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서울천문동호회

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거리01.jpg


거리02.jpg



저는 약속된 일이  없을시,   메일을  3-4개월에  한번  열어보는데,    아까  메일을  보던중,  두달전에  서울천문동호회의   홍 모님과  하 모님이 메일을  보낸것을  열어보았음니다.


광속측정에  관한  참고글 이었음니다.    일단,  메일  주셔서 감사드립니다.

-----각설하고-----


...........................

솔직이  그림, 해설도면이  첨부가  안되어,   처음엔  또  무슨  횡설수설인가도  생각되었으나....       보내신 분의  성의를  봐서,  차근하게  다시  내용을 읽어보니,   의외로  이론이  맞읍니다.

..........................하지만  뢰머가  사용한  방법은  아니란걸   금방  알수 있었고,


위 분이 펼친   글의 내용은    아마도   다음에  제가   도시한  그림과  같은데...


시간이 부족해  ,  결론만  말씀드리지요.

홍모님이  주장(?)  하는  방법으로는 ,  ............. 원리는,


이오가  숨는 시간  2시간 반동안  지구  공전 이동  27만 km  이동하여,     숨기  [시작--끝]  간의  시간차  를  구하는건데,

 그림처럼  그  값이  겨우   0.9초  밖에  안나옴니다.   [27만/ 30만 km =  0.9 초]


즉,  우리가  망원경으로  볼때   ,   이오의  움직임을  1초도  안되는 순간의  차이값을  측정해야   .....다시말해,

 이오  식  시작이    12시  18분  18초00......이면,     끝은  12시  48분 17초 xx.......


다시말해서  ,   망원경으로   이오  시직경의  무려   1천분의  4  크기를     분간해야 한다는  말인데,     .........최고  시잉인  날에도,  이오본체가  부풀고  점으로  겨우  볼가말가  하는  판국에   ..............이거는  말도  안되는  이야기지요.  


이론 자체는  맞슴니다.  다만,   인간의  측정기기로는  불가능이죠,

---------------------

..................................






  • 홍두희 2015.11.15 13:34

    숨어있는 2시간이 아니라 한번 도는 42시간을 측정하면 됩니다.

    송교수님도 몇년전에 같은 내용으로 리플을 하셨내요. (송교수님의 id는 이오파 입니다 , 목성의 이오와 관계가 있나요?@@)

    몇년동안 궁금증을 가지고 계셔서 (제가 기뻐서^^) 제가 메일을 전달해 달라고 하선생님께 부탁을 드렸지요 


    뉴턴의 역작 프린키피아 1권(3권으로 정정;11월20일, 착각했습니다)의 맨 첫번째장의 맨 처음이 목성과 그 위성의 공전주기에 대한 그 당시 관측자(뉴턴은 관측 안했던것 같습니다)들의

    data 가 있습니다. 요 data (목성위성의 자전주기)의 수학적 분석이 뉴턱역학이지요. 우리게시판 어디에 제가 갈릴레이의 목성글(시데레우스 눈치우스)

    뉴턴의 목성글(프린키피아)이 있을 겁니다.


    제가 7월 메일로 전달 부탁했던 내용 입니다.

    홍두희예요.

    별하늘지기 글을 보다보니 9월16일 광속측정(십자성님 작성)을 보았습니다.

    2012년에도 같은 내용이 있는것을 보니 제가 꼭 알려줘야 겠네요.

    이해의 키 포인트는 지구가 42시간동안 움직인 거리가 시간으로 계량할수 있는 큰 거리라는 것입니다. 

    서천동->별님이야기->서천동_네띠앙->서천동 자유게시판 일부 copy 1999년 8월 ~ 2002년 9월 ( 예전 네띠앙 게시판 하드 카피 )->네띠앙_ 우리들에 별이야기_2169-덴마크 과학자 뢰머님을 아세요-2002-7-27 홍두희.mht 

    아래 첨부화일을 열어봐도 되고요.


    제가 다시 읽어보니 42시간이 공전주기네요. 저는 그때(2002년 작성)에 42시간을 식이 진행되는 시간으로 착각해서 글을 썼는데,

    오류입니다, 하지난 공전주기가 아니라 식진행 시간이라고 해도 계산을 같이 됩니다. 어차피 42시간(일정한 주기)동안 지구가 얼마나 공간을 

    이동했냐가 해답이고, 그 시간이 거리와 관계되는 것이 운동하는 빛이 되는 거지요.

     

    문서가 모두 text 라서 이것을 봐도 되고요



    우리들에 별이야기

    번호 #2169 /2324 날짜 2002년7월27일(토요일) 1:41:58

    E-mail h2d@unitel.co.kr 이름 홍두희

    제목 덴마크 과학자 뢰머님을 아세요?

    원문 답변 2173

     

    네띠앙홈  내홈페이지  상위메뉴  문서수정  문서삭제  답장하기  추천하기 이전  다음

    전 지금까지 역사책에 있는 선현들께 님을 붙이지 않았습니다.

    남들이 안 붙이니까 그렇게 된거지만요.


    뢰머님께는 붙이기로 했습니다.

    2일 전부터요. 그렇게 하기로 결정한 것은 뢰머님에 대해서 안후로

    몇시간이 지나지 않아서 입니다.



    2일전에 잠이 안와서 초-증등학생용 25권짜리 전집에 있는 

    마지막권 "과학기술의 역사"를 보았습니다.

    요즘 생각하면 왜 내가 어?을때 백과사전이 집에 없었을까 

    생각합니다. 지식의 보고인데. 


    25권중에 마지막권의 의미가 잘 모르겠습니다.

    중요해서일까 안중요해서일까.


    뢰머님은 최초로 빛의속도를 측정하신분입니다.

    갈릴레이는 주위에 있는 기계기능공의 도움으로 망원경을 만들었답니다.

    자신이 집접 만들지는 않았다는 의미지요.

    저는 갈릴레이가 직접 만든거로 알고 있었습니다만.

    뢰머님은 그 시기에 갈릴레이가 발명한 망원경을 이용하여 

    빛의속도를 측정하셨습니다. 그당시 그분이 측정한 빛의속도는 

    정확도가 1/3 정도지만 당시에는 대단한것이었읍니다.

    덴마크에서는 무지 유명하신 분이라네요.

    e=mc(2) 이라는 최근의 책 설명에는 뢰머님의 업적부터 나옵니다.


    뢰머님은 목성의 위성을 아주 많이 그리고 잘 관찰하신것 같습니다.

    목성만은 아니셨겠지요.

    기록도 잘 하시고요.


    저도 이분을 존경하는 의미에서 새로운 관찰(새로운것은 아니지만)을

    하고자 합니다. 목성의 위성을 보통배율로 보다가 이오가 목성뒤에

    숨었다가 나오는 시간을 초단위로 재려고 합니다. 그것도 많이, 자주.

    (지지난달에 지리산의 장선생님 천문대에 디지탈 초시계를 선물했습니다

    제가 직접만들었습니다. 국내에는 아마 없을겁니다. 한국시간과

    영국표준시간이 같이 나오걸랑요. 초 단위로요. 날짜도 있고요.

    천문대에는 KST와 GMT(UT)가 같이 나오는 시계가 있어야 하지

    않겠어요. 그리니치 천문대의 반이 시계역사전시장이라고 제가

    서천동 홈페이지에 언제 글로 썼지요. 가서 감동받았습니다)

    최소한 1년이나 2년동안. 요즘 목성을 안봐서 어디에 있는지는 

    찾아봐야지요. 태양뒤에 있으면 나올때를 기다리고요.


    뢰머님이 측정한 빛의속도 방법은 다음과 같습니다.

    1,지구는 태양주위를 1년에 1번 돕니다.(지동설)

    1-2,목성도 몇년에 1번 태양주위를 돕니다

    2,태양과 지구의 거리는 대충압니다.(뉴턴 역학)

    2-2,태양과 모성의 거리도 대충압니다

    이것땜에 그당시 오차가 있었지요.(1,2)

    3,이오가 목성뒤로 숨었다가 나오는 시간을 재보니 40여시간

    몇분 몇초 이었대요. (글쓰는 지금은 몰라서)

    12시간 이었으면 이오말고 다른 위성으로 하셨겠죠.

    4,40여 시간이면 지구는 공전괘도에서 얼마만큼 더 갔겠죠.

    4-2,목성도 얼마만큼 더 갔겠죠.


    뢰머님은 3번의 관측을 아주 많이 하셨나 봐요.

    그분은 관측을 할때마다 다른 시간(초)이 나와서 이 위대한

    발견을 하신겁니다. 최대 15초의 차이를 관측하셨습니다.

    이 차이를 가지고 1,2,4,를 대입하여 빛의속도를 처음 측정하신

    겁니다. 

    그전에도 다른사람이 측정하려는 시도가 있었는데 

    비상식적이었구요.


    제가 글로 설명하겠습니다.

    먼저 괘종시계의 중앙에 손목시계를 똑바로 놓으세요.

    괘종시계의 시침은 목성의 괘도입니다.

    손목시계의 시침은 지구의 괘도입니다.

    지금지구는 3시에 있습니다.

    목성은 12시에 있습니다.

    1년이 지나면 

    지구는 다시 3시에, 목성은 1-2쯤 아니면

    10-11시쯤에 있겠지요.


    목성의 이오위성이 목성뒤에 숨은 바로 그때부터 

    40여 시간이 지나면(1.5일로 치면, 1.5/365*360도 = 1.5도)

    지구는 3시에서 1.5도밑에 있겠지요.(편의상 시계방향으로)

    그동안 지구는 태양과 지구거리의 1,5도에 해당하는 거리를

    이동합니다. (계산해 볼까요. 태양과 지구의 거리는 잘 모르지만

    태양에서 지구까지 빛의 전달속도는 8분여 입니다.

    빛의속도는 30만 킬로미터/초 구요.

    태양과 지구의 거리는 30만 킬로미터 * 8 * 60 = 1억4천4백만 킬로미터.

    사인1.5도 = 0.026 그래서 1.5일동안 지구가 괘음을 내고 지나간 거리가

    0.026 = X / 1억4천4백만 킬로미터, X = 3백7십만 킬로미터


    목성은 시계의 12시에서 아주조금 이동했겠지요. 

    아주 조금이지만 거리가 머니까 멀리 갔겠지요. 

    제가 태양과 목성의 거리를 기억하지는 않아서 

    이 계산에서는 빼지요. 일단 같은곳에 있다고 합시다.

    이오(목성의 제일큰 위성)는 목성뒤에서 나옵니다.


    글로써서 이해가 잘 안돼지만 X = 3백7십만 킬로미터를 머리에 넣고,

    이제 목성과 지구가 각각 12시와 9시에 있다고 합시다.


    목성은 위와 같이 조금움직였다고 하고, 

    지구는 1.5일 동안 3백7십만 킬로미터를 또 지나갔습니다.

    이번에는 아까와 다르게 목성쪽으로 갔네요.


    편의상 3시위치의 지구와 9시위치에서의 지구와 12시위치의 

    목성의 거리를 A 킬로미터라고 한다면

    3시지구-12시목성 = A 킬로미터

    9시지구-12시목성 = A 킬로미터.


    1.5일 후의 목성위치를 그냔 12시목성위치라고 하고,

    1,5일 후의 지구위치를 3.15지구위치,

    1.5일 후의 지구위치를 9.15지구위치라고 한다면,


    3시에 목성식(이오가 목성뒤로 숨는것)이 시작하고

    3.15지구위치에서 목성식이 끝났다면

    지구에서의 관찰시간은 목성식이 시작한후 A 킬로미터를 빛이

    와서 목성식을 알리고, 목성식이 끝나면 A 킬로미터 + 3백7십만

    킬로미터를 빛이와서 목성식이 끝났다는것을 알리게 되지요.


    9시에 목성식이 시작한다면 

    지구에서의 관찰시간은 목성식이 시작한후 A 킬로미터를 빛이

    와서 목성식을 알리고, 목성식이 끝나면 A 킬로미터 - 3백7십만

    킬로미터를 빛이와서 목성식이 끝났다는것을 알리게 되지요


    3백7십만 킬로미터는 12초쯤 걸리네요.


    국내 검색사이트에 검색하시면 그림설명이 되어있습니다.

    제가 학교다닐때에는 빛의 속도 측정방법으로는 회전판에 구멍을 

    뚫어서 멀리있는 거울에 반사되서 다른구멍으로 들어오는

    방법을 배운적이 있어서 그동안 그방법만 알고있었습니다.



    매번 일어나는 목성식이 서로 다른 관찰지점에서 시간이 틀린

    현상을 뢰머님은 관측을 통해서 알아내신겁니다.


    14회 스타파티준비를 하면서 뢰머님에게서 힘을 얻습니다.


    홍두희 2002년 7월27일.

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    끝 홍두희 2015년 9월17일 3시14분

  • 홍두희 2015.11.17 10:30
    지구가 타원궤도로 도는지 원궤도로 도는지 지구에서 알수 있는 방법을 생각했습니다.
    본문의 주제가 저 멀리있는 목성을 돌고있는 위성이 지구에서 관측되는 현상의 시간차를 측정해서 관측도구(빛)의 유한한
    속도를 산출해 내는 것이었기에 이런(타원,원) 생각이 났습니다
    조금씩 누적된 값이 최대치에서는 아주 크게 벌어지는 결과는 목성위성의 공전주기 관측과 지구 타원 공전운동의 확인으로 나올것이기 때문입니다.
    지구가 타원운동을 하고 있다는 것을 아는 우리세대지만, 꺼꾸로 생각해 보면 아마도 이런 관찰결과가 수학적 완성을 가져왔다고 볼수 있겠지요. 뉴턴이 빛의 굴절현상을 연구(빛을 프리즘으로 분해한후 다시 모아보니 흰색이 되었다)하다보니
    그당시 색수차의 문제를 더 잘 이해할수 있었고, 그만의 특이한 포물선에서의 미분이 특정 포인트에서는 색수차를
    완전히 지울수 있을수 있겠다 싶었겠지요.

    뉴턴은 이미 제1법칙(한번 운동은 계속 운동한다)으로 모든 행성과 위성은 같은 공전주기를 갖는 다는 것을 알았습니다.
    목성이 충에 있을때나 식에 닜을때나 목성의 위성은 같은 공전주기를 가져야 하는 것은 당연한 것이었습니다.
    뢰머님이 관측해보니 이오의 평균 주기는 비슷했지만 그 추이가 이상했던 겁니다. 점점 그 간격이 줄어들다가 간격이 없어지고, 다시 간격이 늘어나기를 추과 식을 주기로 반복하는 것을 보았을 겁니다. 1년에 한번 정도씩 충과 식이 돌아오니
    몇년만 관측하면 data는 나오는 것이겠지요. 그당시 관측하시던 분들의 심정을 이해할수 있을 겁니다. 왜 이오의 주기가 조금씩 차이가 있지? 내가 잘목 쟀나?? 하셨겠지요. 뢰머님은 자신의 data를 신뢰하신것이지요.

    지구가 타원궤도를 도는 것을 확인할수 있는 방법은 제 생각으로 태양이 자오선을 지나는 시각을 1년동안 측정하면
    알수있을것 같습니다. 지구자전은 그 큰 질량때문에 같은 속도로 돕니다(수~수십년에 1초쯤 정도 변동)
    지구가 태양을 타원으로 돌기때문에 균시차라는 현상이 나타납니다. 이미 케플러의 법칙으로 태양과 지구의
    거리에 따라서 각속도가 다르다는 것을 아니까요. 공전하면서 나타내는 매일 조금씩 달라지는 각도와 일정한
    지구의 자전속도는 한 관측지에서의 자오선을 통과하는 태양의 시각을 좌우로 흔들겠지요. 1년에 한번씩
    흔들리는 하늘의 시계불알 처럼. 몇년전 임상균님의 아나램마를 보고는 정오에는 1자로 나오겠지라고
    생가했었는데 그래도 빼빼마른 8자를 보여줄겁니다.

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