계절의 변화
지구의 자전축 기울기와 공전에 의한 계절 변화 및 태양의 고도 변화를 탐구한다.
계절이 바뀌는 것은 지구의 자전축이 기울어진 채로 태양 주위를 돌기 때문에, 같은 곳이라도 시기에 따라 태양 빛을 받는 각도와 낮의 길이가 달라지기 때문입니다.
손전등을 바닥에 똑바로 비추면 좁고 밝은 동그라미가 생기고, 비스듬히 비추면 넓고 흐린 타원이 생깁니다. 여름은 똑바로 받는 때, 겨울은 비스듬히 받는 때입니다.
쉽게 말하면
계절 변화를 이해하는 열쇠는 딱 하나, '지구가 삐딱하게 서서 돈다'는 것입니다. 지구는 자전축이 기울어진 채로 태양 주위를 도는데, 이 기울기가 도는 동안 방향이 바뀌지 않고 그대로 유지됩니다. 그래서 어떤 시기에는 우리나라가 있는 북쪽이 태양 쪽으로 기울고, 반년 뒤에는 반대로 기울게 됩니다.
태양 쪽으로 기울어 있는 시기에는 두 가지 일이 동시에 일어납니다. 첫째, 태양이 하늘 높이 올라옵니다(남중 고도가 높아집니다). 태양이 높으면 빛이 땅에 거의 수직으로 내리꽂혀 좁은 면적에 빛이 촘촘하게 모입니다. 둘째, 낮이 길어집니다. 촘촘한 빛을 오래 받으니 땅이 많이 데워집니다. 이 두 가지가 겹쳐서 여름이 됩니다. 겨울은 정확히 반대입니다. 태양이 낮게 지나가 빛이 비스듬히 넓게 퍼지고, 낮도 짧습니다.
지구와 태양 사이의 거리는 이 이야기에 거의 관계가 없습니다. 거리 때문이라면 지구 전체가 동시에 여름이거나 동시에 겨울이어야 하는데, 실제로는 우리나라가 여름일 때 남반구는 겨울입니다. 계절이 정반대라는 이 사실 하나가 '거리 때문'이라는 설명을 무너뜨립니다. 지구가 어떻게 도는지는 지구의 운동에서 함께 보면 좋습니다.
이렇게 나타납니다
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예시 1손전등으로 확인하는 빛의 집중손전등을 종이에 수직으로 비추면 밝은 원이 작고 진하게 생기고, 비스듬히 비추면 같은 빛이 넓게 퍼져 흐려집니다. 빛의 양은 같은데 받는 면적이 달라졌을 뿐입니다. 여름에 더운 이유가 태양이 가까워서가 아니라 빛이 좁은 곳에 모이기 때문임을 보여 줍니다.
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예시 2여름과 겨울의 그림자 길이같은 막대를 같은 자리에 세워 두고 정오에 그림자를 재면, 여름에는 짧고 겨울에는 깁니다. 태양이 여름에 더 높이 떠 있다는 뜻입니다. 계절 변화를 눈으로 확인하는 가장 쉬운 방법입니다.
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예시 3남반구의 크리스마스우리나라가 한겨울인 12월에 호주는 한여름입니다. 같은 지구, 같은 태양인데 계절이 정반대인 이유는 그때 남반구가 태양 쪽으로 기울어져 있기 때문입니다.
자주 하는 오해
여름에는 지구가 태양에 가까워서 덥다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움지구가 태양 주위를 도니까, 태양에 가까워지면 여름이고 멀어지면 겨울이다
실제로는계절은 거리가 아니라 자전축이 기울어져 있기 때문에 생깁니다.
만약 거리 때문이라면 지구 어디서나 같은 계절이어야 합니다. 그런데 우리나라가 여름일 때 호주는 겨울입니다. 같은 순간에 지구의 위와 아래가 태양에서 떨어진 거리는 거의 같습니다. 계절을 가르는 것은 '빛을 어느 각도로 받는가'입니다.
태양이 높으면 태양이 가까워진 것이라고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움여름에는 태양이 하늘 높이 뜨니까 우리와 더 가까워져서 뜨겁다
실제로는태양이 높으면 빛이 좁은 면적에 촘촘하게 모이고 낮도 길어져서 땅이 더 많이 데워집니다.
태양은 아주 멀리 있어서, 하늘에서 조금 높이 뜬다고 해서 거리가 의미 있게 줄어들지 않습니다. 바뀌는 것은 '빛이 얼마나 비스듬히 닿는가'입니다. 비스듬히 닿으면 같은 양의 빛이 더 넓은 땅에 퍼져 한 곳이 받는 빛이 적어집니다.
선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요
없음 — 이 개념이 출발점입니다
이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다
자주 묻는 질문
Q1자전축이 기울어져 있지 않다면 어떻게 되나요?
계절 변화가 거의 사라집니다. 일 년 내내 태양이 뜨는 높이와 낮의 길이가 거의 같아서, 한 지역의 날씨가 계속 비슷하게 유지될 것입니다.
Q2낮이 가장 긴 날(하지)이 가장 더운 날이 아닌 이유는 무엇인가요?
땅과 바다가 데워지는 데 시간이 걸리기 때문입니다. 태양 빛을 가장 많이 받는 날 이후에도 열이 계속 쌓이므로, 가장 더운 시기는 그보다 한참 뒤에 옵니다. 냄비를 불에서 내려도 한동안 뜨거운 것과 비슷합니다.
Q3적도 지방에는 왜 사계절이 뚜렷하지 않나요?
적도 근처는 일 년 내내 태양이 머리 위 가까이로 지나가 빛을 받는 각도가 크게 변하지 않고, 낮의 길이도 거의 일정합니다. 그래서 계절보다 비가 오는 시기와 안 오는 시기로 나뉘는 경우가 많습니다.
교육과정 2022 개정 · 초6 통합과학 · 계절의 변화
수록 기본 (교육과정 단원)
지구가 태양 주위를 도는 이 운동은 태양계 전체의 움직임 중 하나입니다. 태양계에서 다른 행성들의 운동과 함께 보세요.
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