별빛 눈금에 숨은 일정한 곱
지구과학 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 아래 네 별의 자료를 보고 지시대로 손으로 계산·정리한 뒤, 그 결과를 이유를 붙여 여러분의 말로 해석하고 성찰하세요.
[자료] 각 별의 겉보기 색 · 표면이 뜨거운 정도(K) · 그 별이 가장 밝게 내는 빛의 눈금값(㎚) — ㉮ 붉은색·2900·1000 / ㉯ 노란색·5800·500 / ㉰ 황백색·7250·400 / ㉱ 청백색·10000·290 예제: ㉮·㉯·㉰·㉱ 네 별 (비교용: ㉮(붉은 별)과 ㉱(청백색 별))
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①㉮㉯㉰㉱ 네 별의 자료에서 '뜨거운 정도'와 '눈금값'을 각각 서로 곱해 [칸 A]에 네 개의 값을 적어 보세요.
- ②[칸 A]의 네 값을 서로 비교해 같은지 다른지 확인하고, 같다면 그 공통된 값에 ◯표 하세요.
- ③네 별을 '뜨거운 정도'가 큰 것부터 작은 것 차례로, 겉보기 색만 [칸 B]에 순서대로 적어 보세요.
- ④[칸 B]에서 가장 뜨거운 별의 색과 가장 덜 뜨거운 별의 색에 각각 밑줄을 그어 보세요.
- ⑤가장 뜨거운 별과 가장 덜 뜨거운 별의 '눈금값'을 [칸 C]에 나란히 적고, 어느 쪽이 큰지 표시하세요.
- ⑥[칸 A]의 공통 값을 어떤 한 별의 '눈금값'으로 나누어, 그 별의 '뜨거운 정도'가 나오는지 확인해 보세요.
칸 A — ㉮㉯㉰㉱ 네 별의 (뜨거운 정도 × 눈금값)
칸 B — 뜨거운 정도가 큰 별부터 늘어놓은 겉보기 색
칸 C — 가장 뜨거운 별과 가장 덜 뜨거운 별의 눈금값
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)자료에 없는 다섯 번째 별 ㉲는 '눈금값'이 580㎚입니다. [칸 A]에서 찾은 공통 값이 어떤 별에서도 성립하는 규칙이라면, ㉲의 '뜨거운 정도'는 얼마여야 하는지 계산하고, 이것이 네 별만의 우연인지 규칙인지 이유와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 공통 값을 580으로 나누면 ___ 이므로 …
(2)[칸 B]와 [칸 C]를 보면, 가장 뜨거운 별과 가장 덜 뜨거운 별은 겉보기 색도 다르고 '눈금값'도 달랐습니다. 무엇 때문에 '뜨거운 정도'가 다르면 겉보기 색이 달라지는지, '눈금값'과 연결지어 여러분의 말로 설명하세요. (15점)
✎ 뜨거운 정도가 클수록 눈금값이 ___해지고, 그래서 색이 ___ 쪽으로 …
(3)어떤 별을 직접 만져 볼 수 없어도 겉보기 색만 보고 그 별이 얼마나 뜨거운지 짐작할 수 있다면, 그 근거는 무엇일까요? 오늘 찾은 것과 연결해 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 네 별의 곱을 정확히 계산하고, 색 순서·눈금값 비교 지시를 빠짐없이 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 다섯 번째 별의 값을 근거로 규칙 여부를 판단하고, 색 차이를 눈금값과 연결해 설명함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 과학 용어를 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
별빛 눈금에 숨은 일정한 곱 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.별의 표면 온도가 높을수록 별이 최대 에너지를 방출하는 빛의 파장은 어떻게 되고, 별의 색은 어떻게 변하는지 쓰시오.
2.빈의 변위 법칙 λmax = a / T (a = 2.898×10³ ㎛·K)을 이용하여, 표면 온도가 6000K인 별이 최대 에너지를 방출하는 파장 λmax를 구하시오. (㎛ 단위)
3.어떤 별이 최대 에너지를 방출하는 파장이 0.414㎛일 때, 이 별의 표면 온도 T를 구하시오.
4.표면 온도가 3000K인 별 A와 12000K인 별 B가 있다. (1) 최대 에너지 파장이 더 짧은 별, (2) 더 붉게 보이는 별, (3) 별 B의 λmax는 별 A의 λmax의 몇 배인지 구하시오.
5.붉은색으로 보이는 베텔게우스와 청백색으로 보이는 리겔 중 표면 온도가 더 높은 별을 고르고, 그 이유를 쓰시오.
6.표면 온도가 4000K인 별의 최대 에너지 파장(㎛)을 구하고, 8000K인 별과 비교하여 어느 별이 더 붉게 보일지 쓰시오.
정답
1. 파장은 짧아지고, 색은 붉은색 → 노란색 → 청백색·파란색 쪽으로 변한다(파란색에 가까워진다).
2. λmax = 2898 ÷ 6000 = 0.483 ㎛ (= 483㎚)
3. T = 2898 ÷ 0.414 = 7000 K
4. (1) B (2) A (3) 1/4배 — 온도가 4배 높으면 λmax는 1/4로 짧아진다(A 0.966㎛, B 0.242㎛).
5. 리겔. 청백색일수록 최대 에너지 파장이 짧아 표면 온도가 높고, 붉은색인 베텔게우스는 파장이 길어 온도가 낮다.
6. 4000K 별: 2898÷4000 = 0.725㎛. 8000K 별(0.362㎛)보다 파장이 길므로 4000K 별이 더 붉게 보인다.