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해시계 만들기와 보는 법

해시계는 해 그림자로 시각을 아는 시계입니다. 그림자를 만드는 막대(노우몬)의 끝을 북극성 쪽으로 향하게 하면, 그림자는 계절과 관계없이 같은 시각에 같은 선을 가리킵니다. 이때 막대와 땅의 각도는 그 지역의 위도와 같고, 서울은 37.6도입니다. 가장 쉬운 적도식과 수평식 해시계 만드는 방법, 4개 도시의 시각선 각도, 해시계가 12시를 가리킬 때 시계의 시각을 월별로 정리했습니다.

해시계의 원리

태양은 1시간에 15도씩 움직이는 것처럼 보입니다. 지구가 하루에 360도 돌기 때문입니다. 하지만 막대를 땅에 똑바로 세우기만 하면 계절에 따라 그림자의 움직임이 달라집니다. 막대의 끝을 북극, 곧 북극성 쪽으로 향하게 하면 그림자의 움직임에서 계절에 따른 변화가 사라집니다.

그래서 해시계를 만들 때 가장 중요한 것은 그 지역의 위도입니다. 위도에 따라 막대의 각도도, 시각선을 긋는 방법도 달라집니다.

앙부일구의 원리

앙부일구는 솥처럼 오목한 시계판을 가진 조선의 해시계입니다. 그림자를 받는 바늘(영침)은 정확히 북극을 향하도록 꽂혀 있고, 그 기울기는 한양의 북극 높이, 곧 위도에 맞췄습니다. 1713년 이후에 만든 앙부일구에는 한양의 북극고도가 37도 39분 15초로 새겨져 있습니다. 오늘날 지도에서 서울의 위도는 37.56도입니다.

시계판에는 시각을 읽는 세로선과 계절을 읽는 가로선 13줄이 있습니다. 13줄 가운데 한가운데가 춘분·추분선, 맨 위가 동지선, 맨 아래가 하지선입니다. 태양의 높이가 계절마다 달라지기 때문에, 바늘 끝 그림자가 어느 가로선에 닿는지로 절기를 알 수 있습니다. 보물로 지정된 앙부일구 두 점은 국립고궁박물관에 있습니다.

가장 쉬운 적도식 해시계 만들기

적도식 해시계는 둥근 시반의 가운데에 막대를 직각으로 꽂은 해시계입니다. 시각선은 시반의 가운데에서 15도 간격으로 긋기만 하면 됩니다.

시반의 윗면에 그림자가 생기는 것은 춘분부터 추분까지입니다. 추분이 지나면 그림자는 시반의 아랫면에 생깁니다.

수평식 해시계 만들기와 시각선 각도

수평식 해시계는 시반을 땅과 수평으로 놓는 해시계입니다. 삼각형 판(노우몬)을 정북으로 향하게 세우고, 그 비스듬한 변과 시반의 각도를 위도와 같게 합니다. 수평식의 시각선은 15도 간격이 아니고 위도에 따라 달라집니다. 12시 선에서 잰 각도는 삼각함수로 tan(각도) = sin(위도) × tan(15도 × 12시부터의 시간)으로 계산합니다.

서울에서는 11시와 13시 선이 12시 선에서 9.3도, 10시와 14시 선이 19.4도입니다. 12시 가까이에서는 1시간 간격이 15도보다 좁고, 아침과 저녁으로 갈수록 넓어집니다. 6시와 18시 선은 12시 선과 직각입니다.

수평식 해시계의 시각선 각도(단위: 도, 12시 선에서, 4개 도시)
시각속초서울부산제주
노우몬38.237.635.233.5
11·13시9.49.38.88.4
10·14시19.719.418.417.7
9·15시31.731.429.928.9
8·16시47.046.644.943.7
7·17시66.666.365.164.1

해시계 보는 법과 북쪽 맞추기

12시 선은 정북으로 향하게 합니다. 땅에 똑바로 세운 막대의 그림자는 태양이 남중하는 순간 정북을 가리킵니다. 그날의 남중 시각은 「태양 고도와 그림자 길이」 페이지의 계산기에서 날짜와 도시를 골라 확인할 수 있습니다.

자유 탐구라면 1시간마다 그림자 끝에 표시를 하고 시계의 시각을 적어 보세요. 다음 날 같은 시각에 그림자가 같은 자리에 오는지도 확인해 보세요.

해시계가 시계와 다른 이유

해시계가 보여 주는 것은 그 지역의 태양 시각입니다. 시계의 시각과는 두 가지 이유로 차이가 납니다. 하나는 경도입니다. 우리나라 표준시는 법률로 동경 135도의 자오선을 기준으로 정합니다. 경도가 15도 다르면 1시간 차이가 납니다. 동경 127.0도인 서울에서는 태양이 약 32분 늦게 남중합니다.

다른 하나는 균시차입니다. 시계 바늘이 가리키는 위치와 실제 태양의 위치의 차이로, 계절에 따라 복잡하게 바뀝니다. 그래서 서울에서 해시계가 12시를 가리킬 때 시계의 시각은 가장 이른 11월 3일쯤이 12:16, 가장 늦은 2월 11일쯤이 12:46입니다.

해시계가 12시를 가리킬 때 시계의 시각(2027년, 매월 15일)
월속초서울부산제주
1월12:3512:4112:3312:43
2월12:4012:4612:3812:48
3월12:3512:4112:3312:43
4월12:2612:3212:2412:34
5월12:2212:2812:2012:30
6월12:2612:3212:2412:34
7월12:3212:3812:3012:40
8월12:3012:3712:2812:39
9월12:2112:2712:1912:29
10월12:1212:1812:1012:20
11월12:1012:1612:0812:18
12월12:2012:2712:1912:29

그림자를 보러 밖을 걷기

Angel Step은 건강 앱에서 걸음 수만 읽어, 하늘 위의 숫자 하나로 보여 줍니다. 그림자나 시각은 계산하지 않습니다. 그것은 이 페이지의 일입니다.

출처

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