원의 깊이가 100km 이하, 발산 수렴 보존경계 ⑵ 심발 지진 : 진원의 깊이가 100km 이상, 수렴경계 3. 지진파의 전파속도와 진폭 ⑴ 지진파의 전파속도 : P파 > S파 > L파 ⑵ 지진파의 진폭 : L파 > S파 > P파 ⑶ PS시 : 관측소에 P파가 도착한 후 S파가 도착할 때까지 걸린 시간으로 진앙거리가 멀수 록 길다. 4. 지진 발생의 주요 원인 : 단층 - 9 -
3. 판의 경계와 지각변동 1. 지진대, 화산대, 조산대 ⑴ 지진대와 화산대는 거의 일치한다. ⑵ 지진대와 화산대는 대체로 판의 경계에 분포한다. ⑶ 화산활동도 활발하고 지진활동(천발지진, 심발지진)도 활발 : 수렴경계 ⑷ 화산활동도 활발하고 지진활동(천발지진)도 활발 : 발산경계 ⑸ 지진활동(천발지진)은 활발하지만 화산활동은 없다 : 보존경계 ⑹ 조산대 1 화산활동도 활발하고 지진활동(천발지진, 심발지진)도 활발 : 안데스 산맥 2 지진활동(천발지진, 심발지진)은 활발하지만 화산활동은 거의 없다. : 히말라야 산맥, 알프스 산맥 2. 전 세계 주요 지진대와 화산대 ⑴ 환태평양 지진 화산대 : 화산활동, 천발지진, 심발지진 ⑵ 알프스 히말라야 지진대 1 대륙판과 대륙판의 충돌로 습곡 산맥이 발달 2 천발 지진, 심발지진, 화산활동은 거의 없다. ⑶ 해령 지진 화산대 : 화산 활동, 천발지진 3. 판 ⑴ 유라시아판, 아프리카판, 남아메리카판 : 대륙판 ⑵ 태평양판, 필리핀판, 나즈카판, 카리브판 : 해양판 북아메리카판 : 일부는 대륙판, 일부는 해양판 인도-오스트레일리아판 : 일부는 대륙판, 일부는 해양판 4. 판의 경계와 맨틀대류 ⑴ 발산 경계 : 맨틀대류 상승 지역 ⑵ 수렴 경계 : 맨틀대류 하강 지역 - 10 -
5. 판의 경계 6. 해저확장 ⑴ 해령에서 생성된 지각은 해령 양쪽으로 멀어지고 있다. ⑵ 해령에서 멀어질수록 해양지각의 나이는 많아지고 퇴적층 두께는 두꺼워지며, 수심도 깊어진다. 7. 발산형 경계의 형성 과정 8. 수렴형 경계 - 11 -
9. 아이티 지진 ⑴ 아이티 지진은 해양판인 카리브판과 대륙판인 북아메리카판의 충돌하는 수렴경계의 에너지가 엔리키요 플랜틴 가든 단층대에서 방출되면서 발생한 지진이다. ⑵ 지진이 발생한 엔리키요 플랜틴 가든 단층대는 북아메리카판이 그림의 왼쪽인 서쪽으로 이동 하고 카리브판이 그림의 오른쪽인 동쪽으로 이동하는 과정에서 생성된 단층에서 발생한 지진 으로 모양은 보존 경계인 산안드레아스 단층대에서 발생하는 지진과 비슷한 모양이지만 보존 경계로 봐야 하는지 아니면 수렴경계로 봐야 하는지는 학자들 사이에도 현재 이견이 있다. 확실한 것은 발산 경계는 아니다. 11. 열점 ⑴ 판의 내부에서 화산이나 지진 활동이 있는 지역 ⑵ 하와이 화산섬 ⑶ 열점은 지구내부에 그 위치가 고정되어 있다. ⑷ 열점에서 생성된 화산섬은 판의 이동 방향으로 이동한다. - 12 -
2. 일기의 변화 1. 상대습도 ⑴ 상대습도 = (현재수증기압 / 포화수증기압) X 100% ⑵ 상대습도 1 현재수증기압이 일정한 경우, 기온이 낮을수록(포화수증기압이 작을수록) 증가한다. 2 기온이 일정한 경우(포화수증기압이 일정한 경우), 현재수증기압이 많을수록(이슬점이 높을 수록, 절대습도가 높을수록) 증가한다. ⑶ 포화 상태에서는 기온과 이슬점이 같다. 기온과 이슬점 차이가 작을수록 상대습도는 크다. ⑷ 이슬점온도 1 현재수증기압을 포화수증기압으로 하는 온도 2 이슬이 맺히는 온도 ⑸ 포화 상태에서는 응결, 불포화 상태에서는 증발이 일어난다. 2. 자동차 유리창에 서린 김을 제거하는 방법 ⑴ 유리창을 포화 상태에서 불포화 상태로 만든다. ⑵ 히터를 가동 : 상대습도 감소, 기온 증가, 수증기량 증가 ⑶ 에어콘을 가동 : 상대습도 감소, 기온 감소, 수증기량 감소 2. 단열변화 1. 단열변화 ⑴ 구름(응결, 포화상태) 상대습도 증가 기온하강 단열팽창 상승하는 공기 ⑵ 기온 변화 1 기온하강 냉각 또는 단열팽창 2 기온상승 가열 또는 단열압축 ⑶ 단열변화 1 단열팽창(기압 감소로 부피 팽창) 기온하강 상승하는 공기 2 단열압축(기압 증가로 부피 압축) 기온상승 하강하는 공기 ⑷ 단열감률 1 건조단열감률 : 불포화 공기, 1 /100m 2 습윤단열감률 : 포화 공기, 0.5 /100m 3 습윤 단열 감률이 건조 단열 감률보다 작은 이유 :응결열(잠열) ⑸ 이슬점감률 1 불포화 공기 : 0.2 /100m 2 포화 공기 : 0.5 /100m(=습윤단열감률) ⑹ 상승 응결 고도 1 상승하는 공기의 온도와 이슬점이 같아지는 높이 2 상승하는 공기가 습윤 단열 변화를 시작하는 높이 3 H = 125(기온 - 이슬점)(단, 이슬점 감률은 0.2 /100m) - 13 -
1. 높새바람(푄현상) 3. 푄현상 ⑴ 불포화 공기가 상승할 때(A B) 1 기온:100m마다 1 감소(건조 단열 감률) 2 이슬점:100m마다 약 0.2 감소(이슬점 감률) 3 상대 습도 : 증가 ⑵ 포화된 공기가 상승할 때(B C) 1 기온:100m마다 0.5 감소(습윤 단열 감률) 2 이슬점:100m마다 0.5 감소(습윤 단열 감률=이슬점 감률) 3 상대 습도:100%로 일정 ⑶ 불포화 공기가 하강할 때(C D) 1 기온:100m마다 1 증가(건조 단열 감률) 2 이슬점:100m마다 약 0.2 증가(이슬점 감률) 3 상대 습도:감소 ⑷ A, B, C, D의 기온, 이슬점(절대습도, 단위 부피당 수증기양), 상대습도 비교 1 기온이 가장 높은 곳 : D 2 기온이 가장 낮은 곳 : C 3 포화 수증기압이 가장 높은 곳 : D 4 포화 수증기압이 가장 낮은 곳 : C 5 이슬점이 가장 높은 곳 : A 6 이슬점이 가장 낮은 곳 : C 7 절대습도가 가장 높은 곳 : A 8 절대습도가 가장 낮은 곳 : C 9 단위 부피당 수증기양이 가장 많은 곳 : A 10 단위 부피당 수증기양이 가장 적은 곳 : C 11 상대습도가 가장 높은 곳 : B-C 12 상대습도가 가장 낮은 곳 : D - 14 -
2. 공기가 구름을 만들지 못하고 산을 넘어가는 경우 ⑴ 불포화 공기가 상승할 때(A B) 1 기온 : 100m마다 1 감소(건조 단열 감률) 2 이슬점 : 100m마다 약 0.2 감소(이슬점 감률) 3 상대 습도 : 증가 ⑵ 불포화 공기가 하강할 때(B C) 1 기온 : 100m마다 1 증가(건조 단열 감률) 2 이슬점 : 100m마다 약 0.2 증가(이슬점 감률) 3 상대 습도 : 감소 ⑶ A, B, C의 기온, 이슬점(절대습도, 단위 부피당 수증기양), 상대습도 비교 1 기온이 가장 높은 곳 : A = C 2 기온이 가장 낮은 곳 : B 3 포화 수증기압이 가장 높은 곳 : A = C 4 포화 수증기압이 가장 낮은 곳 : B 5 이슬점이 가장 높은 곳 : A = C 6 이슬점이 가장 낮은 곳 : B 7 절대습도가 가장 높은 곳 : A = C 8 절대습도가 가장 낮은 곳 : B 9 단위 부피당 수증기양이 가장 많은 곳 : A = C 10 단위 부피당 수증기양이 가장 적은 곳 : B 11 상대습도가 가장 높은 곳 : B 12 상대습도가 가장 낮은 곳 : A = C 4. 구름의 종류 ⑴ 권층운 : 온난전선이 오기 전, 햇무리나 달무리 ⑵ 난층운 : 온난전선 지역(온난전선 전면), 이슬비 ⑶ 층운 : 온난전선이 통과한 지역(온난전선 후면, 한랭전선 전면), 맑음 ⑷ 적란운 : 한랭전선 지역(한랭전선 후면), 소나기 - 15 -
5. 강수이론, 우량계 1. 빙정설 ⑴ 한대지방이나 온대지방의 봄, 가을, 겨울철 강수 ⑵ 온도가 0 이상인 구름은 물로, 온도가 0 에서 -40 사이의 구름은 빙정과 과냉각 물이 공존, 온도가 -40 이하인 구름은 주로 빙정으로 구성 ⑶ 빙정이 성장하여 강수가 된다. : 지표 부근 온도가 0 이상이면 비(찬비), 0 이하이면 눈 ⑷ 빙정이 성장하는 이유 : 빙정이 과냉각물보다 포화수증기압이 작기 때문 ⑸ 빙정이 성장하는 과정 : 과냉각물에서 증발한 수증기가 빙정 둘레에 달라붙어서 빙정이 성장(승화) ⑹ 인공 강우 : 드라이아이스나 요오드화은 2. 병합설 ⑴ 열대지방이나 온대지방 여름철 강수 ⑵ 구름속의 물방울이 성장하여 강수 ⑶ 구름속의 물방울이 성장하는 이유 : 물방울 크기에 따른 낙하속도 차이로 큰물방울과 작은 물방울의 충돌에 의한 병합으로 성장 3. 빙정설과 병합설에서의 강수 빙정설에서는 빙정과 과냉각물의 포화수증기압 차이가 클수록, 병합설에서는 구름 속의 물방울 크기가 다양할수록, 강수 현상이 생길 수 있다. 4. 우박 : 빙정설, 지표 부근의 기온은 0 이상, 지표 부근에 강한 상승기류 - 16 -
6.일기도와 기상위성 사진 1. 일기도 해석 ⑴ 고기압은 공기가 하강하는 지역으로 날씨가 맑고, 저기압과 전선은 공기가 상승하는 지역으로 날씨가 흐리다. ⑵ 바람은 고기압에서 저기압으로 분다. ⑶ 등압선의 간격이 좁을수록 바람이 강하게 분다. ⑷ 우리나라는 편서풍의 영향으로 날씨가 서쪽에서 동쪽으로 변한다. 2. 일기기호 3. 일기기호에서 기압표시 ⑴ 기압은 소수점 한자리까지 표시한다. ⑵ 지상 일기도의 기압은 보통 1050 hpa을 넘거나 950 hpa 이하로 내려가지 않기 때문 에 맨 앞의 숫자가 0, 1, 2, 3, 4이면 앞에 10이 생략된 것이고, 맨 앞의 숫자가 5, 6, 7, 8, 9이면 앞에 9 생략된 것이다. 040이면 1004.0 hpa, 104이면 1010.4 hpa 998이면 999.8 hpa, 830이면 983.0 hpa 500이면 950.0 hpa 중심부의 기압이 950 hpa 이하로 내려갈 경우에는 따로 기압을 표시한다. 4. 기상위성 사진 ⑴ 기상위성에서 촬영한 가시광선 사진 : 낮에 구름이 있는 지역은 알 수 있지만 밤에 구름이 있는 지역은 알 수 없다. ⑵ 기상위성에서 촬영한 적외선 사진 : 낮에 구름이 있는 지역도 알 수 있고 밤에 구름이 있는 지역도 알 수 있다. ⑶ 기상위성 사진과 기상레이더 영상 1 기상위성 사진으로는 구름이 있는 지역은 알 수 있지만 강수구역은 정확하게 알 수 없다. 2 강수구역은 기상레이더 영상으로 판단한다. - 17 -
7. 기단 1. 우리나라에 영향을 주는 기단 기단 성질 계절 시베리아 한랭 건조 겨울 양쯔강 온난 건조 봄, 가을 오호츠크해 한랭 다습 초여름, 장마 북태평양 고온 다습 장마, 여름 적도 고온 다습 태풍 장마철기 장마철 기단 : 오호츠크해 기단, 북태평양 기단 2. 시베리아 기단의 변질 시베리아 기단이 남하하면서(서해를 지나면서) 불안정한 상태로 변질되어, 서해안에 상륙하므로 우리나라 겨울철에는 특히 호남지방에 눈이 자주 내린다. 8. 온대성 저기압 1. 고기압과 저기압에서 날씨, 풍향 1. 고기압 1 날씨 : 하강기류가 생겨 공기가 발산하여 날씨가 맑다. 2 바람 : 북반구에서는 바람이 시계 방향으로 불어 나간다. 2. 저기압 1 날씨 : 공기가 수렴하면서 상승기류가 발달하여 날씨가 흐리다. 2 바람 : 북반구에서는 바람이 반시계 방향으로 불어 들어온다. 2. 온대성 저기압에서 날씨, 풍향 1. 온대성 저기압과 전선 : 온대성 저기압과 이에 수반한 한랭 전선과 온난 전선은 중위도 지방의 편서풍의 영향을 받아 서에서 동으로 이동한다. 온대성 저기압이 통과하면서 날씨는 온난 전선에서 한랭 전선 순서로 변한다. 2. 온대성 저기압에서 구름의 변화 : 권층운 고층운 난층운(A) 층운(B) 적란운(C) 온대성 저기압에서 구름과 날씨 1 온난전선이 오기 전 : 햇무리나 달무리(권층운) 2 온난전선 전면 : 이슬비(난층운) 3 온난전선과 한랭전선 사이(온난전선 후면= 한랭전선 전면) : 맑음(층운) 4 한랭전선 후면 : 소나기(적란운) - 18 -
3. 온대성 저기압에서 풍향의 변화 : 온난전선이 통과하면서 풍향은 남동풍에서 남서풍으로, 한랭 전선이 통과하면서 풍향은 남서풍에서 북서풍으로 변한다. 풍향은 시계 방향으로 변한다. 4. 온대성 저기압에서 기온의 변화 : 온난전선이 통과하면 기온이 높아지고, 한랭전선이 통과하면 기온이 낮아진다. 3. 온대성 저기압의 일생 1 발생단계 : 한대 기단과 열대 기단이 만나서 정체전선이 형성된다. 2 발달단계 : 중심기압이 낮아지면서 남서쪽에는 한랭전선, 남동쪽에는 온난전선이 형성된다. 3 쇠약단계 : 폐색전선이 형성된다. 4 온대성 저기압은 폐색전선이 형성 되었을 때가 강수구역이 가장 넓고, 풍속도 가장 빠르며, 중심기압도 가장 낮다. 4. 폐색전선과 정체전선 ⑴ 폐색전선( ) : 한랭전선의 이동 속도가 온난전선의 이동 속도보다 빠르기 때문에 한랭전선과 온난전선이 겹치면서 생기는 전선 ⑵ 정체전선( ) 1 초여름에 오호츠크해 기단과 북태평양 기단이 만나서 형성되는 장마 전선 2 장마전선이 형성되었을 때 강수구역 : 장마전선의 북쪽 3 장마 전선의 이동 : 북태평양 기단의 세력이 점차 강해지면서 장마전선은 북상한다. - 19 -
9. 열대성 저기압 1. 열대성 저기압(태풍) 1. 발생 장소 : 수온이 27 이상인 위도 5 ~ 25 인 열대(또는 아열대) 해상 2. 태풍의 에너지원 : 수증기가 응결하면서 방출하는 열(잠열) 3. 태풍의 눈 1 태풍의 중심부 2 약한 하강기류로 인하여 바람이 약하고 맑은 날씨가 나타난다. 4. 태풍의 이동 경로 1 무역풍대에서는 북서쪽으로 진행하다가, 위도 25 N~30 N에 이르면 편서풍의 영향으 로 북동쪽으로 진행한다. 2 태풍의 진행 경로가 북서에서 북동 방향으로 바뀌는 30 N 부근에서 태풍의 이동속도 가 느려진다. 태풍의 이동속도 : 무역풍대 보다 편서풍대에 크다. 태풍의 세력 : 무역풍대가 편서풍대보다 크다. 5. 위험 반원과 안전 반원 1 위험 반원 : 태풍 진행 방향의 오른쪽 반원으로 풍속이 강하고 비가 많이 내린다. 2 안전 반원 : 태풍 진행 방향의 왼쪽 반원으로 풍속이 약하고 태풍의 의한 피해가 적다. 6. 태풍의 이동과 풍향 변화 : 태풍이 이동하면서 안전반원은 풍향이 반시계 방향으로 변하고, 위험 반원은 풍향이 시계 방향으로 변한다. 7. 태풍의 소멸 : 육지에 상륙하면 수증기 공급이 중단되고 지표면과의 마찰로 급격히 약해져 온대성저 기압으로 변하면서 소멸된다. 10. 온대성 저기압과 열대성 저기압 비교 - 20 -
11. 노을과 무지개 1. 무지개 ⑴ 무지개는 빗방울에 햇빛이 비쳐서 그 빛이 굴절, 반사되어 나타나는 현상으로 태양이 있는 쪽 반대 방향에 나타난다. 아침 무지개는 서쪽에, 저녁 무지개는 동쪽에 나타난다. ⑵ 아침에 무지개(서쪽 무지개)가 나타나면 날씨가 흐려지고 비가 온다. 우리나라는 편서풍 지역이다. 편서풍 지역에서 대기는 항상 서쪽에서 동쪽으로 이동하 므로 서쪽하늘에 무지개가 있으면 서쪽에 빗방울이 있는 것이다. 이 물방울, 즉 빗방울이 점 차 내가 있는 동쪽으로 이동하여 오면서 비가 오게 된다. ⑶ 저녁에 무지개(동쪽 무지개)가 나타나면 날씨가 맑아진다. 동쪽하늘에 무지개가 있으면 동쪽에 빗방울이, 즉 동쪽에 저기압이 있는 것이다. 동쪽에 있는 저기압이 지나가고 나면 고기압이 뛰따라 오기 때문에 동쪽에 무지개가 나타나면 날씨가 맑 아진다. 2. 노을 ⑴ 노을은 공기 중에 떠 있는 먼지에 햇빛이 비쳐 산란되어 나타나는 현상으로 태양과 같은 방향 에 나타난다. 아침 노을은 동쪽에, 저녁 노을은 서쪽에 나타난다. ⑵ 아침에 노을(동쪽 노을)이 나타나면 날씨가 흐려지고 비가 온다. 동쪽 하늘에 노을이 있으면 동쪽은 날씨가 맑다. 즉 동쪽에 고기압이 있는 것이다. 동쪽에 있 는 고기압이 지나가고 나면 저기압이 뛰따라 오기 때문에 동쪽에 노을이 나타나면 날씨가 흐 려지고 비가 오게 된다. ⑶ 저녁에 노을(서쪽 노을)이 나타나면 날씨가 맑아진다. 저녁 노을은 서쪽에 나타므로 서쪽 하늘에 먼지가 많다. 먼지가 많을수록 날씨는 맑다. 비가 오면 먼지가 생기지 않아 하늘이 깨끗하고 날씨가 맑다. 그러면 노을이 생기지 않는다. 서쪽하늘의 맑은 날씨가 점차 내가 있는 쪽으로 이동하여 오면서 날씨가 맑아진다. - 21 -
3. 해양의 변화 1. 해저지형 1. 해저지형 탐사 ⑴ 초음파 이용 : 음향측심법 ⑵ 수심 = (초음파가 해저에서 반사되어 되돌아오는데 걸리는 시간 X 초음파속도) X ½ 2. 대륙주변부 ⑴ 대륙붕 1 수심이 얕고(200m 미만) 경사가 7'미만인 완만한 지역 2 지하자원(석유, 천연가스)이 풍부 ⑵ 대륙사면 : 대륙붕 끝에 이어진 경사가 급한 지역(평균 4-7 ) ⑶ 대륙대 1 대륙 사면에 이어진 평탄한 지역 2 대서양과 인도양 해저에는 발달되어 있으나 태평양 해저에는 거의 나타나지 않는다. 3. 심해저 ⑴ 해령 : 발산경계, 맨틀대류 상승지역, 화산, 천발지진 ⑵ 해구 : 수렴경계, 맨틀대류 하강지역, 화산, 천발지진, 심발지진 ⑶ 해산 : 화산체의 정상이 수면 위로 나타나지 않는 산 ⑷ 평정해산(기요) : 화산체의 정상부가 수면 위로 드러나 침식을 받은 후 침강하여 꼭대 기가 평평해진 해산 ⑸ 심해저 자원 : 가스하이드레이트, 해양심층수, 망간단괴 4. 태평양과 대서양의 해저지형 ⑴ 해구 : 태평양에는 해구가 발달하지만, 대서양에는 해구가 나타나지 않는다. ⑵ 대륙대 : 태평양에는 대륙대가 나타나지 않지만, 대서양에는 대륙대가 발달한다. ⑶ 태평양과 대서양에서의 판의 운동 태평양에서는 해령을 중심으로 확장하고 있는 해양판이 주변의 대륙판이나 해양판과 충돌하 여 해구(일본해구 : 대륙판과 해양판이 충돌, 마리아나해구, 알류산해구: 해양판과 해양판이 충돌)나 습곡산맥(안데스 산맥)이 형성되며, 대서양에서는 남아메리카판과 아프리카 판이 중 앙 해령을 중심으로 서로 멀어지고 있다. 5. 우리나라 해저지형 ⑴ 동해 : 대륙붕의 폭이 좁고, 해저면의 경사가 급하며, 심해저가 나타난다. 동해에 해구는 나타나지 않는다. ⑵ 황해 : 전체가 대륙붕으로 되어 있으며, 동중국 해 쪽으로 가면서 수심이 깊어진다. ⑶ 남해 : 대부분이 대륙붕으로 되어 있다. - 22 -
2. 해수의 성질 1. 해수의 온도 ⑴ 위도나 계절에 따른 표층 수온 분포 1 태양복사 에너지량의 차이 태양의 고도 차이 2 같은 위도에서는 태양복사 에너지량은 같지만 난류의 영향을 받는 곳이 힌류의 영향을 받는 곳보다 수온이 높다. ⑵ 수온의 연직 분포(혼합층, 수온약층, 심해층) 1 혼합층 a 태양 에너지에 의해 가열된 따뜻한 해수층 b 바람에 의한 혼합 작용으로 수온이 일정 c 태양 에너지와 바람이 강할수록 두껍게 나타난다. d 적도에서는 얇고, 중위도에서는 두꺼우며, 고위도와 극에서는 거의 나타나지 않는다. 2 수온 약층 a 수심이 깊어짐에 따라 수온이 낮아지는 층 b 안정한 층 : 혼합층과 심해층 사이의 열과 물질 교환을 차단하는 역할 c 표면 수온이 높을수록 수온 약층은 발달한다. d 적도 해역에서 가장 뚜렷하게 나타나며, 고위도 해역에서는 거의 나타나지 않는다. 3 심해층 a 태양 에너지가 도달하지 않으므로 수온이 가장 낮은 층 b 모든 해역에서 나타난다. ⑶ 우리나라에서 계절에 따른 혼합층 수온약층, 심해층 분포 1 혼합층은 겨울에 가장 두껍게 나타난다. 2 수온약층은 여름에 가장 뚜렷하게 나타난다. 2. 염분 ⑴ 해수 1kg 속에 녹아 있는 염류의 총량을 g으로 나타낸 값( (퍼밀), g/kg) ⑵ 표층해수의 염분 변화 요인 : 증발량, 강수량, 결빙, 해빙, 하천수 유입 ⑶ 표층 염분의 위도별 분포 1 적도, 위도 60 해역 : 저압대, 강수량이 증발량보다 많아서 염분이 낮게 나타난다. 2 위도 30 부근 해역 : 고압대, 증발량이 강수량보다 많아서 염분이 높게 나타난다. 3 극 해역 : 고압대, 기온이 낮아 증발량이 적고, 빙하의 해빙으로 염분이 낮다. ⑷ 염분비 일정의 법칙 : 염분은 바다와 계절에 따라 다르지만 염류들 사이의 질량비(염분비)는 항상 일정하다 3. 해수의 밀도 ⑴ 해수의 밀도는 수온이 낮을수록, 염분이 높을수록, 수압이 높을수록 증가 ⑵ 해수는 그 속에 여러 염류들이 용해되어 있어 순수한 물보다는 밀도가 크다. ⑶ 수온 - 염분 분포도 : 수온과 염분의 변화에 따른 밀도 변화를 나타낸 그림 4. 용존 산소 수온과 염분이 낮을수록, 수압이 높을수록 증가 - 23 -
3. 해류 1. 표층 해류 ⑴ 표층해류를 발생시키는 가장 큰 요인은 바람이다. ⑵ 바람에 의해 발생하는 해류 1 북동무역풍(남반구 : 남동무역풍) -북적도해류(남반구 : 남적도해류) 2 편서풍-서풍피류(북반구 : 북태평양 해류, 남태평양 : 남극 순환류) 무역풍(적도에서 위도 30 사이에서 부는 동풍 계열의 바람) 편서풍(중위도 지방에서 부는 서풍 계열의 바람) 남극 순환류 : 남반구에서 편서풍에 의해 나타나는 해류로서 지구 전체를 한 바퀴 도는 가장 큰 규모의 해류이다. ⑶ 해수면 경사에 의해 발생하는 해류:적도 반류 2. 한류와 난류 ⑴ 한류 1 고위도의 찬 해수가 저위도로 이동하는 해류 2 밀도가 크고, 용존 산소와 영양 염류가 많다. 3 캘리포니아 해류, 카나리아 해류, 북한 한류, 리만 해류 ⑵ 난류 1 저위도의 따뜻한 해수가 고위도로 이동하는 해류 2 수온과 염분이 높고 유속이 빠르다. 3 쿠로시오 해류, 멕시코 만류, 동한 난류, 황해 난류 3. 아열대 순환 ⑴ 대양의 서쪽에서 저위도 열을 고위도로 수송하는 역할을 한다. ⑵ 북태평양에서의 아열대 순환 1 시계 방향으로 순환한다. 2 북적도 해류(무역풍) 쿠로시오 해류(난류) 북태평양 해류(편서풍) 캘리포니아해류(한류) ⑶ 남태평양에서의 아열대 순환 1 반시계 방향으로 순환한다. 2 남적도 해류(무역풍) 동오스트레일리아 해류(난류) 남극 순환류(편서풍) 페루 해류(한류) - 24 -
4. 우리나라 주변 해류 ⑴ 난류 : 쿠로시오 해류의 일부가 동한 난류와 황해 난류를 형성 ⑵ 한류 : 리만 해류가 동해안을 따라 남하하여 북한 한류를 형성 ⑶ 조경 수역 1 동한 난류와 북한 한류가 만나는 동해 해역 서해와 남해는 한류가 발달하지 못하기 때문에 조경수역이 형성되지 않는다. 2 수온차가 크며, 용존 산소량과 영양 염류가 풍부하여 플랑크톤이 많이 번식하기 때문 에 좋은 어장이 형성된다. 3 난류가 발달하는 여름에는 북상하고, 한류가 발달하는 겨울에는 남하한다. 겨울 여름 - 25 -
4. 인공위성을 이용한 해양 원격탐사 1 해양 원격 탐사의 장점 1 넓은 해역을 동시에 관측할 수 있다. 2 탐사 대상을 일정한 주기를 가지고 반복하여 관측할 수 있다. 3 사람이 접근하기 어려운 해역도 탐사가 가능하다. 2 해양 원격 탐사 방법 ⑴ 가시광선 센서 이용 : 야간이나 구름이 많은 날에는 관측할 수 없다. 1 표층 해수의 물질에서 반사되는 가시광선을 측정하여 분석하는 방법 2 해수 표면의 플랑크톤이나 부유 물질의 분포 및 적조 관측에 이용 ⑵ 적외선 센서 이용 : 야간에도 관측이 가능하다. 1 해수나 구름에서 방출되는 적외선 에너지를 이용하여 대상의 온도를 측정 2 수온, 엘리뇨 관측에 이용 ⑶ 마이크로파 이용 : 야간에도 관측이 가능하다. 1 인공위성에서 발사한 마이크로파가 반사되어 돌아온 시간과 파형을 분석 2 해수면의 높이, 해일, 조석 등을 관측 가시광선 적외선 마이크로파 - 26 -
Ⅲ 신비한 우주 1. 천체 관측 도구 1. 천체 관측 영역 ⑴ 가시광선, 전파 : 지상에서도 관측이 가능하고, 우주 공간에서도 관측이 가능하다. ⑵ 자외선, X선, 감마선, 적외선 : 지상에서는 관측할 수 없고, 우주 공간에서만 관측이 가능하다. 2. 천체 망원경의 종류 ⑴ 굴절 망원경 ⑵ 반사 망원경 ⑶ 굴절 망원경과 반사 망원경 비교 - 27 -
⑷ 굴절 망원경과 반사 망원경 비교 요약 1 색수차가 있다 : 굴절망원경 2 주변부 상이 좋지 않다 : 반사망원경 3 대류에 의해 상이 불안정하다 : 반사 망원경 상의 안정도 a 굴절망원경이 반사 망원경경보다 상이 안정하다. b 굴절망원경 중에서는 케플러식이 갈릴레이식보다 상이 안정하다. c 반사망원경 중에서는 카세그레인식이 뉴턴식보다 상이 안정하다. 4 가격이 비싸다 : 굴절 망원경 5 태양, 달, 행성 관측에 적합하다 : 굴절 망원경 6 성운, 성단, 은하 관측에 적합하다 : 반사 망원경 7 정립상 : 갈릴레이식 굴절망원경 8 도립상 : 케플러식 굴절망원경, 반사망원경 3. 집광력, 분해능, 배율(확대능) 1 구경의 제곱에 비례 : 집광력 2 천체에서 나오는 빛의 파장이 짧을수록, 구경이 클수록 분해능은 작다. 구경이 클수록 집광력도 좋아지고 분해능도 좋아진다. 3 배율(확대능) = 대물렌즈의 초점거리/ 접안렌즈의 초점거리 4 작은 물체를 보기에 유리하다 : 고배율 5 희미한 물체를 보기에 유리하다 : 저배율 6 성운, 성단, 은하 등의 관측 : 저배율 7 달의 표면, 행성 등의 관측 : 고배율 4. 천체 망원경의 구조 파인더 : 배율이 낮아 시야가 넓기 때문에 관측하고자 하는 천체를 쉽게 찾을 때 사용하는 소형 망원경 5. 파인더 정렬(광축 맞추기)과 극축 맞추기 ⑴ 파인더 정렬(광축 맞추기) 주망원경 중심에 어떤 특정 물체의 중심이 오도록 한 다음, 파인더 홀더의 나사를 돌리면서 같은 부분이 파인더 중심에 오도록 일치시키는 과정 : 경위대식과 적도의식 가대 - 28 -
⑵ 극축 맞추기 적도의식 망원경에서 극축이 북극성(지구 자전축 방향)을 향하도록 맞추는 과정 : 적도의식 가대 북극성의 고도 = 관측 지방의 위도 6. 고정 촬영법과 가이드 촬영법 ⑴ 고정 촬영법 1 카메라를 지면에 고정시켜 놓고 촬영 : 경위대식, 적도의식 가대 모두 촬영이 가능 2 천체의 일주운동, 태양, 달 등의 밝은 천체 촬영 별의 일주 운동 1 지구의 자전으로 별들이 한 시간에 15 씩 북극성을 중심으로 동쪽에서 서쪽으로 움직이는 것처럼 보이는 현상 2 동쪽, 서쪽, 남쪽 하늘에서는 시계 방향으로 나타나고 북쪽 하늘에서는 반시계 방향으로 나타난다. ⑵ 가이드 촬영법 1 별을 추적하면서 촬영 : 적도의식 가대에서만 촬영이 가능 2 눈에 보이지 않는 어두운 별이나 성운, 성단의 촬영 별의 일주 운동 사진 가이드 촬영 사진 - 29 -
2. 태양 관측 1. 태양의 표면(광구) 1. 흑점 ⑴ 흑점이 주변보다 온도가 낮은 이유 : 광구 아래 자기장이 대류에 의한 에너지 전달을 운동을 방해하기 때문 ⑵ 흑점으로 알아낸 태양의 성질 1 태양의 자전 2 태양은 고체 상태가 아니다. 태양의 자전 방향 : 서에서 동 흑점의 이동 방향 : 동에서 서 ⑶ 흑점수의 변화 : 흑점수는 약 11년을 주기로 증감한다. 태양의 활동 주기와 일치 ⑷ 흑점의 위도별 분포 : 대부분의 흑점은 위도 약 30 부근에서 출현하기 시작하여 소멸되며, 시간이 경과할수록 생성되는 장소가 점차 저위도로 이동한다. ⑸ 흑점수 극대기 1 태양이 가장 활발하게 활동하는 시기 2 태양에서 나타나는 현상 : 코로나와 홍염 크기가 최대, 플레어가 자주 발생 3 지구에서 나타나는 현상 : 자기 폭풍, 오로라, 델린저 현상 2. 쌀알무늬 : 대류층 확인 2. 태양의 대기 1 개기 일식 때만 관측이 가능(평소에는 X선으로 촬영한 태양 사진에서 확인 가능) 2 채층 : 태양 광구 바로 위에 얇고 붉게 보이는 층 3 홍염 : 채층을 뚫고 수십만 km 상공까지 솟아오르는 고온의 가스 불꽃 덩어리 4 코로나 : 광구와 대기 중에는 온도가 가장 높으며(100만K 이상), 진주 빛을 띤다. 5 플레어 : 흑점이 많을수록 활발하며, 지구에 자기 폭풍, 델린저 현상, 오로라 등을 일으킨다. - 30 -
1. 달의 관측 3. 달의 관측 ⑴ 초승달, 상현달 : 태양보다 늦게 떠서 늦게 진다. 1 초승달 : 초저녁에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. 2 상현달 : 초저녁에 남쪽하늘, 자정에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. ⑵ 그믐달, 하현달 : 태양보다 먼저 떠서 먼저 진다. 1 그믐달 모양 : 새벽에 동쪽하늘에서 볼 수 있다. 2 하현달 모양 : 새벽에 남쪽하늘, 자정에 동쪽하늘에서 볼 수 있다. ⑶ 보름달 : 초저녁에는 동쪽하늘, 자정에는 남쪽하늘, 새벽에는 서쪽하늘에서 볼 수 있다. 남쪽하늘에서 볼 수 있는 달 : 상현달(초저녁), 하현달(새벽), 보름달(자정) 자정에 볼 수 있는 달 : 상현달(서쪽하늘), 하현달(동쪽하늘), 보름달(남쪽하늘) 새벽에도 볼 수 있고, 초저녁에도 볼 수 있는 달 : 보름달 2. 달의 자전과 달의 공전 ⑴ 달의 자전 방향과 공전 방향 1 달의 자전 방향 : 서 동 2 달의 공전 방향 : 서 동 ⑵ 달은 1일에 지구 주위를 약 13 씩 서에서 동으로 공전하고 있다. = 달은 매일 약 50분씩 늦게 뜬다. = 달은 1일에 약 13 씩 서에서 동으로 이동하고 있다. ⑶ 달은 자전 주기와 공전 주기가 같다. : 달은 항상 같은 면이 지구를 향한다. = 지구에서는 달의 같은 면만 보인다. = 달의 표면 무늬는 변하지 않는다. - 31 -
3. 항성월과 삭망월 ⑴ 1항성월 : 달이 어떤 별을 기준으로 지구 주위를 한 바퀴 돌아 다시 그 별로 되돌아오는데 걸리는 시간 (달의 실제 공전 주기로 약 27.3일) ⑵ 1삭망월 : 달이 초승달에서 다시 초승달, 또는 보름달에서 다시 보름달이 되는 데 걸리는 시간 (음력 한 달로 약 29.5일) ⑶ 달이 지구 주위를 공전하는 동안 지구도 태양 주위를 공전하기 때문에 1삭망월이 1항성월보 다 약 2.2일 더 길다. 4. 달의 표면 ⑴ 달의 바다 1 어두운 부분으로 주변보다 낮고 평탄한 지역 2 주로 현무암질의 어두운 색 암석으로 이루어져 있다 ⑵ 달의 고지 1 밝은 부분으로 대부분 높은 지역 2 주로 산과 커다란 구덩이로 이루어져 있다. 4. 일식과 월식 1. 일식과 월식 ⑴ 일식은 삭(태양 - 달 - 지구 순서), 월식은 망(태양 - 지구 - 달 순서)일 때 일어난다. ⑵ 일식과 월식이 일어나는 달의 위치 ⑶ 삭일 때마다 일식, 망일 때마다 월식이 나타나지 않는 이유 : 지구의 공전 궤도(황도)와 달의 공전 궤도(백도)가 일치하지 않기 때문 - 32 -
2. 개기일식, 부분일식, 금환일식 개기일식 부분일식 금환일식 현상 관측 위치 특징 현상 관측 위치 특징 현상 특징 태양의 광구가 달에 완전히 가려져 보이지 않는 현상 달의 본그림자에 해당하는 지역 태양의 대기(채층, 홍염, 코로나) 관측 가능 태양의 일부분만 달에 가려져 보이지 않는 현상 달의 반그림자에 해당하는 지역 태양의 일부만 가려지며, 개기일식보다 넓은 지역에서 관측 달이 태양의 중심 부분만을 가려 태양의 가장 자리 부 분이 반지 모양으로 둥글게 보이는 현상 지구와 달 사이의 거리가 멀어져서 달의 본그림자가 지구에 맺히지 않는 경우에 발생 3. 개기월식, 부분월식 개기월식 부분월식 현상 관측 위치 특징 현상 관측 위치 특징 달 전체가 지구의 본그림자 속으로 들어가는 경우 달을 볼 수 있는 지구의 모든 지역 달이 전혀 보이지 않는 것이 아니라 붉은 색으로 보인 다. 달이 지구의 본그림자와 반그림자사이에 위치한 경우 달을 볼 수 있는 지구의 모든 지역 달의 일부분만 가려져 보이지 않는다. - 33 -
5. 내행성 관측 1. 내행성의 위치 ⑴ 내행성이 가장 밝게 보이는(가장 오래 볼 수 있는) 곳 : 최대 이각 ⑵ 내행성이 가장 크게 보이는 곳 : 내합 2. 내행성의 관측 ⑴ 내행성은 새벽녘에는 동쪽 하늘, 초저녁에는 서쪽 하늘에서만 볼 수 있다. ⑵ 내행성은 한밤중이나, 남쪽 하늘에서는 볼 수 없다. ⑶ 내행성은 새벽녘에 서쪽이나 남쪽 하늘에서는 볼 수 없다. ⑷ 내행성은 초저녁에 동쪽이나 남쪽 하늘에서는 볼 수 없다. 3. 내행성의 위상 ⑴ 내행성이 보름달 모양으로 관측되는 곳 : 외합 ⑵ 내행성이 상현달 모양으로 관측되는 곳 : 동방 최대 이각[태양의 왼쪽(동쪽)] 초저녁 서쪽하늘 ⑶ 내행성이 하현달 모양으로 관측되는 곳 : 서방 최대 이각[태양의 오른쪽(서쪽)] 새벽녘 동쪽하늘 ⑷ 동방 최대 이각과 내합 사이 : 초승달 모양, 시직경이 커진다. ⑸ 내합과 서방 최대 이각 사이 : 그믐달 모양, 시직경이 작아진다. 4. 내행성의 위치 변화 ⑴ 동방 최대 이각 내합 서방 최대 이각 ⑵ 서방 최대 이각 외합 동방 최대 이각 5. 달과 내행성의 위상 정리 1. 초승달, 상현달 모양 ⑴ 달 1 초승달 : 초저녁에 서쪽하늘에서 볼 수 있다 2 상현달 : 초저녁에 남쪽하늘, 자정에 서쪽하늘에서 볼 수 있다 ⑵ 내행성 : 초저녁에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. - 34 -
2. 그믐달, 하현달 모양 ⑴ 달 1 그믐달 : 새벽에 동쪽하늘에서 볼 수 있다 2 상현달 : 자정에 동쪽하늘, 새벽에 남쪽하늘에서 볼 수 있다 ⑵ 내행성 : 새벽에 동쪽하늘에서 볼 수 있다. 3. 보름달 모양 ⑴ 달 : 초저녁에 동쪽하늘, 자정에 남쪽하늘, 새벽에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. ⑵ 내행성 : 외합(태양과 거의 같은 시간에 떠서 같은 시간에 지므로 볼 수 없다) 6. 외행성 관측 1. 외행성의 위치 ⑴ 외행성이 가장 밝게 보이는(가장 오래 볼 수 있는) 곳 : 충 ⑵ 외행성이 가장 크게 보이는 곳 : 충 2. 외행성의 관측 ⑴ 외행성이 충에 있을 때(보름달) : 새벽녘에는 서쪽 하늘(진다)에서, 초저녁에는 동쪽 하늘(뜬다)에서, 한밤중에는 남쪽하늘에서 볼 수 있다. ⑵ 외행성이 동구에 있을 때(상현달) : 태양보다 6시간 늦게 떠서 늦게 지므로, 초저녁에 남쪽 하늘에서 보이다가, 자정에 진다(서쪽 하늘). ⑶ 외행성이 서구에 있을 때(하현달) : 태양보다 6시간 먼저 떠서 먼저 지므로, 자정에 떠서(동쪽 하늘), 새벽에 남쪽 하늘에서 볼 수 있다. ⑷ 외행성이 합에 있을 때 : 태양과 거의 같은 시간에 떠서 거의 같은 시간에 지므로 관측할 수 없다. - 35 -
3. 외행성의 위상 변화 ⑴ 외행성이 보름달 모양으로 보이는 곳 : 충, 합 ⑵ 외행성이 반달에서 약간 부푼 모양으로 보이는 곳 : 구(동구 : 상현달 모양, 서구 : 하현달 모양) ⑶ 외행성은 초승달이나 그믐달 모양으로는 볼 수 없다. 4. 달과 행성의 관측 정리 1. 초승달, 상현달 모양 : 태양보다 늦게 떠서 늦게 질 때 모양 ⑴ 초승달 모양 1 달 : 초저녁에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. 2 내행성 : 동방최대이각과 내합 사이 초저녁에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. 3 외행성 : 볼 수 없다. ⑵ 상현달 모양 1 달 : 초저녁에 남쪽하늘, 자정에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. 2 내행성 : 동방최대이각 초저녁에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. 3 외행성 : 동구(초저녁에 남쪽하늘, 자정에 서쪽하늘에서 볼 수 있다) 2. 그믐달, 하현달 모양 : 태양보다 먼저 떠서 먼저 질 때 모양이다. ⑴ 그믐달 모양 1 달 : 새벽에 동쪽하늘에서 볼 수 있다. 2 내행성 : 서방최대이각과 내합 사이 새벽에 동쪽하늘에서 볼 수 있다. 3 외행성 : 볼 수 없다. ⑵ 하현달 모양 1 달 : 새벽에 남쪽하늘, 자정에 동쪽하늘에서 볼 수 있다. 2 내행성 : 서방최대이각 새벽에 동쪽하늘에서 볼 수 있다. 3 외행성 : 서구(새벽에 남쪽하늘, 자정에 동쪽하늘에서 볼 수 있다) 3. 보름달 모양 ⑴ 달 : 초저녁에 동쪽하늘, 자정에 남쪽하늘, 새벽에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. ⑵ 내행성 : 외합 ⑶ 외행성 : 충, 합 태양과 거의 같은 시간에 떠서 같은 시간에 지기 때문에 볼 수 없다. : 외합, 합 초저녁에 동쪽하늘, 자정에 남쪽하늘, 새벽에 서쪽하늘에서 볼 수 있다. : 충 - 36 -
7. 행성의 겉보기 운동 1. 행성의 겉보기 운동 ⑴ 순행 : 행성이 공전방향과 같은 방향(서 동)으로 이동하는 현상 ⑵ 역행 : 행성이 공전방향과 반대 방향(동 서)로 이동하는 것처럼 보이는 현상 ⑶ 유 : 행성이 순행에서 역행 또는 순행에서 역행으로 방향이 바뀔 때 잠시 머물러 있는 것처럼 보이는 현상 ⑷ 행성에서 역행 현상이 나타나는 이유 : 지구와 행성의 공전 속도 차이 2. 행성이 역행하는 위치 ⑴ 내행성 : 내합 부근(동방 최대이각 내합 서방 최대이각) ⑵ 외행성 : 충 부근(서구 충 동구) 3. 내행성의 위치 변화 ⑴ 동방 최대 이각 내합 서방 최대 이각 ⑵ 서방 최대 이각 외합 동방 최대 이각 3. 외행성의 위치 변화 ⑴ 서구 충 동구 ⑵ 동구 합 서구 - 37 -
8. 별의 관측 1. 별의 거리 측정 ⑴ 100pc 보다 가까이 있는 별의 거리 측정 : 연주시차 ⑵ 100pc 보다 멀리 있는 별의 거리 측정 : log 2. 연주시차 ⑴ 지구에서 멀리 있는 별일수록 연주시차가 작아진다. ⑵ 연주시차를 측정하려면 지구에서 같은 별을 6개월 간격으로 관측 ⑶ 지구 공전의 증거 3. 별의 연주시차와 파섹 계산 ⑴ 연주시차가 0.1 인 별까지 거리 : 10 파섹 ⑵ 연주시차가 0.2 인 별까지 거리 : 5 파섹 ⑶ 지구로부터 100파섹 거리에 있는 별의 연주시차 : 0.01 ⑷ 지구로부터 50파섹 거리에 있는 별의 연주시차 : 0.02 4. 별의 거리 단위 ⑴ 1AU(천문단위) : 태양과 지구 사이의 평균 거리 ⑵ 1LY(광년) : 빛이 1년간 이동하는 거리 ⑶ 1pc(파섹) : 연주시차가 1 인 별까지의 거리 ⑷ 1pc = 3.26 LY = 206265 AU 5. 겉보기 등급과 절대 등급 ⑴ 겉보기 등급(실시등급) : 눈으로 보이는 천체의 밝기를 등급으로 나타낸 것 ⑵ 절대 등급(광도) : 별이 10pc 거리에 있을 때의 밝기를 등급으로 나타낸 것 ⑶ 겉보기 등급과 절대 등급이 같은 별 : 연주 시차는 0.1 이고 지구와의 거리는 10pc 6. 겉보기 등급 - 절대 등급(거리 지수) = -5 + 5 log r ⑴ 겉보기 등급 - 절대 등급 < 0 : 10pc보다 가까이 있다. ⑵ 겉보기 등급 - 절대 등급 = 0 : 10pc 거리에 있다. ⑶ 겉보기 등급 - 절대 등급 > 0 : 10pc보다 멀리 있다. 7. 별의 등급과 밝기 ⑴ 1등급은 2.5배 밝기 차이, 5등급은 100배 밝기 차이가 난다. ⑵ 지구로부터 거리가 10배 멀어진 별의 겉보기등급은 5등급 커지고, 절대등급은 변화가 없다. - 38 -
8. 별자리 보기판 ⑴ 별자리 보기판의 월, 일, 시간을 현재의 날짜와 시간으로 맞춰준다. ⑵ 시간의 변화에 따른 별자리의 이동 시간의 변화에 따른 별자리의 이동을 알아보려면 별자리 보기판의 회전판을 동쪽에서 서쪽으로 1시간에 15 씩 회전시켜 준다. ⑶ 일주운동 1 천구 상에 있는 천체가 북극성을 중심으로 동쪽에서 서쪽으로 1시간에 15 씩 회전하는 것처럼 보이는 현상 2 북쪽 하늘에서는 반시계 방향으로, 동쪽 서쪽 남쪽 하늘에서는 시계 방향으로 나타난다. - 39 -
9. 태양계 탐사 1. 태양계 행성의 일반적인 특징 1 행성의 공전 궤도면은 지구의 공전 궤도면인 황도면과 거의 일치한다. 2 공전 방향 : 모든 행성은 반시계 방향(서쪽 동쪽)으로 태양 주위를 공전한다. 3 자전 방향 : 금성과 천왕성을 제외한 나머지 행성들의 자전 방향은 공전 방향과 같은 반시계 방향(서쪽 동쪽)이다. 4 태양에서 멀어질수록 공전 주기가 길어지고, 공전 속도가 느려진다. 5 모든 행성들은 태양을 한 초점으로 하는 거의 원에 가까운 타원 궤도로 공전한다. 2. 지구형 행성과 목성형 행성 1 지구형 행성이 목성형 행성보다 큰 물리량 : 평균 밀도, 자전 주기 2 목성형 행성이 지구형 행성보다 큰 물리량 : 반지름, 질량, 자전 속도, 편평도, 위성수 3 태양과의 거리에 따라 달라지는 물리량 : 표면 온도, 공전 주기 4 행성의 표면 a 지구형 행성은 단단한 암석이고, 목성형 행성은 유체 상태이다. b 목성형 행성은 연착륙이나 경착륙에 의한 탐사를 할 수 없다. 3. 지구형 행성과 목성형 행성의 대기 1 행성에 두꺼운 대기가 존재할 조건 : 표면 중력은 크고 표면 온도는 낮아야 한다. 2 표면 온도가 높은 행성일수록 기체의 분자 운동이 활발해지므로 대기층이 얇다. 3 목성형 행성이 지구형 행성에 비해 두꺼운 대기를 가지고 있다. 4. 행성 ⑴ 수성 1 대기가 없어 낮과 밤의 일교차가 매우 크다. 2 대기와 물이 없으므로 풍화 작용이 일어나지 않아 표면에 운석 구덩이가 많다. ⑵ 금성 1 금성 표면 금성은 두꺼운 이산화탄소 대기와 황화물로 이루어진 대기 때문에 외부에서 표면의 모습을 직접 볼 수 없다 궤도 선회하는 탐사선에서 레이더를 이용하여 표면의 기복을 탐사한다. 2 금성의 자전 방향 : 동에서 서 ⑶ 화성 1 자전축의 경사각이 약 25 로 지구(약 23.5 )와 비슷하여 계절 변화가 나타난다. 2 극관 : 얼음과 드라이아이스로 이루어진 곳(물과 이산화탄소가 얼어붙은 곳)으로 계절에 따 라 크기가 변하여 여름에는 작아지고 겨울에는 커진다. 3 화성은 지구와 달리 지각 변동이 없고, 중력이 상대적으로 작기 때문에 태양계에서 규모가 가장 큰 화산이 있다. ⑷ 목성 1 빠른 자전 속도에 의해 표면에 적도와 나란한 줄무늬가 나타난다. 행성 표면의 줄무늬는 자전 속도가 빠른 목성형 행성에서만 나타난다. 2 행성 중 질량과 반지름이 가장 크다. 3 남반구에서 대적점(대기의 소용돌이 현상)이 관측된다. - 40 -
⑸ 토성 1 토성의 고리 : 얼음과 암석 조각으로 이루어져 있으며 자전축이 기울어져 있어서 관측 시기에 따라 고리의 모양이 달라진다. 2 행성 중에서 밀도가 가장 작다 3 목성과 토성의 극지방에 있는 오로라는 자외선 사진에서 관측할 수 있다. ⑹ 천왕성 1 천왕성의 자전 방향 : 동에서 서 자전축이 공전 궤도면과 98 의 각을 이루고 있어 공전 궤도면과 거의 나란하다. 2 메탄 성분의 대기 때문에 청록색으로 관측된다. ⑺ 해왕성 1 푸른색의 행성으로 표면에 대흑점이 있다. 2 얇은 고리가 관측된다. ⑻ 소행성 1 대부분 화성과 목성 궤도 사이에 분포 2 표면에는 운석 구덩이가 있고 모양은 불규칙하다. 3 구성 물질은 주로 검은 암석이나 탄소 화합물 ⑼ 혜성 1 납작한 타원이나 포물선 궤도로 태양의 주위를 공전 2 핵:얼음, 먼지, 기체 3 태양에 접근하면 태양 복사열에 의해 부풀어 머리(코마)를 만들고, 코마의 물질은 태양 복사 압력에 의해 태양 반대편으로 날려 꼬리를 형성한다. 10. 우주관의 변천 지구가 공전하기 때문에 나타나는 현상 중 ⑴ 프톨레마이오스, 코페르니쿠스, 티코 브라헤 우주관으로 모두 설명할 수 있는 것 1 행성의 역행 현상 2 수성과 금성의 최대 이각 3 금성의 시직경 변화 ⑵ 코페르니쿠스, 티코 브라헤 우주관으로만 설명할 수 있는 것 1 금성이 보름달에 가까운 모양으로 보이는 현상 2 금성의 실제 시직경 변화 ⑶ 코페르니쿠스 우주관으로만 설명할 수 있는 현상 : 연주시차 ⑷ 프톨레마이오스의 천동설에서는 행성의 역행 현상을 주전원으로 설명할 수 있다. ⑸ 프톨레마이오스의 천동설에서는 수성과 금성의 최대이각을 수성과 금성의 주전원 중심이 지구와 태양을 잇는 선상에 있으므로 설명이 가능하다. - 41 -