- 스텔라리움을 이용한 가상 관측
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활동 안내
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2012년 6월 6일 있었던 금성의 태양면 통과를 서로 다른 두 지점에서 관찰하고, 사진 촬영 후 촬영된 사진을 분석하여 금성의 태양면 통과 궤적 차이로부터 1AU의 길이를 계산해 보자. 스텔라리움 세로 메뉴 중 위에서부터 두 메뉴인 위치 설정[F6], 날짜/시간[F5]을 이용하여 위치와 시각을 설정한 뒤, 태양을 관측하되 보이는 시야를 충분히 줄이고 확대해 금성이 태양을 지나가는 모습을 확인한다. 태양을 화면 중앙에 놓기 위해서는 태양을 클릭하여 선택한 다음 스페이스[Space]를 누르면 화면 중앙으로 태양이 놓이게 된다. PgUp, PgDn 키나 마우스(휠)를 사용하면 금성이 태양과 접하는 시간부터 태양을 벗어나는 시간까지 금성이 움직여간 경로를 살펴볼 수 있다. 이때, 망원경의 가대를 기본 설정인 경위대 가대가 아니라 적도의 가대로 바꾸어야(Ctrl+M) 금성의 경로가 직선을 그리게 된다.
가상 관측을 수행하면서 통과가 시작되고 얼마 지나지 않았을 때의 사진, 통과가 끝나기 조금 전의 사진을 각각 촬영한다. 사진을 촬영할 때는 스텔라리움의 화면 캡쳐 기능을 사용할 수 있다. 왼쪽 스패너 형태의 메뉴(설정[F2]) → 도구 → 스크린샷 저장 경로를 원하는 폴더로 설정하고, Ctrl+S로 스크린샷을 저장하면 된다. 이때 주의할 점은 A지점과 B지점으로 장소를 바꿔가며 관측할 때 시야를 동일하게 해야 한다는 것이다.
촬영한 사진(저장한 스크린샷 이미지)는 지오지브라 클래식(https://www.geogebra.org/classic, 클라우드 이용 및 앱 다운로드하여 이용 모두 가능)에서 불러와 앞서 설명한 방법대로 1AU 거리 추정에 활용할 수 있다. 스크린샷의 크기가 크지 않다면, 지오지브라의 일반 설정은 햄버거 메뉴 → 설정사항 → 반올림에서 유효숫자를 충분히 늘려두는 편이 작은 각도를 계산해 내는 데에 편리하다.
(1) 스텔라리움에서 캡쳐한 두 장의 사진(두 장×2=총 네 장)을 지오지브라로 불러온다. 클래식의 오른쪽 두 번째 버튼( )에서 ‘그림’을 선택하고 파일 경로를 지정해 주면 된다. 삽입된 그림은 선택하여 마우스로 위치를 이동시킬 수 있다.
(2) 통과가 시작한지 얼마 되지 않은 사진을 확대하여 태양을 원으로 작도한다. 원을 작도하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 왼쪽부터 여섯 번째 버튼을 이용해 세 점으로부터 원을 작도하도록( ) 하고 세 점을 선정해 주면 원이 완성된다.
(3) 이어서 같은 방법으로 금성을 원으로 작도한다.
(4) 태양과 금성은 작도된 원으로 남아있으므로 첫 번째 사진을 delete 키로 삭제하거나 이동시키고, 두 번째 사진을 이동시켜 조금 전 작도한 원에 태양을 맞춘다.
(5) 두 번째 사진(식이 끝나기 조금 전)에서 금성의 위치를 원으로 작도한다.
(6) 작도했던 원에는 원의 방정식이 구해지는데, 이를 참조하여 원의 중심을 구할 수 있다. 첫 번째 금성과 두 번째 금성에서 중심을 골라 점으로 표시한다.(V1, V2)
(7) V1, V2를 연결한 직선을 구한다. 두 점을 지나는 직선을 작도하기 위해 버튼을 사용한다.
(8) 같은 방법으로 다른 지점에서 관측한 첫 번째, 두 번째 사진을 이용해 금성의 이동 궤적을 구한다. 두 궤적은 평행한 직선이며 모식도에서 설명한 각도 차만큼 떨어져 있다.
(9) 두 직선 사이의 거리를 측정한다. 이렇게 측정한 거리는 태양 반지름과의 비를 이용해 각도로 변환할 수 있다. 태양의 겉보기 각지름은 약 30arcmin 이므로 (그림에서 원으로 작도한 태양에서 지름의 길이):(두 이동궤적 직선 사이의 거리)=30arcmin:θarcmin 의 비례식을 활용하여 각도 를 구해낼 수 있는 것이다.
천문 교육 활동 교재 박찬경, 손정주, 송인옥, 심현진 공저
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