밝은 빛에 묻힌 작은 점 드러내기
지구과학 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시대로 손으로 직접 해 본 뒤 그 결과를 여러분의 말로 해석·성찰하여 서술하세요. 정답 문장은 정해져 있지 않으니 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다. 주어진 값 — 큰 빛의 밝기 10억, 그 곁의 점의 밝기: 보통 빛에서 1, 따뜻한 빛에서 10만. 예제: 큰 빛과 그 곁의 작은 점 (비교용: 바짝 붙은 점 vs 멀리 떨어진 점)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 큰 빛의 밝기와 곁의 점의 밝기를 옮겨 적고, 큰 빛이 곁의 점의 몇 배 밝은지 나눗셈으로 구해 적어 보세요.
- ②이 둘을 한 장의 사진에 함께 담으면 어느 것만 눈에 보이고 어느 것이 안 보일지 [칸 B]에 적어 보세요.
- ③큰 빛에 꼭 맞는 둥근 가림판을 덮었다고 하고, 사진에 무엇이 드러나는지 [칸 B] 옆에 이어서 적어 보세요.
- ④곁의 점을 '따뜻한 빛'으로 보면 밝기가 10만이 됩니다. 이때 큰 빛은 곁의 점의 몇 배인지 [칸 C]에 구해 적어 보세요.
- ⑤①에서 구한 배수와 ④에서 구한 배수를 비교해, 큰 빛과의 차이가 더 작은 쪽에 ◯표 하고 [칸 D]에 적어 보세요.
- ⑥곁의 점이 큰 빛에 바짝 붙은 경우와 멀리 떨어진 경우 중, 가림판을 덮었을 때 점이 드러나는 쪽을 [칸 E]에 적고 이유를 한 마디 붙이세요.
칸 A — 큰 빛의 밝기 · 곁의 점의 밝기 · 큰 빛이 몇 배
칸 B — 사진에 보이는 것 · 가림판을 덮은 뒤 드러나는 것
칸 E — 가림판 뒤 점이 드러나는 쪽 + 이유
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 A]에서 큰 빛이 곁의 점보다 그토록 크게 나온 까닭은 무엇이며, 그래서 ②의 한 사진 속에서 곁의 점은 어떻게 되나요? 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 큰 빛이 곁의 점보다 ___배나 밝아서, 한 사진에서는 …
(2)④·⑤에서 '따뜻한 빛'으로 보니 큰 빛과의 차이가 줄었습니다. 이것은 이 점에서만 생긴 우연일까요, 다른 큰 빛-작은 점 쌍에서도 생기는 규칙일까요? 곁의 점 밝기 값을 스스로 하나 더 정해 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 새로 정한 값 ___로 해 보니 …
(3)⑥에서 '바짝 붙은 경우'와 '멀리 떨어진 경우'의 결과가 달랐습니다. 가림판으로 큰 빛을 가려도 결과가 갈린 것은 두 경우의 무엇이 다르기 때문일까요? 여러분의 생각을 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) | 밝기 배수를 정확히 계산하고, 가림판·따뜻한 빛·붙은/떨어진 경우 비교 지시를 빠짐없이 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 관찰 결과의 까닭을 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 우연/규칙을 스스로 값을 정해 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름(용어)을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
밝은 빛에 묻힌 작은 점 드러내기 · 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.중심별 주위를 도는 외계 행성을 망원경으로 사진처럼 촬영하여 찾는 탐사 방법의 이름을 쓰고, 이 방법으로 무엇을 직접 확인할 수 있는지 한 가지 쓰시오.
2.직접 촬영으로 외계 행성을 관측하기 어려운 가장 큰 까닭을 중심별과 행성의 밝기를 비교하여 설명하시오.
3.직접 촬영에 유리한 조건을 세 가지 쓰시오.
4.별 A는 행성이 중심별에서 5 AU 떨어져 있고 지구에서 10 pc 거리에 있다. 별 B는 행성이 2 AU 떨어져 있고 20 pc 거리에 있다. 하늘에서의 각거리 θ(″)=a(AU)/d(pc)로 각각 구하고, 직접 촬영으로 행성을 분리해 보기에 유리한 쪽을 고르시오.
5.어떤 중심별은 가시광에서 행성보다 1,000,000,000배 밝지만 적외선에서는 10,000배 밝다. 밝기 차이는 몇 배로 줄어드는지 구하고, 적외선으로 관측하면 직접 촬영에 유리한 까닭을 쓰시오.
6.직접 촬영에서 코로나그래프(중심별 빛을 가리는 장치)를 쓰는 까닭을 한 문장으로 쓰고, 지구에서 중심별까지의 거리가 멀면 직접 촬영이 어려워지는 까닭을 쓰시오.
정답
1. 직접 촬영(법). 사진으로 행성의 존재를 직접 확인할 수 있다(분광 관측으로 행성 대기 성분도 알 수 있음).
2. 중심별이 행성보다 매우 밝아(수억~수십억 배) 행성이 중심별 빛에 묻혀 보이지 않기 때문. 그래서 중심별 빛을 가리고 관측한다.
3. ① 행성이 중심별에서 멀리 떨어져 하늘에서의 각거리가 클수록 ② 행성이 크고 온도가 높아 스스로 밝을수록(적외선에서 밝음) ③ 중심별(항성계)이 지구에서 가까울수록.
4. A: 5/10=0.5″, B: 2/20=0.1″ → 각거리가 큰 A가 유리.
5. 10⁹÷10⁴=100,000배(=10⁵) 줄어든다. 적외선에서는 중심별과 행성의 밝기 차이가 작아 행성이 덜 묻혀 관측이 쉬워진다.
6. 밝은 중심별 빛을 가려 어두운 행성이 드러나게 하려고. 거리가 멀면 각거리(θ=a/d)가 작아져 행성과 중심별이 겹쳐 구분되지 않으므로 관측이 어렵다.