지구 자전과 공전의 속도는 어떤 방식으로 측정이 되나요?
지구는 자전하면서 동시에 태양계 주변을 공전하는 것으로 알고 있는데
이렇게 자전하고 공전하는 속도는
어떤 방식으로 측정이 가능할까요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구의 자전속도는 지구가 자신의 축을 중심으로 한바퀴 도는 속도로 지구가 한 바퀴 자전하는 데 걸리는 시간은 약 23시간 56분 4초로, 이를 항성일이라고 합니다. 항성일은 별이 같은 위치로 돌아오는 시간을 기준으로 측정됩니다. 이 시간을 이용해 자전 속도를 계산할 수 있습니다. 자전 속도는 지구의 적도에서 가장 빠르며, 이 속도는 지구의 둘레(적도에서 약 40,075km)를 자전 주기(하루, 약 24시간)로 나누어 계산할 수 있습니다. 이 계산을 통해 적도에서의 자전 속도는 약 1670km/h(약 465m/s)입니다. 지구의 공전속도는 태양을 중심으로 지구가 공전하는 속도를 측정하는 것이며 지구가 태양을 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 약 365.25일입니다. 이를 기준으로 지구가 태양을 중심으로 공전하는 궤도의 길이를 계산할 수 있습니다. 요하네스 케플러의 행성운동법칙을 이용해 지구의 공전 속도를 계산할 수 있습니다. 특히, 케플러의 제3법칙은 지구의 공전 주기와 궤도 반지름 사이의 관계를 이용해 공전 속도를 계산하는 데 사용됩니다. 지구와 태양 사이의 평균 거리는 약 1천문단위(AU)로, 약 1억 4960만 km입니다. 이 거리를 공전 주기(1년, 약 365.25일)로 나누면 지구의 평균 공전 속도는 약 29.78km/s(약 107,000km/h)로 계산하게 되는 것이지요~
안녕하세요. 이용준 전문가입니다.
지구의 자전 주기는 항성일과 태양일의 2가지가 있습니다. 항성일은 특정한 항성이 자전 후 정해진 위치에 돌아오는데 걸리는 시간이고, 태양일은 태양이 정해진 위치에 돌아오는데 걸리는 시간입니다. 지구가 태양 주위를 공전하지 않는다면 항성일과 태양일은 같을 것입니다. 그러나 지구의 공전으로 인해 태양일과 항성일은 일치하지 않습니다. 태양일은 24시간 3분 57초, 항성일은 23시간 56분 4초로 태양일이 항성일보다 약간 깁니다. 지구의 실제 자전 주기는 항성일입니다. 자전속도는 1항성일 동안 이동하는 거리를 항성일로 나눈 것이며, 위도에 따라 회전 반경이 달라지므로 적도에서 가장 빠르고 극에서는 0이 됩니다.
공전 주기도 항성년과 회귀년이 있습니다. 항성년은 태양이 천구 상을 일주하는 데 걸리는 시간을 말하며, 약 365.25636042일입니다. 회귀년은 태양이 춘분점에서 시작하여 춘분점으로 돌아오는데 걸리는 시간으로 약 365.24219878일입니다. 항성년이 회귀년보다 약간 더 깁니다. 이것은 지구의 세차운동 때문에 나타나는 현상입니다. 지구의 실제 공전주기는 항성년이며, 지구의 궤도 길이를 1항성년으로 나눈 것이 지구의 평균 공전 속도입니다.
평균 공전 속도라고 한 것은 지구의 공전 궤도가 완전한 원이 아니라 타원이므로 공전 속도가 위치에 따라 달라지기 때문입니다.
도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.