KR20120037924A - 태양계 일주운동판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양계의 일주운동판에 관한 것이다. 상기 일주 운동판은, 평면의 원형으로 이루어지며, 표면에 천구, 지평면, 관측자 및 시간 눈금부가 도시된 천구배경판; 달 공전궤도상에서 위상에 따른 달의 형상이 도시된 투명한 달회전판; 내행성의 공전궤도, 지구공전궤도 및 내행성의 형상이 도시된 투명한 내행성회전판; 지구 공전궤도와 외행성 공전궤도 및 지구와 외행성의 형상들이 도시된 외행성회전판; 내행성 공전궤도, 외행성 공전궤도 및 지구공전궤도 그리고 내행성, 외행성, 지구의 형상 등이 도시된 행성회전판; 달과 행성의 출몰을 연출할 수 있는 덮개판; 을 구비한다. 상기 천구배경판의 중심부에 중간판에 해당하는 회전판과 상부판에 해당하는 덮개판이 순차적으로 적층되며, 회전판은 회전가능하고, 상기 덮개판은 상기 천구바탕판 하반부 둘레의 가장자리에 고정부착된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 다른 일주 운동판은 위상에 따른 달과 행성의 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 쉽게 이해할 수 있다.

Description

태양계 일주운동판{A diurnal motion board of the solar system}

본 발명은 행성과 달을 포함하는 태양계의 일주운동판에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 위상에 따른 달과 행성의 뜨고 지는 시각과 남중시각 및 관측시각을 평면형상에서 시뮬레이션을 통하여 쉽게 이해하여 학습할 수 있도록 하는 태양계의 일주 운동판에 관한 것이다.

기존의 천구의는 천구의 표면에 황도, 천구의 적도, 별의 위치를 적경과 적위에 맞추어 천구 표면에 그려져 있고 관측자는 천구의 내부의 중심에 서 있다고 상상하면서 천구의 밖에서 천체의 운동 등을 이해하기 위한 천구모형이다. 천구의는 고대 그리스시대에 만들어 진 것으로 알려지고 있다. 최근에는 이러한 천구의를 더욱 발전시켜 본 출원인은 30여년 이상 고등학교에서 지구과학을 가르쳐오면서 천구내부로 손을 넣을 수 있도록 문을 내고 그 내부에는 자오선과 원판을 설치하여, 하늘과 땅이 있는 다기능 학습용 천구의(특허 등록번호: 제10-0704702호)와 표면에 개구부를 가진 천구의(특허 등록번호: 제10-461693호)를 발명하였다. 본 출원인이 발명한 상기 다기능 학습용천구의와 표면에 개구부를 가진 천구의는 천구표면에 있는 문을 통해서 내부로 달의 공전궤도 모형이나 행성의 공전궤도 모형 등을 장착하여 위상에 따른 달이나 행성들의 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 입체 시공간에서 시뮬레이션할 수 있도록 하였다. 그러나 상기 학습기구는 종합천문 기구로써 많은 공간을 치지하고 이동이 번거로운 단점이 있다.

또 최근에는 간편하고 조작이 쉽고 휴대가 쉬운 달관측판(특허 등록번호 제10-681277호)이 발명되었다. 상기 달관측판은 달의 공전 운동에 따른 달의 위상 변화 및 출몰 등과 관련된 달의 모양 변화 현상을 학습자가 쉽게 이해하도록 할 수가 있다. 그러나 상기 달관측판은 평면형상으로 입체감이 없고 천구나 지평면 등이 도시되지 않아서 우주공간상에서 관측자가 공간개념을 이해할 수가 없다. 또한, 달이 동출서몰하는 현상을 지평선을 서쪽에서 동쪽으로 회전하기 때문에 다소 어려움을 느낄 것이다.

그러나 본 발명은 천구와 지평면, 관측자 등을 도시하여 우주공간에서 관측자의 위치를 도시하여 평면형상이지만 입체효과를 느낄 수 있고, 달과 행성이 도시된 회전판을 회전하거나 역으로 지평면을 회전할 수 있도록 하였다. 또한, 본 발명은 달뿐만 아니라 행성의 출몰시각과 남중시각 및 관측시각도 쉽게 이해할 수 있는 학습용 자료를 제안하고자 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 달과 행성의 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 평면형상이지만 우주공간에서 관측자의 공간상의 위치가 파악되고, 간편한 조작에 의해서 이해할 수 있는 태양계의 일주운동판을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판은 천구배경판과 덮개판 및 투명한 회전판이 적층으로 결합한 결합부를 회전축으로 하여 회전가능하면서 이루어진다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판의 특징은 천구와 지평면 등이 도시된 밑바탕에 해당하는 천구배경판; 상기 천구배경판은 평면형상이지만 입체감을 느낄 수 있는 천구를 도시하고, 상기 천구를 가로로 이등분하여 타원형으로 지평면이 도시되고, 상기 지평면의 중심부에 관측자가 남쪽을 향해서 서 있고, 상기 지평면위에 E(동), W(서), S(남), N(북)의 방위가 표기되고, 상기 관측자를 기준으로 하여 천구 상에 zenith(천정)과 nadir(천저)가 표기되고, 상기 천구배경판에서는 천구바깥 둘레를 따라서 동쪽을 06:00시로 하여 시계방향으로 돌면서 360°를 24시간으로 하여 시간표시 눈금이 표기된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판의 또 다른 특징은 상기 천구배경판에서 지평면을 동서로 이등분하여 하반부의 형상과 일치하고 달과 행성의 출몰을 연출할 수 있는 덮개판; 상기 덮개판은 중간판에 해당하는 상기 회전판위에 결합되고, 상기 천구배경판의 하반부 둘레를 따라서 가장자리에 고정 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판의 또 다른 특징은 상기 천구배경판 위에 적층을 이루면서 달의 일주운동을 모의실험 하는 데 핵심적인 역할을 하는 투명한 달회전판; 내행성의 일주운동을 모의실험 하는 데 핵심적인 역할을 하는 투명한 내행성회전판; 외행성의 일주운동을 모의실험 하는 데 핵심적인 역할을 하는 외행성회전판; 및 내행성과 외행성을 함께 일주운동을 모의실험 하는데 핵심적인 역할을 하는 행성회전판; 을 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 달회전판은 태양을 중심으로 하는 지구공전궤도와 지구를 중심으로 하는 달 공전궤도를 도시하고, 상기 달 공전궤도상에는 일정한 간격으로 적어도 8곳에 상현달, 초승달, 삭, 그믐달, 하현달, 부푼 하현달, 보름달, 부푼 상현달 형상들을 각각 도시하고, 상기 지구에서 상기 태양과 상기 달 형상들인 상현달, 초승달, 삭, 그믐달, 하현달, 부푼 하현달, 보름달, 부푼 상현달을 각각 연장하여 상기 천구배경판에 위치한 천구만큼의 거리에 태양형상과 달형상 들을 각각의 위치에 도시한 것을 특징으로 한다. 또한 상기 태양형상에는 현재시각 지시바늘형상을 도시하여 위상에 따른 달의 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 읽을 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 달회전판은 상기 천구배경판과 상기 덮개판 사이에 결합되고, 상기 달회전판은 투명한 재질로 되어 있어서 상기 천구배경판에서 도시된 그림이 노출되어 상기 천구배경판에서 지평면 중심부에서 관측자가 달의 일주운동을 관측하는 것처럼 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판이 달의 일주운동을 나타내는 경우, 상기 천구배경판의 중심부에 달회전판과 덮개판을 순서대로 결합한 결합부를 갖고 상기 결합부를 회전축으로 하여 회전가능하고, 상기 덮개판은 상기 천구배경판 둘레를 따라서 가장자리에서 고정 부착된 것을 특징으로 한다.

상기 일주운동판에서 상기 덮개판은 상기 달회전판을 회전시키면 상기 달회전판의 일부가 상기 덮개판의 내외부로 출입 가능하여 위상에 따른 상기 달형상들이 동쪽에 떠서 서쪽으로 지는 현상을 연출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판의 또 다른 특징은 상기 내행성회전판에는 태양을 중심에 두고 내행성의 공전궤도와 지구공전궤도를 도시하고, 상기 내행성 공전궤도상에 동방최대이각, 서방최대이각, 내합, 외합의 위치에 내행성의 형상들을 각각 도시하고, 상기 지구 공전궤도상에 지구형상을 도시하고, 상기 지구형상에서 태양과 상기 내행성 공전궤도상에서 동방최대이각, 서방최대이각, 내합, 외합의 위치에 있는 내행성형상을 각각 연장하여 상기 천구배경판의 천구가 위치한 길이에 태양과 상현달 모양의 내행성, 하현달 모양의 내행성, 내합과 외합에 해당하는 내행성 형상들을 각각 도시하는 것을 특징으로 한다.

상기 태양형상에는 현재시각 지시바늘형상을 도시하여 위상에 따른 내행성의 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 읽을 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 내행성회전판은 상기 천구배경판과 상기 덮개판 사이에 결합되고, 상기 내행성회전판은 투명한 재질로 되어 있어서 상기 천구배경판에 도시된 그림이 노출되어 상기 천구배경판에서 지평면 중심부에 도시된 관측자가 내행성의 일주운동을 관측하는 것처럼 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에서 내행성에 대한 일주운동을 나타내는 경우, 상기 천구배경판의 중심부에 내행성회전판과 덮개판을 순서대로 결합한 결합부를 갖고 상기 결합부를 회전축으로 하여 회전가능하고, 상기 덮개판은 상기 천구배경판 하반부 둘레를 따라서 가장자리에 고정 부착한 것을 특징으로 한다.

전술한 일주운동판에서 상기 덮개판은 상기 내행성 회전판을 동쪽에서 서쪽으로 회전시키면 상기 내행성회전판의 일부가 상기 덮개판 내외부로 출입하여 위상에 따른 내행성 형상들이 동쪽에 떠서 서쪽으로 지는 현상을 연출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에서 또 다른 특징은 상기 외행성회전판은 태양형상을 중심에 두고 외행성의 공전궤도와 지구공전궤도를 도시하고, 또한, 상기 외행성 공전궤도상에 동구, 서구, 합, 충의 위치에 외행성의 형상들을 각각 도시하고, 상기 지구 공전궤도상에 지구형상을 도시하고, 상기 지구에서 상기 태양형상과 상기 동구, 서구, 합, 충의 위치에 있는 외행성형상 들을 각각 연장하여 상기 천구배경판의 천구가 위치하고 있는 거리에 태양형상과 각각의 외행성형상 들을 각각 도시하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 태양형상에는 현재시각 지시바늘형상을 도시하여 위상에 따른 외행성의 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 읽을 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에서 외행성에 대한 일주운동을 나타내는 경우, 상기 천구배경판 중심부위에 상기 외행성회전판과 덮개판을 결합한 결합부를 회전축으로하여 회전가능 하고, 상기 덮개판은 천구배경판 하반부 둘레를 따라서 가장자리에 고정 부착한 것이다.

상기 외행성 일주운동판에서 상기 덮개판은 상기 외행성회전판을 동쪽에서 서쪽으로 회전시키면 외행성회전판의 일부가 상기 덮개판 내외부로 출입하여 위상에 따른 외행성들이 동쪽에 떠서 서쪽으로 지는 현상을 연출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판의 또 다른 특징은 상기 행성회전판에서 태양을 중심에 두고 내행성공전궤도와 지구공전궤도 및 외행성 공전궤도를 도시하고, 상기 내행성 공전궤도상에 동방최대이각, 서방최대이각, 내합, 외합의 위치에 내행성의 형상들을 각각 도시하고, 상기 지구 공전궤도상에 지구형상을 도시하고, 상기 지구형상에서 태양형상과 상기 동방최대이각, 서방최대이각, 내합, 외합의 위치에 있는 내행성 형상들을 각각 연장하여 상기 천구배경판에서 천구 위치에 해당하는 거리에 태양과 상현달 모양의 내행성, 하현달 모양의 내행성, 내합과 외합에 해당하는 내행성 형상을 각각 도시하는 것을 특징으로 한다.

상기 외행성 공전궤도상에 동구, 서구, 합, 충의 위치에 외행성의 형상들을 각각 도시하고,

상기 지구형상에서 상기 태양형상과 상기 동구, 서구, 합, 충의 위치에 있는 외행성형상을 각각 연장하여 상기 천구배경판에서 천구위치에 해당하는 길이에 태양과 각각의 외행성형상을 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 태양형상에는 현재시각 지시바늘형상을 도시하여 위상에 따른 행성들의 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 읽을 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에서 행성에 대한 일주운동을 나타내는 경우, 상기 천구배경판 중심부위에 상기 행성회전판과 덮개판을 결합한 결합부를 회전축으로하여 회전가능 하고, 상기 덮개판은 상기 천구배경판 하반부 둘레를 따라서 가장자리에 고정 부착한 것을 특징으로 한다.

상기 행성일주운동판에서 상기 덮개판은 상기 행성회전판을 동쪽에서 서쪽으로 회전시키면 행성회전판의 일부가 상기 덮개판 내외부로 출몰하여 위상에 따른 행성형상들이 동쪽에 떠서 서쪽으로 지는 현상을 연출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판을 이용함으로써 달의 위상에 따른 뜨고 지는 시각과 남중시각 뿐만 아니라 관측시각을 모의실험을 통하여 직접 눈으로 보고 조작하면서 이해할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판을 이용함으로써 내행성인 수성과 금성은 왜 한밤중에는 볼 수 없고 새벽이나 초저녁에 동쪽 하늘이나 서쪽 하늘에서만 볼 수 있는지를 모의실험을 통하여 그 원리를 학습할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판을 이용함으로써 외행성의 위치에 따른 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 직접 눈으로 보고 조작하면서 이해할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판은 평면형상이지만 입체감 느끼면서 직접 보고 조작하면서 탐구학습이 가능하여 교사에게는 학생들을 이해시키는데 필요한 수업시간을 줄이고 학생들은 관심과 흥미를 갖고 쉽게 이해할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판은 평면형상이므로 부피가 적어 휴대하기 좋고 이동이 간편하여 실험실은 물론이고 교실에서도 필요시에 언제나 편리하게 꺼내어서 활용할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판은 우리인간과 가장 친숙하고 관심이 많은 달과 행성들이 지구의 자전으로 인하여 어떻게 천구상을 일주운동을 하고 있는가를 쉽게 이해 할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 달과 행성의 위상에 따른 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 시뮬레이션하기 위해 밑바탕이 되는 평면형상의 천구배경판이다.
도 2는 상기 천구배경판에서 지평면을 동서로 이등분한 하반부 형상과 일치하는 천구배경하반부 덮개판이다.
도 3는 태양을 중심으로 하는 지구공전궤도와 지구를 중심으로 하는 달의 공전궤도 및 달형상 등이 구비된 평면형상의 투명한 달회전판이다.
도 4은 태양주위를 공전하는 지구와 내행성 형상 등이 구비된 평면형상의 투명한 내행성회전판이다.
도 5는 태양주위를 공전하는 지구와 외행성 형상 등이 구비된 평면형상의 투명한 외행성회전판이다.
도 6은 태양주위를 공전하는 지구와 내행성 및 외행성 형상 등이 구비된 평면형상의 투명한 행성회전판이다.
도 7은 본 발명에서 도 1의 지평면 중심부 위에 도 3의 지구형상과 도 2의 결합홀과 순서대로 결합한 결합부를 회전축으로 하여 회전가능하고, 도 1의 하반부 둘레의 가장자리에 도 2를 고정부착한 달 일주운동판이다.
도 8은 본 발명에서 도 1에서 지평면 중심부 위에 도 4에서 지구형상과 도 2에서 결합홀과 순서대로 결합한 결합부를 회전축으로 하여 회전가능하고, 도 1의 하반부 둘레의 가장자리에 도 2를 고정부착한 내행성 일주운동판이다.
도 9는 본 발명에서 도 1에서 지평면 중심부 위에 도 5에서 지구형상과 도 2에서 결합홀과 순서대로 결합한 결합부를 회전축으로 하여 회전가능하고, 도 1의 하반부 둘레의 가장자리에 도 2를 고정부착한 외행성 일주운동판이다.
도 10은 본 발명에서 도 1에서 지평면 중심부 위에 도 6에서 지구형상과, 도 2에서 결합홀과 순서대로 결합한 결합부를 회전축으로 하여 회전가능하고, 도 1의 하반부 둘레의 가장자리에 도 2를 고정부착한 행성 일주운동판이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양계의 일주운동판의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명은 태양계의 일주운동판으로서, 평면의 원형 형상의 천구배경판(도 1), 덮개판(도 2) 및 투명한 회전판들( 도3, 도4, 도 5, 도 6)로 이루어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일주 운동판의 천구 배경판을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 천구 배경판은 천구와 지평면 등이 구비된 밑바탕에 해당하는 것으로 상기 천구 배경판에는 원형의 천구와 상기 천구를 가로로 이등분하여 지평면(10)이 타원형으로 그려져 있고, 상기 지평면(10)에 관측자(11)가 남쪽을 향해 서 있고 천구상에 zenith(천정)과 nadir(천저)가 표기되고, 상기 지평면(10)위에 E(동), W(서), S(남), N(북)의 방위가 표기되고, 상기 천구 바깥 둘레에 동쪽을 06 : 00 시로 하여 시계방향으로 돌면서 360°를 24시간으로 하여 시간 눈금부(12)를 표기한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일주 운동판의 덮개판을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 덮개판은 상기 천구 배경판의 지평면(10)을 동서로 이등분한 하반부의 형상과 일치한다. 상기 덮개판은 달과 행성이 출몰하는 현상을 구체적으로 보여주기 위해 동쪽에서는 달과 행성이 덮개판에서 위로 떠오르는 모습을 보여주고 서쪽에서는 덮개판 안으로 들어가면서 지는 모습을 연출한다. 상기 덮개판은 천구배경판 둘레에 고정 부착되어 단독으로 회전불가능하고 회전판 위에 있는 위판에 해당한다.

상기 투명한 회전판들은 중간판에 해당하는 달회전판, 내행성회전판, 외행성회전판 및 행성회전판 중 하나로 구성된다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일주 운동판의 달 회전판을 예시적으로 도시한 것이며, 도 4는 내행성 회전판을, 도 5는 외행성 회전판을, 도 6은 행성 회전판을 각각 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 달회전판에는 태양, 태양을 중심으로 하는 지구공전궤도(24), 지구를 중심으로 하는 달 공전궤도(21)가 도시되어 있고, 상기 달 공전궤도상(21)에는 일정한 간격으로 8곳에 달형상으로 상현달(A), 초승달(B), 삭(C), 그믐달(D), 하현달(E), 부푼하현달(F), 보름달(G), 부푼상현달(H)이 각각 도시되어 있고, 상기 달 공전궤도(21)의 중심부에 위치한 지구(20)에서 상기 태양과 상기 달 공전궤도상에 위치하고 있는 달형상들인 상현달(A), 초승달(B), 삭(C), 그믐달(D), 하현달(E), 부푼하현달(F), 보름달(G), 부푼상현달(H)를 각각 연장하여 상기 천구배경판(도 1)에서 천구가 위치한 길이에 태양형상(23)과 달형상들인 상현달(a), 초승달(b), 삭(c), 그믐달(d), 하현달(e), 부푼하현달(f), 보름달(g), 부푼상현달(h)형상을 각각 도시하고, 상기 태양형상(23)에 현재시각 지시바늘형상(100)을 도시한다.

도 4를 참조하면, 상기 내행성회전판에는 태양(37)을 중심에 두고 내행성의 공전궤도(310)와 지구공전궤도(300)를 도시하고, 상기 내행성 공전궤도(310)상에 동방최대이각(31), 서방최대이각(36), 내합(35), 외합(38)의 위치에 내행성의 형상들을 각각 도시하고, 상기 지구 공전궤도(300)상에 지구형상(33)을 도시하고, 상기 지구공전궤도상(300)의 지구(33)에서 상기 내행성 공전궤도(310)상에서 동방최대이각(32), 서방최대이각(34), 내합(35), 외합(38)의 위치에 있는 내행성을 각각 연장하여 상기 천구배경판(도 1)의 천구에 해당하는 거리에 상현달 모양의 내행성(320), 하현달 모양의 내행성(340), 내합과 외합에 해당하는 내행성형상(350)을 각각 도시하고, 상기 지구(33)에서 태양(37)을 연장하여 천구배경판(도 1)에 있는 천구만큼의 거리에 태양형상(330)을 도시한다. 상기 태양형상(330)에 현재시각 지시바늘형상(100)을 도시한다.

도 5를 참조하면, 상기 외행성회전판에는 지구공전궤도(45)와 외행성공전궤도(44)를 도시하고, 상기 지구공전궤도(45)와 외행성 공전궤도(44)의 중심부에는 태양형상(47)을 도시하고, 상기 지구공전궤도(45)상에 지구형상(41)을 도시하고, 상기 외행성공전궤도상에는 동구(40), 서구(43), 합(46), 충(42)의 위치에 각각 외행성형상들을 도시하고, 상기 지구에서 상기 외행성 공전궤도상에 있는 동구(40), 서구(43), 합(46), 충(42)의 위치에 있는 외행성형상들을 각각 연장하여 상기 천구배경판(도 1)에서 천구만큼의 거리에 외행성형상으로 동구(410), 서구(430), 합(420), 충(440)을 각각 도시하고, 상기 지구(41)에서 태양(47)을 연장하여 천구배경판(도 1)에서 천구에 해당하는 거리에 태양형상(450)을 도시한다. 상기 태양형상(450)에 현재시각 지시바늘 형상(100)을 도시한다.

도 6을 참조하면, 상기 행성회전판에는 지구공전궤도(901)와 내행성공전궤도(902) 및 외행성공전궤도(900)를 도시하고, 상기 지구공전궤도(901)의 중심부에는 태양형상(910)을 도시하고, 상기 지구공전궤도(901)상에 지구형상(907)을 도시하고, 상기 외행성공전궤도상에는 동구(908), 서구(904), 합(911), 충(906)의 위치에 각각 외행성형상들을 도시하고, 상기 지구(907)에서 상기 외행성 공전궤도상에 있는 동구(908), 서구(904), 합(911), 충(906)의 위치에 있는 외행성들을 각각 연장하여 상기 천구배경판(도 1)의 천구에 해당하는 길이에 각각 동구(870), 서구(850), 합(820), 충(860)의 위치에 외행성형상들을 각각 도시하고, 상기 내행성 공전궤도상에 동방최대이각(909), 서방최대이각(903), 내합(905), 외합(890)의 위치에 내행성형상들을 각각 도시하고, 상기 지구(907)에서 태양(910)과 내행성 공전궤도상의 동방최대이각(909), 서방최대이각(903), 내합(905), 외합(890)의 위치에 있는 내행성들을 각각 연장하여 상기 천구배경판(도 1)에서 천구에 해당하는 길이에 태양(810), 상현달 모양의 내행성(880), 하현달 모양의 내행성(840), 삭에 해당하는 내행성(830)의 형상을 각각 도시하고, 상기 천구에 위치한 태양형상(810)에 현재시각 지시바늘형상(100)을 도시한다.

도 7은 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에 달 회전판을 결합하여, 달의 위상에 따른 출몰시각을 시뮬레이션을 통하여 용이하게 학습할 수 있도록 한 달일주운동판이다. 상기 달일주운동판(도 7)은 밑판에 해당하는 천구배경판(도 1)과 중간판인 달회전판(도 3) 그리고 위판에 해당 하는 덮개판(도 2)의 결합으로 이루어진다. 구체적으로는 상기 천구배경판(도 1) 중심부 위에 상기 달회전판(도 3)에서 지구와 결합 하고, 상기 달회전판위에 다시 덮개판(도 2) 에서 결합홀(200)과 결합한 결합부(50)를 구비하고, 상기 덮개판(도 2)은 상기 천구 배경판(도 1) 하반부 둘레의 가장자리에 고정 부착하여 상기 덮개판은 단독으로 회전 불가능하고 상기 내행성회전판은 상기 결합부를 회전축으로 하여 회전 가능한 것을 특징으로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에 내행성 회전판을 결합하여, 내행성의 위상에 따른 출몰 시각을 시뮬레이션을 통하여 용이하게 학습할 수 있도록 한 내행성 일주운동판이다.

상기 내행성 일주운동판(도 8)은 밑판에 해당하는 천구배경판(도 1)과 중간판인 내행성회전판 (도 4), 그리고 상부판에 해당하는 덮개판(도 2)의 결합으로 이루어진다. 구체적으로는 상기 천구배경판(도 1)에서 지평면 중심부 위에 중간판에 해당하는 상기 내행성 회전판 (도 4)에서 지구(33)와 결합하고, 다시 상기 덮개판(도 2)에서 결합홀 (200)과 결합하여 결합부를 구비하고, 상기 덮개판(도 2)은 상기 천구배경판(도 1) 하반부 둘레의 가장 자리에 고정 부착되어 상기 덮개판은 단독으로 회전 불가능하고, 상기 내행성회전판은 상기 결합부를 회전축으로 하여 회전 가능한 것을 특징으로 한다.

도 9는 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에 외행성 회전판을 결합하여, 외행성의 위치에 따른 출몰시각을 시뮬레이션을 통하여 용이하게 학습할 수 있도록 한 외행성 일주운동판이다.

상기 외행성 일주운동판(도 9)은 밑판에 해당하는 천구배경판(도 1)과 중간판인 외행성 회전판(도 5), 그리고 상부판에 해당하는 덮개판(도 2)의 결합으로 이루어진다. 구체적으로는 상기 천구배경판(도 1)에서 지평면 중심부 위에 상기 외행성회전판(도 5)에서 지구(33)와 결합하고, 다시 상기 덮개판(도 2)에서 결합홀(200)과 결합하여 결합부를 구비하고, 상기 덮개판(도 2)은 상기 천구배경판(도 1) 하반부 둘레를 따라서 가장자리에 고정 부착되어 상기 덮개판은 단독으로 회전불가능하고, 상기 외행성회전판은 상기 결합부를 회전축으로 하여 회전 가능한 것을 특징으로 한다.

도 10은 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에 행성 회전판을 결합하여, 행성의 위치에 따른 출몰시각을 시뮬레이션을 통하여 용이하게 학습할 수 있도록 한 행성 일주운동판이다. 상기 행성 일주운동판(도 10)은 밑판에 해당하는 천구배경판(도 1)과 중간판인 행성회전판(도 6), 그리고 상부판에 해당하는 덮개판(도 2) 의 결합으로 이루어진다. 구체적으로는 상기 천구배경판(도 1)에서 지평면 중심부 위에 상기 행성회전판(도 6)에서 지구와 결합하고, 다시 상기 덮개판(도 2)에서 결합홀(200)과 결합하여 결합부를 구비하고, 상기 덮개판(도 2)은 상기 천구배경판(도 1) 하반부 둘레를 따라서 가장자리에 고정 부착되어 상기 덮개판(도 2)은 단독으로 회전불가능하고, 상기 행성회전판(도 6)은 상기 결합부를 회전축으로 하여 회전 가능한 것을 특징으로 한다.

사용방법 1

이하 본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에서 달일주운동판(도 7)을 이용하여 위상에 따른 달의 뜨고 지는 시각과 남중시각을 조작하는 방법을 설명한다.

먼저, 도 7과 같이 태양이 고도가 가장 높은 곳에 오도록 맞추면 현재시각 지시바늘이 정오를 가리킨다. 그리고 천구배경판을 고정시키고 달 회전판을 지구자전과 반대방향인, 동쪽에서 서쪽으로 서서히 회전시키면 정오에 상현달(a)이 동쪽 지평선에 떠오른다. 그리고 15시에 부푼 상현달(h)이, 18시에는 보름달(g)이, 21시에는 부푼 하현달(f)이, 자정에는 하현달(e)이, 03시에는 그믐달(d)이, 06시에는 삭(c)이, 09시에는 초승달(b)이 각각 동쪽 하늘에서 떠오른다. 그리고 다음날 정오에는 다시 상현달(a)이 떠오르는 현상을 알 수 있다. 이상과 같은 과정을 통하여 위상에 따른 달이 떠오르는 시각뿐만 아니라 남중시각과 지는 시각 및 관측시각을 이해할 수 있다. 또한, 달이 출몰하는 현상을 구체적으로 보여주기 위해서 덮개판을 사용하였다. 동쪽지평선에서는 달이 덮개판 위로 올라오는 모습을 보여주고 서쪽지평선에서는 덮개판 안으로 들어가면서 지는 모습을 볼 수 있는 것을 특징으로 하는 달과 행성의 출몰시각 시뮬레이션판이다.

이번에는 도 7에서 달회전판을 고정시키고 상기 천구배경판을 실제 지구 자전과 같은 방향인 서에서 동쪽으로 회전시킬 경우에도 위상에 따른 달의 뜨고 지는 시각 및 남중 시각 및 관측시각을 눈으로 직접 확인할 수 있다.

실제로 달은 지구가 자전하는 사이에 달은 지구주위를 하루에 약 13.2도씩 공전하므로 달의 일주운동의 주기는 약 24시간 50분이므로 하루에 약 50분의 차이가 생기지만 기본 원리를 설명하는 데는 지장이 없다.

사용방법 2

본 발명에 따른 태양계의 일주운동판에서의 내행성 일주운동판(도 8)을 이용 하여 왜 수성과 금성은 새벽이나 초저녁에 볼 수 있는가에 대한 이유를 설명한다. 내행성인 수성과 금성은 지구에서 볼 때 태양과 이루는 최대이각( 수성:28° 금성: 48°이 작아서 태양과 내행성이 천구 상에서 서로 멀리 떨어질 수가 없다. 그러므로 내행성은 태양과 뜨고 지는 시각의 차이가 많이 나지 않아서 한밤중에는 볼 수 없고 주로 새벽이나 초저녁에 관측된다.

이하는 내행성의 뜨고 지는 시각과 관측시각을 사용하는 방법을 설명한다.

상기 내행성 일주운동판(도 8)과 같이 태양이 고도가 가장 높은 곳에 오도록 맞추면 현재시각 지시바늘이 정오를 가리킨다. 상기 내행성일주운동판에서 천구배경판을 고정시키고 내행성회전판을 지구 자전과 반대방향인 서쪽에서 동쪽으로 서서히 회전시켜 보자. 이때, 서방최대이각에 위치한 내행성은 태양보다 먼저 지며, 얼마 후에 태양이 서쪽지평선으로 진다. 이때부터 동방최대이각에 위치한 내행성은 질 때까지 서쪽 하늘에서 관측된다. 다음 날 서방최대이각에 있는 내행성은 태양보다 먼저 뜨므로 태양이 뜰 때까지 새벽에 동쪽하늘에서 관측할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 내합과 외합의 위치에 있는 내행성은 태양과 같이 뜨고 진다는 사실을 알 수 있다. 따라서 내행성이 동방최대이각에 있을 때는 태양이 진 후에 서쪽하늘에서, 서방 최대이각에 있을 때는 태양이 뜨기 전에 새벽에 동쪽하늘에서 관측할 수 있다. 그리고 내합과 외합의 위치에 있을 때는 태양과 같은 시각에 뜨고 지므로 관측할 수 없음을 알 수 있다.

또한, 이번에는 내행성 일주운동판(도 8)에서 내행성회전판을 고정시키고 천구배경판을 지구자전과 같은 방향인 서에서 동쪽으로 회전시킬 경우에도 동방최대이각, 내합, 서방최대이각에 있는 내행성의 출몰시각과 관측시각을 직접 조작하면서 눈으로 보면서 이해할 수 있다.

사용방법 3

외행성일주운동판(도 9)과 행성일주운동판(도 10)의 사용방법은 상기 사용방법 2와 같으므로 생략한다.

본 발명에 따른 달과 행성의 출몰시각에 관한 시뮬레이션판은 위상에 따른 달과 내행성 및 외행성의 출몰시각과 남중시각 및 관측시각을 모의실험을 통하여 쉽게 이해할 수 있고 우리인간과 가장 친숙하고 관심이 많은 달과 행성들이 지구의 자전으로 인하여 어떻게 천구상을 일주운동을 하고 있는가를 쉽게 이해할 수 있어서 초중고 과학교재로 이용될 수 있다.

34 : 서방최대이각
300, 45, 47 : 지구공전궤도
44 : 외행성공전궤도
46 : 합
40 :동구
50 : 결합부
100 : 현재시각 지시바늘
200 : 결합홀

Claims (6)

1. 전체적으로 평면의 원형 형상으로 이루어지며, 원형의 천구, 천구상의 동쪽점과 서쪽점을 연결하는 타원형의 지평면, 및 상기 천구의 원주를 따라 시간을 표시한 시간 눈금부가 도시되어 있고, 상기 지평면의 중심에 관측자 형상이 도시된 천구 배경판;
   상기 천구배경판의 천구를 동서 방향으로 이등분한 하반부와 동일한 형상으로 이루어지며, 상기 천구배경판의 하반부에 회전되지 않도록 고정되는 덮개판; 및
   상기 천구배경판과 상기 덮개판의 사이에 회전 가능하도록 결합되는 회전판;
   을 구비하며, 상기 회전판은 내행성의 일주운동을 나타내는 도안이 도시된 내행성 회전판, 외행성의 일주운동을 나타내는 도안이 도시된 외행성 회전판 및 행성의 일주운동을 나타내는 도안이 도시된 행성 회전판 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하며,
   상기 천구 배경판에 도시된 관측자 형상은 상기 천구 배경판의 중심에 위치한 것을 특징으로 하며,
   상기 천구 배경판위에 회전판 및 덮개판이 순차적으로 적층되며, 상기 회전판의 중심과 천구 배경판의 중심은 동일축상에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양계의 일주운동판.
2. 제1항에 있어서, 상기 내행성 회전판은 태양, 태양을 중심에 둔 내행성 공전궤도와 지구 공전 궤도가 도시되어 있고, 상기 내행성공전궤도를 확대한 위치에 각 위상에 따른 내행성의 형상과 태양형상이 도시되어 있고, 상기 태양형상에는 상기 천구 배경판의 시간 눈금부를 지시하는 현재시각 지시바늘 형상이 도시된 것을 특징으로 하는 태양계의 일주운동판.
3. 제1항에 있어서, 상기 외행성 회전판은 태양, 태양을 중심에 둔 외행성 공전궤도와 지구 공전 궤도가 도시되어 있고, 상기 외행성 공전궤도를 확대한 위치에 각 위상에 따른 외행성의 형상과 태양형상이 도시되어 있고, 상기 태양형상에는 상기 천구 배경판의 시간 눈금부를 지시하는 현재시각 지시바늘 형상이 도시된 것을 특징으로 하는 태양계의 일주운동판.
4. 제1항에 있어서, 상기 행성 회전판은 태양, 태양을 중심에 둔 내행성 공전 궤도, 외행성 공전 궤도와 지구 공전 궤도가 도시되어 있고, 내행성 공전궤도 또는 외행성 공전궤도를 확대한 위치에 각 위상에 따른 내행성과 외행성의 형상 및 태양형상이 도시되어 있고, 상기 태양형상에는 상기 천구 배경판의 시간 눈금부를 지시하는 현재시각 지시바늘 형상이 도시된 것을 특징으로 하는 태양계의 일주운동판.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천구배경판은 천구와 일주권, 지평면, 및 방위가 도시되고, 상기 천구에 천정(Zenith)과 천저(nadir)가 표기된 것을 특징으로 하는 태양계의 일주운동판.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덮개판은 천구배경판 하반부 가장자리에 고정부착되고, 회전판의 일부는 덮개판에 의해 가려지며, 상기 회전판을 회전시킴에 따라 회전판의 일부가 교대로 가려지거나 노출되는 것을 특징으로 하는 태양계의 일주운동판.
   

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