<수업설명팁> 천체망원경 구조 쉽게 설명하기 - 천체망원경 구조

천체 망원경 구조 프로그램으로 보기

https://sciencej1.cafe24.com/html5/telescope/telescopestructure.html

<수업설명팁>

무언가를 무조건 외우게 하는 것은 재미가 없고, 과학과도 거리가 멀다. 모든 현상에는 이유가 있다.

그래서 천체망원경을 처음부터 하나씩 만들어 가면서 구조를 설명해 보려고 한다.

렌즈 2개에서 시작해서, 불편한 점이 생길 때마다 그 문제를 해결하는 부품을 하나씩 붙여 나가면서, 부품 이름도 학생들과 함께 생각해 볼 것이다. 그러면 학생들이 "아, 그래서 이 부품이 필요하구나" 하고 스스로 이해하게 되기를 바란다.

설명에 맞춰 단계별로 보여 줄 수 있는 프로그램도 함께 첨부한다. 다음 버튼을 누를 때마다 부품이 하나씩 붙고, 몇몇 단계에서는 직접 버튼을 눌러 체험해 볼 수 있도록 했다.

칠판에 한 단계씩 그려 가면서 설명해도 좋다. 설명이 끝나면 학생을 불러내어 렌즈 2개부터 직접 그려 보게 해 보면 어떨까?

무조건 암기는 싫다. 생각할 수 있는 과학 수업이 좋다.

1. 렌즈 2개만 있으면 된다

망원경은 볼록렌즈 2개만 있으면 만들 수 있어.

앞쪽 렌즈는 멀리 있는 별에서 온 빛을 한곳에 모으는 렌즈야. 뒤쪽 렌즈는 그렇게 모인 별빛의 상을 크게 확대해서 보는 렌즈지.

그런데 허공에 렌즈만 둥둥 띄워 둘 수는 없잖아?

2. 렌즈를 통으로 감싸자 → 경통

렌즈 두 개를 통으로 감싸고, 양쪽 끝에 렌즈를 단단히 고정하자. 통으로 감싸면 주변의 쓸데없는 빛도 막아 줘서 별이 더 잘 보여.

이 통의 이름은 뭐라고 할까? 망원경의 통이니까 "망원경통". 좀 기니까 줄여서 경통이라고 하자.

3. 양쪽 렌즈에 이름 붙이기 → 대물렌즈, 접안렌즈

렌즈도 구분해서 부르면 좋겠다.

관찰할 물체(별)를 마주 대하는 렌즈는 대물렌즈라고 하자.

눈(안구)에 접하여 들여다보는 렌즈는 접안렌즈라고 하자.

4. 어두운 별빛을 더 많이, 더 크게!

그런데 별빛은 너무 희미해서 잘 안 보여.

비 오는 날 빗물을 많이 받으려면 어떻게 해야 할까? 입구가 넓은 양동이를 놓아야겠지. 별빛도 마찬가지야. 대물렌즈의 지름(구경)을 크게 만들면 별빛을 훨씬 많이 모을 수 있어.

그리고 경통을 길게 만들면 배율도 높아져.

대물렌즈는 크게, 경통은 길게! 이렇게 하면 희미한 별도 밝고 크게 볼 수 있어.

그래서 비싼 천체 망원경은 크고 길게 만드는 거야.

프로그램에서는 대물렌즈가 커지면서 별빛 줄기가 늘어나고, 아래 막대에 모이는 별빛의 양이 표시됩니다.

5. 배율을 바꾸고 싶다면? → 접안렌즈 바꾸기

달을 크게 보고 싶을 때도 있고, 넓게 보고 싶을 때도 있지. 그때마다 망원경을 새로 만들 수는 없잖아.

배율은 대물렌즈의 초점 거리를 접안렌즈의 초점 거리로 나눈 값이야.

그러니까 접안렌즈만 갈아 끼우면 배율을 바꿀 수 있어. 예를 들어 대물렌즈 초점 거리가 900 mm일 때, 25 mm 접안렌즈를 끼우면 36배, 10 mm 접안렌즈를 끼우면 90배가 돼.

배율을 무조건 높인다고 좋은게 아니야. 더 넓은 범위를 보거나 별을 찾아야 할 때는 저배율에서 찾는 것이 좋아.

프로그램에서 「접안렌즈 바꾸기」 버튼을 누르면 25 mm, 10 mm, 6 mm 접안렌즈로 바뀌면서 달의 크기가 달라집니다.

6. 흐릿한 상을 또렷하게 → 초점 조절 나사

눈을 댔는데 별이 뿌옇게 흐려 보이네?

보는 사람의 시력이 다르고, 접안렌즈마다 초점이 맺히는 위치도 조금씩 다르기 때문이야.

그럼 접안렌즈 통을 앞뒤로 살짝 움직일 수 있는 나사를 달자. 초점을 조절하는 나사니까 초점 조절 나사!

프로그램에서 「안으로」, 「밖으로」 버튼으로 나사를 돌리면 뿌옇던 달이 선명해집니다.

7. 넓은 밤하늘에서 별 찾기 → 파인더(보조 망원경)

배율을 높였더니 이번엔 다른 문제가 생겼어. 시야가 너무 좁아서 넓은 밤하늘에서 보고 싶은 별을 바로 찾을 수가 없어. 열쇠 구멍으로 운동장에 있는 친구를 찾는 것과 비슷하지.

그럼 배율이 낮아서 넓게 보이는 꼬마 망원경을 경통 위에 하나 달자. 꼬마 망원경으로 먼저 별을 찾아 가운데에 맞추고, 큰 망원경으로 자세히 보는 거야.

별을 찾는(Find) 길잡이 망원경이니까 파인더, 큰 망원경을 도와준다고 해서 보조 망원경이라고도 해.

사전에 파인더와 주 망원경의 십자선을 맞추는 작업을 미리 해 놓는게 좋아. 그래야 천체를 관측할 때 바로 맞출 수 있어.

8. 무겁고 흔들리는 경통 받치기 → 삼각대

이제 손으로 들고 별을 볼까? 팔도 아프고, 손이 조금만 떨려도 별이 휙휙 요동쳐. 배율이 높을수록 아주 작은 흔들림도 크게 커져 보이거든.

바닥에 세워 두면 좋겠다. 다리는 몇 개가 좋을까? 다리가 4개면 울퉁불퉁한 땅에서 한 다리가 떠서 덜컹거려. 다리가 3개면 어떤 땅에서도 흔들리지 않고 딱 서지. 카메라 받침대를 떠올려 봐.

다리가 세 개 달린 받침대니까 삼각대라고 하자.

9. 별을 따라 돌리기 → 가대와 미동나사

경통을 삼각대에 본드로 딱 붙여 버리면 어떻게 될까? 한 방향밖에 못 보겠지.

게다가 지구가 자전하기 때문에 별은 가만히 있지 않고 계속 움직여. 조금만 지나면 별이 시야 밖으로 도망가 버려.

그래서 삼각대와 경통 사이에 위아래, 좌우로 돌릴 수 있는 관절을 달자. 경통을 받쳐 올려놓는 대니까 가대라고 하자.

( 참고로 한자로 가대(架臺)는  '무거운 경통을 얹어놓고 받쳐주는(架) 대(臺)'를 의미해.  ( 얹을 가 (架):  '얹어놓다'라는 뜻 , 대 (臺): '받침대'나 '높고 평평한 자리')  영문으로는 Mount(마운트)라고도 해)

가대에는 별을 아주 조금씩 따라갈 수 있는 나사도 달자. 미세하게 움직이는 나사니까 미동나사!

프로그램에서는 시야 속 별이 지구 자전 때문에 점점 옆으로 밀려납니다. 「미동나사 돌리기」를 누르면 별이 다시 가운데로 돌아옵니다.

10. 시소처럼 균형 맞추기 → 균형추

마지막 문제! 경통이 너무 무거워서 가대에 올리면 한쪽으로 휙 기울어져 버려.

시소에서 한쪽에 무거운 친구가 앉으면 어떻게 하지? 반대쪽에도 누가 앉아야 균형이 맞지.

망원경도 경통 반대편에 무거운 쇳덩어리를 달자. 그러면 균형이 맞아서 가대에 무리가 가지 않고 부드럽게 돌아가.

무게 균형을 잡아 주는 추니까 균형추!

가대를 기준으로 천체망원경(경통)과 무게추가 균형을 잘 맞춰야. 가볍게 천제 망원경을 회전할 수 있어.

프로그램에서는 경통이 앞으로 쿵 기울었다가 균형추가 달리면서 제자리로 돌아옵니다. 「다시 보기」로 반복할 수 있습니다.

완성!

어? 만들어 놓고 보니 과학실에 있는 천체망원경이랑 똑같네. ^^

복잡해 보이던 장치들이 다 꼭 필요한 이유가 있었구나!

주의! 이렇게 빛을 많이 모으는 망원경으로 태양을 보면 어떻게 될까? 돋보기로 종이를 태우는 것보다 훨씬 강한 빛이 눈으로 들어가. 태양은 절대 망원경으로 직접 보면 안 돼!

한눈에 복습하기

구조왜 필요할까?하는 일

대물렌즈	별빛이 너무 희미함	별빛을 많이 모음
접안렌즈	모인 상이 작아서 안 보임	모인 상을 크게 확대
경통	렌즈를 허공에 띄울 수 없음	렌즈 고정, 바깥 빛 차단
초점 조절 나사	사람·렌즈마다 초점 위치가 다름	접안렌즈를 움직여 초점 맞춤
파인더(보조 망원경)	시야가 좁아 별 찾기 어려움	넓은 시야로 별 찾기
삼각대	손으로 들면 무겁고 흔들림	바닥에 흔들림 없이 고정
가대, 미동나사	지구 자전 때문에 별이 움직임	방향 바꾸기, 별 따라가기
균형추	경통 때문에 한쪽으로 쏠림	반대편 무게로 균형 유지

이제 백지를 꺼내 렌즈 2개부터 시작해서, 친구에게 설명하듯 천체망원경을 직접 그려 보세요!

프로그램 사용법

천체 망원경 구조 프로그램

https://sciencej1.cafe24.com/html5/telescope/telescopestructure.html

• 「다음 ▶」, 「◀ 이전」 버튼이나 키보드 방향키(←, →)로 단계를 넘깁니다.
• 새로 붙은 부품은 이름표가 빨간색으로 나타납니다.
• 마지막 단계의 「이름 퀴즈」를 누르면 이름표가 ?로 바뀝니다. 하나씩 눌러 확인하며 복습할 수 있습니다.
• 「한눈에 복습」을 누르면 위의 복습 표가 화면에 나옵니다.
• 오른쪽 위 네모 아이콘이나 제목을 누르면 전체 화면이 됩니다. 마우스와 터치 모두 되므로 교실 TV나 태블릿에서도 쓸 수 있습니다.

 

<천체 망원경 설치 및 사용방법은 아래 링크 참고>

https://sciencej1.cafe24.com/sci1/telescope_3d.html