2020.06.21 일 4시 - 6시 사이에 일어난 일식 관찰

찜기를 이용한 태양 일식 관찰

<바늘구멍 사진기 원리>

찜기의 구멍이 바늘구멍 사진기 역할을 해 주기 때문에 찜기 구멍을 통과한 태양이 바닥에 태양 모양의 상을 만들게 된다. 바늘구멍 사진기는 아래 그림처럼 바늘구멍을 통과한 빛이 상을 만들기 때문에 상하좌우가 반대가 된다.

찜기를 지면에 너무 가까이 하면 바늘구멍에 의한 상을 볼 수 없다. 또 너무 멀리 해도 상이 번져 보여서 관찰하기 쉽지 않다. 약 1m 정도 거리에서 찜기를 들고 가까이 했다 멀리 했다 하다 보면, 일식이 일어나는 태양 상이 맺히는 것을 관찰할 수 있다.

<찜기를 통해 본 일식>

시간대별로 촬영해 본 사진이다.

그림자로 본 일식 진행방향은 우측상단에서 좌측하단으로 진행되어 가는 것을 볼 수 있다.

<눈으로 관측한 일식>

그렇다면 실제 이날 일식은 어떻게 일어났을까? 실제 하늘을 보면 아래 그림처럼 일식이 진행 된다.

저녁 무렵이므로 아래쪽이 서쪽이다 태양은 지금 서쪽으로 지고 있는 중이다. 달은 태양의 서쪽에서 동쪽으로 지나가면서 일식이 일어난다. 우리가 지켜보면 태양의 진행방향 오른쪽에서 왼쪽으로 달이 가리고 지나가는 것이다.

그래서 일식이 일어날때는 항상 태양의 오른쪽이 먼저 가려지기 시작한다. 아래에서 위쪽이 아니냐고 묻는 학생도 있지만, 그건 우리가 저녁때 봐서 그렇다. 태양이 진행하는 방향으로 생각해 보면 태양은 서쪽지평선으로 지고 있는 중이니까. 태양의 오른쪽에서 왼쪽으로 지나가는 것이 맞다.

이는 달이 지구주위를 서에서 동으로 공전하고 있기 때문에 태양을 서쪽에서 동쪽(우리가 볼때 오른쪽에서 왼쪽)으로 가리고 지나가게 되는 것이다.

<일식과 월식의 진행방향이 반대인 이유>

태양 그림자로 달이 들어가서 발생하는 월식이 일어날때는 반대다. 태양그림자 사이로 서에서 동으로 이동하는 달이 지나가니까. 달은 동쪽부터 가려지기 시작한다. 우리가 볼때 달의 왼쪽부터 가려지게 되는 것이다.

일식이 일어날때도 만약 달이 태양뒤쪽으로 지나가서 태양이 달을 가리는 거고 우리가 달을 관측하는 거라면 월식때와 똑같이 달은 왼쪽부터 가려지게 될 것이다. 그런데 일식은 달이 가려지는게 아니라 태양이 달에 의해 가려진다는 것을 명심하자. 그래서 태양을 기준으로 보면 월식과 반대로 태양은 오른쪽 부터 가려지게 되는 것이다. (달 입장에서는 달 자신의 왼쪽이 가려지는(?) 것처럼 생각하면 된다.)


<왜 찜기가 만든 상의 방향은 상하좌우 대칭이 되지 않는가?>

그런데 찜기를 이용한 관측에서 이상한 점이 발견되지 않는가? 찜기를 이용한 관측은 바늘구멍 사진기 원리라고 했으니까 상하좌우 대칭이 되어야 하는데, 상하 대칭은 되는데 좌우 대칭이 되지 않는다.

  그럼 우리가 예측한 것이 잘 못 된 것인가? 위쪽에 제시된 일식 진행방향도 눈으로 관측한 것과 그림자로 관측한 것의 진행방향이 상하 대칭만 되고, 좌우 대칭은 되지 않는다. 도대에 왜 그런 걸까?

처음에 예상대로 관측결과가 나오지 않아 당황했다. 과학은 거짓말을 하지 않는다. 무엇이 문제란 말인가? 한참을 고민한 끝에 이유를 알아냈다.

그건 관측자의 위치에 있었다.

우리가 바늘구멍 사진기를 볼때는 스크린 뒤쪽에서 봐야 한다. 그럼 상하좌우 대칭이 일어난 상을 볼 수 있다. 그런데 지금 우리는 스크린 뒤쪽이 아니라 스크린 앞쪽에서 보고 있는 것이다. 따라서 보이는 모양이 상하는 대칭이지만 좌우는 대칭이 아닌 것으로 보이게 되는 것이다.

스크린 뒤쪽으로 돌아가면 상하좌우 대칭인 상을 보게 될 것이다.

<추가질문>

그런데 바늘구멍 사진기를 다시 보면 분명히 앞에서 보는 대도 스크린에 맺힌 상은 상하좌우가 대칭으로 나타난다. 왜 그럴까? 위에서 스크린을 앞에서 보기때문에 상하만 대칭이 되고 좌우는 대칭이 안 된다고 설명하지 않았는가?

왜 그런지 한번 또 고민해 보도록... ^^

 

 

오늘 찍은 고화질 사진 첨부한다.

요건 찜기로 실험하는 동영상 - 찜기 거리를 잘 맞춰야 한다. 그리고 찜기를 돌려도, 태양의 상 모양은 바뀌지 않는 다는 것도 관찰해 보자.

 

Posted by 민서아빠(과학사랑)

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  1. 임성숙 2020.06.21 22:15  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    일식에 대해 전혀 관심이 없던 1인이었는데 설명을 들으면서 아주 흥미롭게 관찰을 할 수 있었습니다.
    관찰 자체도 재미있게 했었는데 이렇게 자세한 원인과 결과까지 설명해주시니 너무 잘 이해할 수 있네요.
    천재이시면서도 다른 사람들에게도 잘 설명해주시고 결과를 나누어주시는 멋진 김정식 수석님.
    정말 존경스럽고 멋지십니다. 감사합니다.

  2. 2020.06.22 00:10  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    카톡방에서 글을 읽었을 때 이해가 되는 거 같았는데 다시 곰곰히 읽으니 이해가 잘 안되네요. 저 토끼 그림은 잘못된 거 아닌가요?

    토끼의 위쪽에서 출발한 빛 : 기름종이의 아래쪽에 도달함
    토끼의 아래쪽에서 출발한 빛 : 기름종이의 위쪽에 도달함
    토끼의 왼쪽에서 출발한 빛 : 기름종이의 오른쪽에 도달함
    토끼의 오른쪽에서 출발한 빛 : 기름종이의 왼쪽에 도달함

    그렇다면 보았을 때 토끼의 쭉 뻗은 오른쪽 귀가 상(그림)에서 반대편으로 그려져야 하는 거 아닌가요?

    -그림이 잘못되었다고 생각하는데 제 생각이 틀렸나요?

    • 민서아빠(과학사랑) 2020.06.22 08:13 신고  댓글주소  수정/삭제

      설명하신게 맞습니다.

      그런데 3차원구조를 2차원에 표시하다 보니 잘 표현되지 않아서 그렇습니다.
      표시선도 위 아래만 되어 있어서 위 아래는 정확하게 표현 되는데,
      좌우는 표현이 잘 안되네요
      엄밀히 따지면
      귀가 오른쪽이 아니라 앞뒤로 표현이 되어 있습니다.
      상에 맺힌 토끼는 상하좌우 대칭이 맞습니다.

      현재 그림은 상하좌우 대칭이 맞습니다.

  3. 2020.06.22 10:50  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    네~ 답변 감사해요. ^^
    저는 어제 상이 맺힌 걸 고개를 넣어서 거꾸로 찍었더니 상의 방향이 무척 혼동되었어요. ㅎㅎㅎ

  4. 오남중 양선숙 2020.06.30 21:38  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    찜기를 이용해서 보셨다니 정말 아이디어가 참 대단하십니다~ 저도 당일 3시 반부터 6시까지 집 앞에 진을 치고 관찰하고 사진찍고 지나가는 동네 꼬맹이들에게 보여주고 아래층 아저씨께도 소개해드리고~~ 즐거운 하루를 보냈답니다! 앞으로 10년 뒤 2030년 6월 1일(토)에는 2020년 코로나로 첫 온라인 수업이야기와 부분일식관측 에피소드를 소개하고 학교 운동장에서 아이들과 함께 또다시 즐겁게 보고 싶네요~