【지구과학】 5강. 지구의 구조

5강. 지구의 구조

 

추천글 : 【지구과학】 지구과학 목차

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1. 지구의 모양 [본문]

2. 지구의 크기 [본문]

3. 지구의 질량과 밀도 [본문]

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1. 지구의 모양 [목차]

⑴ 고대인들이 생각한 지구의 모양

① 고대 사람들은 지구를 편평한 모양으로 생각하여, 땅끝에 가면 낭떠러지가 있다고 생각

② 수메르인은 원반 모양의 지구 위에 둥근 천장과 같은 하늘이 있다고 생각

③ 인도인은 거북이와 코끼리가 지구를 떠받치고 있다고 생각

④ 고대 이집트인은 신에 의해 구성된다고 생각

⑵ 지구 타원체

① 실제 지구의 형태 : 적도가 불룩한 회전타원체

② 지구가 둥글다는 증거

○ 동쪽으로 갈수록 해가 뜨는 시각이 빨라짐

○ "월식 때 달에 비친 지구의 그림자가 둥글다." - 아리스토텔레스

○ 마젤란은 세계 일주를 성공함으로써 계속 항해하면 원래의 자리로 되돌아 올 수 있음을 확인

○ 먼 바다에서 항구로 들어오는 배는 돛대부터 보이고, 해안에서 멀어져 가는 배는 아래쪽부터 가려짐

○ 위도에 따라 보이는 별자리가 다름

○ 고위도로 갈수록 북극성의 고도가 높아짐

③ 지구가 타원체라는 증거

○ 위도 1° 사이의 거리가 고위도로 갈수록 길어짐

○ 고위도로 갈수록 진자 시계가 빨라짐, 즉 고위도로 갈수록 중력값이 증가

④ 지구가 타원체가 된 이유 : 지구 자전에 의한 원심력(관성) 때문

⑤ 편평도

○ 편평도 e가 e = 0이면 구, 0 < e < 1이면 타원체, e = 1이면 평면

○ 지구의 편평도 : 적도 반지름 a, 극 반지름 b에 대해

 

 

⑥ 지구타원체의 이용 : 삼각 측량의 기준면, 지구의 반경, 표면적, 부피, 편평도, 표준 중력 산출에 이용

⑶ 지오이드(geoid)

① 가상적인 평균해수면

② 중력 방향에 직각인 면

③ 위치에너지가 0으로 같은 면

④ 해발 고도의 기준면, 즉 해발 0 m

⑤ 지하의 밀도 분포에 따라 변하는 면

○ 금속광상과 같이 밀도가 큰 부분은 해당 부분으로부터 발산하는 형태

○ 암염, 석유와 같이 밀도가 작은 부분은 해당 부분으로 수렴하는 형태

⑥ 지오이드의 이용 : 수준 측량의 기준면, 해발고도의 측정에 이용

⑷ 지구 타원체와 지오이드의 비교

① 지구 타원체 : 삼각 측량의 기준면, 기하학적인 면, 굴곡이 없는 면

② 지오이드 : 수준 측량의 기준면, 물리학적인 면, 굴곡이 있는 면

 

 

2. 지구의 크기 [목차]

⑴ 최초의 시도 : 에라스토테네스(Eratosthenes)

① 가정 1. 지구는 완전한 구형

② 가정 2. 태양광선은 지구에 평행하게 입사

③ 전제 1. 하짓날 정오, 시에네에서 햇빛이 우물 속을 비춤 

④ 전제 2. 하짓날 정오, 거의 정북에 있는 알렉산드리아에서 첨탑의 그립자 끝이 북쪽으로 약 7.2º 기울어짐

⑤ 전제 3. 시에네와 알렉산드리아 사이 거리 : 925 km 

⑥ 지구 둘레 측정

출처 : ㈜ 천재교육

 

Figure. 1. 지구 둘레 측정^]

 

⑦ 오차 원인

○ 약 15 %의 오차

○ 원인 1. 위도와 경도 및 거리가 정확하지 않음

○ 원인 2. 지구는 타원체임

⑵ 위도차를 이용한 측정

① 에라토스테네스의 방법의 확장

② 비례식

○ 2πR : 두 지점 간 거리 = 360 : 두 지점 간 위도차

③ 조건 : 경도가 같아야 함

⑶ 북극성의 고도차를 이용한 측정

① 북극성의 고도는 관측지점의 위도와 같음

 

Figure. 2. 북극성의 고도와 위도의 관계

 

② 북극성의 고도차를 이용한 측정은 위도차를 이용한 측정과 같음

 

 

3. 지구의 질량과 밀도 [목차]

⑴ 지구의 질량

① 욜리의 천칭을 이용한 방법

○ 천칭이 평형을 이루므로 양쪽 접시의 분동에 작용하는 인력이 같음

○ 지구의 반지름 R⊕, 지구의 질량 M⊕, 만유인력 상수 G에 대하여

 

 

② 중력가속도를 이용한 방법 : 만유인력과 중력이 동등함을 이용

 

 

③ 인공위성을 이용한 방법 : 원심력과 만유인력이 동등함을 이용

 

 

⑵ 지구의 밀도

① 지구의 평균 밀도

 

 

② 지각의 평균 밀도 ≒ 2.7 g/㎤

③ 지구 내부 물질의 밀도가 더 큼

 

입력: 2016.06.22 20:54