KR20100040194A - 천체운동 학습판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천체운동 학습판에 관한 것으로서, 1년, 12달, 365일이 날짜 단위의 눈금으로 원을 그리며 표시된 날짜표지가 형성된 천공판; 상기 날짜표지의 중심선을 회전축으로 하여 피벗 회전하도록 상기 천공판 위에 고정되되, 1일 24시간이 시간 단위의 눈금으로 원을 그리며 표시된 시간표지가 형성되어 있고, 일측단이 상기 날짜표지를 가리키도록 되어 있는 지구공전판; 및 상기 시간표지의 중심선을 회전축으로 하여 회전하도록 상기 지구공전판 위에 고정되되, 지구가 반구 모양으로 나타나 있는 지구자전판;으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 따라서 본 발명에 의하면 지구와 태양 그리고 천체의 상대적인 운동 원리와 개념을 도식적으로 쉽고, 간명하게 파악할 수 있게 되므로, 이들에 대한 학습효과를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

지구, 태양, 천체, 자전, 공전, 별자리

Description

천체운동 학습판{Learning Sheet for the movement of celestial}

본 발명은 천체운동 학습판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양과 태양 주위를 도는 지구의 공전 및 자전 운동은 물론 지구의 시간 및 밤낮, 날짜 및 계절의 변화를 도식화하여 간명하게 인식할 수 있도록 함으로써 태양과 지구 그리고 천체 상의 별자리들의 상관관계 및 운동양상을 쉽게 이해할 수 있게 해주는 천체운동 학습판에 관한 것이다.

과학을 처음 접하는 초등학교 학생들은 대부분 실험이나 관찰활동을 통해서 그 원리와 개념을 이해하고 이를 토대로 학년이 올라 갈수록 점점 심화된 과학 교육이 이루어지게 된다.

그런데, 과학 교육과정의 지구 영역은 다른 영역에 비해 실험이나 관찰을 하기에는 시간과 공간의 제약을 많이 받게 된다. 따라서 실험이나 관찰보다는 주로 기자재를 이용한 설명위주의 학습이 많지만, 기자재 또한 종류가 다양하지 않아 학생들에게 천체운동에 의한 개념이나 원리를 100% 이해시키기에는 부족한 점이 많았고, 그나마 천체현상을 보여주는 학습기자재는 나와 있지만, 지구천체현상의 제일 기본이 되는 지구천체운동(자전과 공전)과 시간의 흐름과의 관계를 한 눈에 알기 쉽게 이해시킬 수 있는 학습기자재가 나와 있지 않은 상태여서 이에 학생들은 그 원리와 개념을 정확히 이해하지 못하고, 지식을 단순 암기식으로 공부하다보니 특히 지구과학분야를 이해하고 학습하는 데 많은 어려움을 가지고 있었다.

따라서, 위와 같은 점을 감안하여 특허등록 제10-0469679호에 지구 자전과 공전현상을 동시에 수행하는 지구본 장치가 제안된 바 있다. 상기 지구본장치는 지구의 자전과 공전현상이 단일 지구본으로 동시에 수행되는 것을 보여주는 역할만 할 뿐으로, 시간의 흐름을 알 수는 없으며, 또 특허등록 제10-0665501호에서는 일출몰 시간, 밤낮의 변화, 계절의 변화 등 우주의 운동원리를 학습할 수 있는 천구의 및 지구본 자동 구동장치가 제안된 바 있지만, 기계장치의 특성상 가격이 비싸 학생 개개인이 구비하기가 쉽지 않으며, 학교 기자재로 비치를 한다 하더라도, 학생 스스로 수행함으로써 익힐 수 있는 지식들을 눈으로 보여주는데 그침으로써 충분한 학습효과를 얻는 데 한계가 따르는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 천체 학습교구가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 지구자전에 따른 하루 24시간의 시간변화와 지구공전에 따른 일년 365일의 날짜변화를 도식적으로 간명하게 확인할 수 있도록 함으로써 지구 자전 및 공전현상의 원리와 개념에 대한 학습효과를 증진시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 지구의 자전 및 공전과 천체 즉, 별자리의 상관관계를 시간 또는 날짜 의 경과에 따라 보다 쉽게 파악할 수 있도록 함으로써 지구와 천체의 운동원리와 개념 또한 보다 쉽게 이해시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 1년, 12달, 365일이 날짜 단위의 눈금으로 원을 그리며 표시된 날짜표지가 형성된 천공판; 상기 날짜표지의 중심선을 회전축으로 하여 피벗 회전하도록 상기 천공판 위에 고정되되, 1일 24시간이 시간 단위의 눈금으로 원을 그리며 표시된 시간표지가 형성되어 있고, 일측단이 상기 날짜표지를 가리키도록 되어 있는 지구공전판; 및 상기 시간표지의 중심선을 회전축으로 하여 회전하도록 상기 지구공전판 위에 고정되되, 지구가 반구 모양으로 나타나 있는 지구자전판;으로 이루어지는 천체운동 학습판을 제공한다.

따라서, 본 발명에 따른 천체운동 학습판에 의하면, 지구가 자전과 동시에 공전을 하기 때문에 하루 24시간 동안 이루어지는 자전을 태양 주위를 돌면서 365번 반복하여 일년이라는 기간이 경과되는 자연 현상을 도식적으로 간명하게 이해할 수 있으므로, 지구 자전 및 공전현상의 원리와 개념에 대한 학습효과를 크게 증진시킬 수 있게 된다.

또한, 지구와 태양의 상관관계는 물론, 이들과 천체 즉, 별자리의 상관관계를 지구의 자전 및 공전과 관련시켜 보다 쉽고, 간명하게 파악할 수 있게 되므로, 마찬가지로 지구와 천체의 운동원리와 개념에 대해서도 보다 쉽고, 간명하게 파악할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 천체운동 학습판에 대하여 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 천체운동 학습판은 도 1 및 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 기본적으로 천공판(3), 지구공전판(5), 및 지구자전판(7)으로 이루어지는 바, 먼저 상기 천공판(3)은 천체운동 학습판(1)의 기초가 되는 부분으로서, 태양을 중심으로 하여 천공을 나타내도록 원형의 표지나 그림으로 된 태양표지(13)가 중심선 상에 형성되어 있고, 이 태양표지(13)를 중심으로 1년, 12달, 365일을 나타내는 환형의 날짜표지(11)가 둘레 부분에 부착되어 있다. 이 때, 이 날짜표지(11) 상에는 연중 날짜를 표시하는 365개의 눈금이 1일 단위로 반시계방향으로 원을 그리며 표시되어 있고, 월구분이 용이하도록 1월부터 12월이 큰 눈금으로 나누어져 월 표시가 되어 있으며, 날짜 식별의 편의를 위해 도시된 것처럼 5일 또는 10일 단위로 중간 눈금이 표시될 수도 있다. 한편, 천공판(3)은 그 중심선 상에 날짜표지(11)와 동축 상으로 둥근 딱지 모양의 태양표지(13)가 도시된 것처럼 리벳과 같은 고정수단(14)에 의해 고정되어 지구를 나타내는 지구자전판(7)이 태양을 나타내는 태양표지(13) 주위를 돌고 있는 것을 설명하도록 되어 있는데, 이때 태양표지(13)는 반구 형태로 만들 수도 있고, 천공판(3) 표면에 직접적으로 그려 넣어 만들 수도 있다. 반구 형태로 만들 경우에는 지구공전판(5)의 고정수단(14)을 겸할 수도 있다.

또한, 상기 지구공전판(5)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지구자전판(7)을 원을 그리며 회전시킬 수 있도록 천공판(3) 상에 장착되는 원형의 판지이 며, 환형의 날짜표지(11) 중심선 상에 리벳과 같은 고정수단(14)에 의해 동축 상으로 피벗 회전 가능하게 고정되는 바, 1일 24시간이 시간 단위의 눈금으로 원을 그리며 표시된 시간표지(15)가 테두리 부분에 형성되어 있는데, 이때 도시된 것처럼 시간표지(15) 중 태양표지(13)와 최단거리에 위치하는 지점 즉, 그 법선이 태양의 중심을 향하는 지점에 12시(A)를 표시하고, 그 반대쪽에 0시(B)를 표시하여 0시(B)에서부터 반시계방향으로 15°간격을 두고 24시를 표시한다. 다만, 지구 상의 실제 지역별 위치에 따라 태양의 남중시각이 달라지므로, 이를 감안하여 시간표지(15)의 태양표지(13)와 최단거리에 위치하는 지점의 시간을 변경할 수 있는 바, 예컨대 남중시각이 12시 40분인 서울의 경우 위 지점의 시간을 12시 40분으로 기재할 수도 있다.

한편, 지구공전판(5)은 외주 일측에 고정수단(14)에 끼우기 위한 회전팔(29)이 연장되어 있을 뿐 아니라, 그 대향측 외주에 날짜표지(11)를 가리키는 지침(31)이 돌출되어 있다. 이때, 지구공전판(5)의 원주 에지 부분에는 도시된 것처럼, 반원형의 밤낮구별판(19)이 부착될 수 있는 바, 이 밤낮구별판(19)은 짙은 색의 셀룰로이드와 같은 유색의 반투명한 재질로 제작되어 지구자전판(7)의 태양표지(13) 반대쪽 절반을 덮음으로써 지구자전판(7)의 밤과 낮이 확연하게 구별될 수 있도록 해준다.

또한, 상기 지구자전판(7)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지구를 나타내는 원형의 판지이며, 지구공전판(5) 시간표지(15)의 중심선을 회전축으로 하여 자전할 수 있도록 지구공전판(5) 위에 리벳 등과 같은 고정수단(16)에 의해 회전 가능하게 고정되는 바, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼 그 지면 상에 지구의 북쪽 반구(17) 모양이 표현될 수 있고, 도 4에 도시된 것처럼 지구의 남쪽 반구(57) 모양이 표현될 수도 있다.

이때, 지구자전판(7)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 북쪽 반구(17) 상의 특정 지역 예컨대, 한국에서 판매되는 제품인 경우 한국의 경도 상 위치를 확인할 수 있도록 외주의 동경 128°지점에 관측자표지(21)를 돌출시켜 형성할 수 있는 바, 도시되어 있지 않지만 북쪽 반구(17) 지면 상에 직접 위치표시를 할 수도 있다.

지구자전판(7)은 또한 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 관측자가 위치한 지점의 지평선을 나타내기 위한 지평선표지를 외주를 따라 돌출 형성할 수 있는 바, 지구자전판(7)의 반구(17)가 도 3에 도시된 것처럼 북쪽 반구일 때 관측자표지(21) 등에 의해 표시된 관측자의 위치로부터 반시계방향으로 90°이격된 지점에 동쪽 지평선표지(23)가, 시계방향으로 90°이격된 지점에 서쪽 지평선표지(25)가 각각 형성된다. 반대로, 반구(57)가 남쪽 반구일 때는 도 4에 도시된 것처럼 관측자의 위치 즉, 관측자표지(21)로부터 시계방향으로 90°이격된 지점에 동쪽 지평선표지(63)가, 반시계방향으로 90°이격된 지점에 서쪽 지평선표지(65)가 각각 형성되는데, 이때 각각 지평선표지(23,25,63,65)는 도시된 것처럼 지구자전판의 외주에 돌출된 반쪽짜리 고리 형태로 형성될 수 있음은 물론, 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 각각 지평선표지(23,25,63,65)와 인접하여 방위를 나타내는 한글 또는 알파벳 표시등이 추가로 표시될 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 천체운동 학습판(1)은 도 1 및 도 2에 도시된 반원형의 밤낮구별판(19)을 지구공전판(5)의 원주 에지 부분에, 도 1 내지 도 4에 도시된 관측자표지(21)를 반구(17)의 특정 경도 상에, 도 3 및 도 4에 도시된 동쪽 및 서쪽 지평선표지(23,25)를 지구자전판(7)의 외주 상에 각각 동시에 형성되도록 함으로써, 지구의 밤낮을 표현하는 것은 물론, 관측자의 위치와 그에 따라 형성되는 지평선의 위치를 한 눈에 알아볼 수 있도록 할 수도 있다.

아울러, 본 발명의 천체운동 학습판(1)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 태양표지(13)와 지구자전판(7)을 통해 천공판(3) 상에 태양과 지구를 표시하는 외에 별자리를 함께 표시할 수 있는 바, 이를 위해 천공판(3) 위에는 지구공전판(5)을 덮도록 원주 에지를 따라 별자리표시판(9)이 부착될 수 있다. 이 별자리표시판(9)은 셀룰로이드와 같은 무색 또는 유색의 투명한 재질로 제작된 도넛 형태의 판지로서, 밑에 깔린 지구공전판(5)을 사용자가 눌러 360°회전시킬 수 있도록 중심부분에 원형의 절개부(27)가 형성되어 있으며, 이 절개부(27) 주위에는 지구자전판(7)의 반구(17)가 북쪽 반구일 때는 천구의 북극을 중심으로 북쪽 반구의 별자리(10)들이, 반구(57)가 남쪽 반구일 때는 천구의 남극을 중심으로 남쪽 반구의 별자리들이 둥글게 펼쳐져 표시되는데, 이때 각각의 별자리(10)들은 지구의 공전위치와 천체 상의 계절별 또는 월별 별자리 위치가 일대일 대응하는 것처럼 날짜표지(11) 상의 특정 계절, 월, 또는 날짜와 대응하도록 배치된다.

이제, 위와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 천체운동 학습판의 작용에 대하여 설명한다.

본 발명의 천체운동 학습판(1)은 지구의 공전과 자전을 알기 쉽게 이해할 수 있도록 해주는 교재로서, 도 1 및 도 2에서 지구자전판(7)이 지구공전판(5)을 타고 태양표지(13)를 중심으로 반시계방향으로 피벗 회전하면서 지침(31)에 의해 가리키는 날짜표지(11) 상의 날짜가 수시로 변경됨으로써 지구공전에 따른 계절의 변화를 도식적으로 이해할 수 있게 될 뿐 아니라, 지구공전판(5)의 시간표지(15) 안에서 지구자전판(7)이 반시계방향으로 자전하므로 지구자전에 따른 특정 지역의 시간변화와 그 지역의 태양과의 상관관계를 쉽게 이해할 수 있게 된다. 이때, 특정 지역은 관측자표지(21)가 없는 경우 북쪽 반구(17) 상의 지도에 임의의 위치를 육안으로 지정하여 관찰할 수 있지만, 관측자표지(21)를 지구자전판(7) 둘레에 또는 표면 상에 부착하거나 표시하여 관측자표지(21)가 가리키는 지역으로 확정되도록 할 수도 있다.

더욱이, 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 것처럼, 지구자전판(7)의 태양표지(13) 반대쪽 절반을 밤낮구별판(19)이 덮고 있는 경우에는 밤낮구별판(19)의 어두운 색상이 항상 태양표지(13)와 대향한 위치에 있으므로, 지구 자전위치와 태양의 상관관계 그리고 시간경과 및 그에 따른 밤낮의 변화를 시각적으로 뚜렷하게 구분지어 이해할 수 있게 된다.

또한, 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼, 지구자전판(7)의 둘레에 동서쪽 지평선표지(23,25)를 형성한 경우에는 관측자표지(21)에 의해 특정된 지역의 관측자가 바라본 천구의 지평선 동쪽과 서쪽이 표시되므로, 천구 상의 지평선 방위와 태양에 대한 특정지역의 자전위치의 상관관계를 쉽게 이해할 수 있게 된다. 즉, 예컨 대 도 5에 도시된 바와 같이 북쪽 반구(17) 상의 관측자표지(21)가 시간표지(15) 상의 6시를 가리키면 동쪽 지평선표지(23)가 태양표지(13)을 향함으로써, 오전 6시에 관측자의 동쪽 지평선 상에서 일출이 개시됨을 도식적으로 알 수 있게 된다.

아울러, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 천공판(3) 위에 별자리표시판(9)이 부착된 경우에는 북쪽 반구(17)에서 볼 수 있는 별자리를 계절, 월 또는 날짜 별도 확인할 수 있게 되는데, 지구공전판(5)을 돌려 지침(31)이 확인하고자 하는 날짜 위에 오게 한 상태에서 지구자전판(7)을 반시계방향으로 돌리면, 지구자전판(7)은 관측자표지(21)가 18시를 지나면서 일몰이 되어 밤 영역으로 진입하게 되며, 이때부터 관측자는 관측자표지(21)가 6시를 지나 일출이 될 때까지 지구자전판(7) 위에 겹쳐진 별자리표시판(9) 상의 별자리(10)를 확인할 수 있게 됨을 알 수 있다. 예컨대, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 지침(31)이 즉, 날짜가 4월 중순을 가리킬 때, 즉, 봄철에 야간에 확인할 수 있는 별자리는 사자자리, 처녀자리, 목동자리, 및 천칭자리이며, 관측자표지(21)가 있는 특정지역이 18시가 되어 서쪽 지평선표지(25)에서 일몰이 시작되면, 관측자는 곧바로 사자자리를 볼 수 있게 되며, 지구자전판(7)이 반시계방향으로 회전하여 즉, 시간이 흘러 관측자표지(21)가 6시를 가리켜 동쪽 지평선표지(23)에서 일출이 시작될 무렵 관측자는 천칭자리가 사라지는 것을 볼 수 있게 되는 것이다.

한편, 별자리표시판(9) 상에 황도를 그려 넣음으로써, 별자리와는 반대로 관측자표지(21)가 낮의 영역에 있을 때 해당 날짜에서의 태양과 별자리의 상대 위치를 파악할 수 있도록 할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 천체운동 학습판의 분해 사시도.

도 2는 도 1의 조립 평면도.

도 3은 도 1의 밤낮구별판이 제외되고, 지평선표지가 구비된 천체운동 학습판의 분해 사시도.

도 4는 도 3의 조립 평면도로서, 지구자전판에 북쪽 반구 대신 남쪽 반구가 적용된 천체운동 학습판을 도시한 도면.

도 5는 밤낮구별판과 지평선표지가 모두 적용된 천체운동 학습판의 조립 평면도.

도 6은 도 1의 천체운동 학습판에 별자리표시판이 적용된 분해 사시도.

도 7은 도 6의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 천체운동 학습판 3 : 천공판

5 : 지구공전판 7 : 지구자전판

9 : 별자리표시판 10 : 별자리

11 : 날짜표지 13 : 태양표지

15 : 시간표지 17,57 : 반구

19 : 밤낮구별판 21 : 관측자표지

23,25 : 동서쪽 지평선표지 27 : 절개부

31 : 지침

Claims (7)

1년, 12달, 365일이 날짜 단위의 눈금으로 원을 그리며 표시된 날짜표지(11)가 형성된 천공판(3);

상기 날짜표지(11)의 중심선을 회전축으로 하여 피벗 회전하도록 상기 천공판(3) 위에 고정되되, 1일 24시간이 시간 단위의 눈금으로 원을 그리며 표시된 시간표지(15)가 형성되어 있고, 일측단이 상기 날짜표지(11)를 가리키도록 되어 있는 지구공전판(5); 및

상기 시간표지(15)의 중심선을 회전축으로 하여 회전하도록 상기 지구공전판(5) 위에 고정되되, 지구가 반구(17,57) 모양으로 나타나 있는 지구자전판(7);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천체운동 학습판.

제1 항에 있어서,

상기 천공판(3)은 중심선 상에 상기 날짜표지(11)와 동축 상으로 태양표지(13)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 천체운동 학습판.

제2 항에 있어서,

상기 지구공전판(5)은 상기 태양표지(13)의 반대쪽 절반을 덮도록 원주 에지 부분에 유색의 투명한 밤낮구별판(19)이 부착됨으로써, 상기 지구자전판(7)의 밤과 낮이 확연하게 구별될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 천체운동 학습판.

제2 항에 있어서,

상기 지구자전판(7)은 상기 반구(17) 상의 특정 지역을 표시하기 위한 관측자표지(21)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 천체운동 학습판.

제4 항에 있어서,

상기 지구자전판(7)은 상기 반구(17)가 북쪽 반구일 때 상기 관측자표지(21)로부터 반시계방향으로 90°이격된 지점에 동쪽 지평선표지(23)가, 시계방향으로 90°이격된 지점에 서쪽 지평선표지(25)가 각각 형성되어 있고, 상기 반구(57)가 남쪽 반구일 때 상기 관측자표지(21)로부터 시계방향으로 90°이격된 지점에 동쪽 지평선표지(63)가, 반시계방향으로 90°이격된 지점에 서쪽 지평선표지(65)가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 천체운동 학습판.

제2 항에 있어서,

상기 지구공전판(5)은 상기 태양표지(13)의 반대쪽 절반을 덮도록 원주 에지 부분에 유색의 투명한 밤낮구별판(19)이 부착됨으로써, 상기 지구자전판(7)의 밤과 낮이 확연하게 구별될 수 있도록 되어 있고,

상기 지구자전판(7)은 상기 반구(17) 상의 특정 지역을 표시하기 위한 관측자표지(21)를 포함하며, 상기 반구(17)가 북쪽 반구일 때 상기 관측자표지(21)로부터 반시계방향으로 90°이격된 지점에 동쪽 지평선표지(23)가, 시계방향으로 90° 이격된 지점에 서쪽 지평선표지(25)가 각각 형성되어 있고, 상기 반구(57)가 남쪽 반구일 때 상기 관측자표지(21)로부터 시계방향으로 90°이격된 지점에 동쪽 지평선표지(63)가, 반시계방향으로 90°이격된 지점에 서쪽 지평선표지(65)가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 천체운동 학습판.

제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 천공판(3)은 상기 지구공전판(5)을 덮도록 원주 에지부분에 투명한 재질의 별자리표시판(9)이 부착되되, 상기 별자리표시판(9)은 상기 지구공전판(5)을 사용자가 360°회전시킬 수 있도록 절개부(27)를 형성하고 있으며, 상기 반구(17)가 북쪽 반구일 때 천구의 북극을, 상기 반구(57)가 남쪽 반구일 때 천구의 남극을 중심으로 천구를 펼쳤을 때 나타나는 별자리(10)들이 상기 날짜표지(11)와 대응되는 배치로 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 천체운동 학습판.

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