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화성 궤도를 이용한 행성의 역행운동 교육자료 개발

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Abstract
별자리의 연주운동을 고려한 외행성의 역행운동을 시각자료를 제작하였다. 자료 제작을 위해서 starry-night 프로그램으로 2088년 11월 30일부터 2089년 5월 9일까지 매일 밤 11시에 대한민국 수원에서 보이는 밤하늘의 모습을 모니터 화면에 구현하였다. 이 화면을 5일 간격으로 캡처하여 별자리의 연주운동을 고려한 외행성의 역행운동에 대한 자료를 제작하였다.
지구에 있는 관찰자에 대한 화성의 궤도를 도입하여 역행운동을 설명하는 방법을 연구하였다. 본 연구에서는 태양을 한 초점으로 하는 지구와 화성의 궤도를 원 궤도로 근사시켜 표현한 후, 이 궤도상에 15일 간격으로 지구와 화성을 표시하고 이 두 행성을 선분으로 이었다. 이 선분들을 지구가 한 점에 모이도록 평행이동 하면 지구에 있는 관찰자에 대한 화성의 궤도를 구할 수 있다. 이 궤도에 나타나는 역행구간과 선분들 사이의 불규칙한 각도를 토대로 역행운동의 원리를 설명할 수 있었으며, 행성이 천구 상에서 불규칙하게 움직이는 이유도 설명할 수 있었다. 또한 이 궤도를 태양을 중심으로 한 지구와 화성의 궤도와 비교하면 외행성의 역행운동이 '충'의 시기를 전후해서 일어나는 이유를 설명할 수 있었다.
Generally, there are some limits in teaching planet's movement to student. In order to supplement these such problems, we conducted the following experiments.
We visualized the retrograde motion of the planet considering annual motion of constellations. To make the learning material, we used Starry-night program to visualize the sky of Suwon, Korea 23 o'clock from November 30th, 2088 to May 9th, 2089. After that, the visualized night skies were captured every fifth day and made a complete learning material by putting the pictures together.
We considered ways to explain the retrograde motion by adopting the orbit of Mars. In this experiment, We performed on the supposition that the orbit of the Earth and Mars is circle. In this orbit, the researcher marked the position of the Earth and Mars in fifteen-day gaps and connected these planets with segments of lines. By moving the points represented the Earth in these lines into one place, we can calculate the orbit of Mars about the Earth. According to the retrograde motion interval and the irregular angles of segments of lines, the observer can explain the reason why planets in the celestial sphere move irregularly. Also, by comparing the orbit of Mars about the Earth with about the sun, we are able to explain why retrograde motion of the superior planet occurs before and after its opposition.
Author(s)
양용준
Issued Date
2015
Awarded Date
2016. 2
Type
Dissertation
URI
http://dcoll.jejunu.ac.kr/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000007451
Department
교육대학원 물리교육
Advisor
강동식
Table Of Contents
I. 서론 1
II. 이론적 배경 3
1. 관찰자에 따라 달라지는 물체의 운동 3
2. 케플러 법칙 6
3. 별자리의 일주운동, 연주운동, 행성의 역행운동 7
1) 별자리의 일주운동 7
2) 별자리의 연주운동 9
3) 외행성의 운동과 관련된 용어 11
4) 외행성의 역행운동 12
4. 천구를 이용한 천체운동 분석방법 12
1) 방위각과 고도를 이용하여 구 표면상의 위치를 결정하는 방법 13
2) 천구 17
3) 적도좌표계 18
4) 적도좌표계를 이용한 별자리의 일주운동과 연주운동의 해석 21
III. 행성의 역행운동 설명방법에 관한 고찰 26
1. 2009 개정 교육과정_과학과 교육과정 및 기존 교과서에서의 역행운동 26
1) 2009 개정 교육과정_과학과 교육과정에 제시된 역행운동 26
2) 역행운동과 관련된 교과서의 학습내용 28
3) 역행운동과 학습내용에 관한 교과서 제시자료 및 설명 28
4) 교과서 설명 방식에 관한 고찰 31
IV. 연구결과 34
1. 별자리의 연주운동을 고려하여 역행운동의 정의를 설명할 수 있는 시각자료 31
2. 태양 중심 모형에서 지구에 대한 화성의 상대궤도로 역행운동을 설명하는 방법 38
1) 태양 중심 모형에서 지구에 대한 화성의 상대궤도를 구하는 기하학적 방법 38
2) 지구에 대한 화성의 상대궤도를 이용해서 역행운동을 설명하는 방법 41
3. 역행운동이 일어나는 원인을 설명하는 방식에 관한 기존 교과서와 새로운 방식의 비교 44
V. 결론 45
참고문헌 47
그림출처 표출처 48
Degree
Master
Publisher
제주대학교 교육대학원
Citation
양용준. (2015). 화성 궤도를 이용한 행성의 역행운동 교육자료 개발
Appears in Collections:
Education > Physics Education
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