소형망원경을 이용한 목성의 자전 주기 측정
Measurement of the Rotation Period of Jupiter Using Small Aperture Telescope
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초록
본 연구에서는 소형망원경을 이용한 목성 관측으로 목성의 자전 주기를 결정하는 방법을 제안하고 그 결과를 보였다. 행성 관측용 카메라와 DSLR 카메라를 구경이 40cm 이하인 소형망원경에 결합하여 수 시간 동안 연속으로 목성을 촬영하였다. 촬영한 목성의 사진에서 목성 대기의 특징적인 형상인 대적반과 저기압성 소용돌이가 시간이 지남에 따라 경도 방향으로 움직이는 정도를 측정함으로써 목성의 자전 주기를 추정하였다. 학교 현장에서 쉽게 구할 수 있는 장비와 상용 이미지 편집 프로그램을 사용하여, 알려진 자전 주기인 9시간 50분 내외의 값과 약 5% 이내의 오차로 목성의 자전 주기를 계산할 수 있었다. 적도반지름과 극반지름을 측정해 계산한 편평도 역시 0.06 근방으로 실제 목성의 편평도와 10% 이내의 차이를 보였다. 관측 오차의 원인은 구면을 평면으로 투영할 때의 오차, 시상의 한계, 색수차이다. 본 탐구 프로그램이 중등학교 현장에서 동아리 활동, 방과후 활동, 영재교육, 자율탐구, 과학캠프 활동 등에 적용될 경우 천체 관측에 대한 흥미를 유도하고 성취감을 고양하는 효과가 있을 것으로 기대된다.
Abstract
This study proposes a method to determine the rotation period of Jupiter by observing the Jupiter using a small aperture telescope, and presents the results. We obtained photographs of Jupiter for several consecutive hours by connecting a planetary observation camera and a DSLR camera to a small aperture telescope with diameter less than 40cm. In the observed photographs by measuring the longitudinal shift of the characteristic features in the atmosphere of Jupiter, such as the Great Red Spot and the cyclonic vortex, we estimated the rotation period of Jupiter. With the use of the equipments that are readily available in the school sites and the commercial image editing software, we determined the rotation period of Jupiter within the error of about 5% of the known rotation period of Jupiter, 9 hours and 50 minutes. The oblateness of Jupiter is calculated to be around 0.06 from the measurement of equatorial and polar radius, close to the known oblateness of Jupiter within 10% error. The causes of errors include a projection error converting spherical surface to plane, a seeing limitation, and a chromatic aberration. It is expected that this inquiry program will induce interests in astronomical observations and enhance the sense of accomplishment when it is applied to science clubs, after-school activities, gifted class activities, self-inquiry exploration, science camp, etc.
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