옮겨간 무늬에 숨은 빠르기

지구과학 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
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점수

안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 먼 우주에서 온 별빛에는 밝고 어두운 무늬가 있는데, 이 무늬는 원래 500 자리에 있어야 합니다. 아래는 다섯 은하를 관측한 표입니다 — 각 은하의 거리와, 무늬가 실제로 관측된 위치입니다. 지시대로 계산해 스스로 규칙을 찾고, 그 결과를 여러분의 말로 서술하세요. (빛의 빠르기 = 300000)   거리100·위치501 / 거리200·위치502 / 거리400·위치504 / 거리300·위치503 / 거리50·위치499  예제: 은하 ㄱ·ㄴ·ㄷ·ㄹ (비교용: 은하 ㅁ)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 다섯 은하(ㄱ~ㅁ)의 관측 위치에서 각각 500을 뺀 값을 [칸 A]에 적어 보세요.
  2. [칸 A]의 각 값을 500으로 나눈 뒤 300000을 곱해, '멀어지는 빠르기'로 [칸 B]에 적어 보세요.
  3. [칸 B]의 빠르기를 그 은하의 거리로 각각 나누어, 몫을 [칸 C]에 적어 보세요.
  4. [칸 C]에 적은 값들을 서로 비교해, 공통점이 있는지 살펴보세요.
  5. 은하 ㄱ·ㄴ·ㄷ·ㄹ을 거리가 작은 것부터 큰 순서로 두고, 빠르기가 어떻게 변하는지 [칸 D]에 적어 보세요.
  6. 대조 은하 ㅁ의 [칸 A] 값이 다른 은하들과 무엇이 다른지 살펴 [칸 E]에 적어 보세요.
칸 A — 관측 위치 − 500 (은하 ㄱ~ㅁ)
칸 B — 멀어지는 빠르기 = (앞 값 ÷ 500) × 300000
칸 C — 빠르기 ÷ 거리 (은하 ㄱ~ㄹ)
칸 D — 거리가 커질 때 빠르기 변화
칸 E — 대조 은하 ㅁ의 다른 점
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 C]의 값이 은하마다 거의 같게 나온 것을 보고, 빠르기와 거리 사이에 어떤 관계가 있다고 생각하나요? 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)

✎ 빠르기를 거리로 나누면 늘 비슷하니까, 빠르기는 거리에 ___ 하는 것 같다. 왜냐하면 …

(2)[칸 C]가 일정하게 나온 것은 이 네 은하라서 생긴 우연일까요, 어떤 은하에서도 생기는 규칙일까요? 표에 없는 은하(예: 거리 500)를 직접 정해 빠르기를 예측하고, 그 근거와 함께 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 거리 500이면 빠르기는 ___일 것이다. 왜냐하면 …

(3)대조 은하 ㅁ의 [칸 A] 값은 다른 은하들과 부호가 반대였습니다. 이것은 ㅁ의 움직임이 다른 은하와 무엇 때문에 다르다는 뜻일지 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)다섯 은하의 값을 빠짐없이 계산하고, 나눗셈·비교·순서 세우기를 정확히 함상 · 중 · 하
해석 (40점)빠르기와 거리의 관계를 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 새 값을 예측해 규칙을 검증함상 · 중 · 하
성찰 (30점)활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름(용어)을 연결함상 · 중 · 하
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연습 문제

옮겨간 무늬에 숨은 빠르기 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.

1.어떤 은하의 스펙트럼에서 원래 파장이 500 nm인 흡수선이 510 nm에서 관측되었다. 파장 변화량 Δλ와 그 비율 Δλ/λ₀를 구하시오.
2.문제 1의 은하의 후퇴 속도를 구하시오. (빛의 속도 c = 3×10⁵ km/s)
3.허블 상수 H₀ = 70 km/s/Mpc일 때, 후퇴 속도가 7000 km/s인 은하까지의 거리를 구하시오.
4.은하 A는 우리로부터 60 Mpc, 은하 B는 180 Mpc 떨어져 있다. 허블 법칙에 따르면 B의 후퇴 속도는 A의 몇 배인가?
5.어떤 은하의 흡수선이 원래 파장보다 짧은 쪽(파란색 쪽)으로 이동해 관측되었다. 이 은하는 우리에게서 멀어지는가, 가까워지는가? 판단한 까닭도 쓰시오.
6.후퇴 속도(v)를 거리(d)에 대해 그래프로 그리면 원점을 지나는 직선이 된다. 이 직선의 기울기가 뜻하는 값은 무엇이며, 모든 방향의 먼 은하가 멀어진다는 관측으로부터 우주에 대해 무엇을 알 수 있는지 쓰시오.
정답
1. Δλ = 10 nm, Δλ/λ₀ = 10÷500 = 0.02 2. v = c×(Δλ/λ₀) = 3×10⁵ × 0.02 = 6000 km/s 3. d = v÷H₀ = 7000÷70 = 100 Mpc 4. 3배 (후퇴 속도는 거리에 비례하므로 180÷60 = 3) 5. 가까워진다 — 파장이 짧아지는 청색 편이는 다가오는 천체에서 나타나므로 6. 기울기 = 허블 상수(H₀). 모든 방향의 먼 은하가 멀어지므로 우주가 팽창하고 있음을 알 수 있다.
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