멀리 있을수록 더 늘어난 빛

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

안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 아래 관측 자료를 보고 지시대로 직접 계산·비교한 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요. 정답 문장은 정해져 있지 않으며 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다.
자료 — 어떤 원소가 가만히 있을 때 내보내는 빛의 파장은 656.3 nm입니다. 멀리 있는 은하 넷에서 그 빛을 관측했더니  가(거리 100, 관측 658.3 nm) · 나(거리 200, 관측 660.3 nm) · 다(거리 300, 관측 662.3 nm) · 라(거리 미상, 관측 654.3 nm) 였습니다. (거리는 모두 같은 단위)  예제: 656.3 nm 기준 빛의 은하 가·나·다 (비교용: 은하 라(관측 654.3 nm))

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 은하 가·나·다 각각 관측 파장에서 656.3을 빼서 '늘어난 정도'를 [칸 A]에 적어 보세요.
  2. [칸 A]의 세 값을 큰 것부터 순서대로 은하 이름과 함께 [칸 B]에 나열하세요.
  3. 은하 가·나·다의 거리를 큰 것부터 순서대로 은하 이름과 함께 [칸 C]에 나열하세요.
  4. [칸 B]와 [칸 C]에서 같은 은하끼리 화살표로 이어, 두 순서가 일치하는지 표시하세요.
  5. 은하마다 (늘어난 정도 ÷ 거리)를 계산해 [칸 D]에 적고, 세 값을 서로 비교하세요.
  6. 은하 라(관측 654.3)의 늘어난 정도를 [칸 E]에 적고, 다른 은하들과 부호가 어떻게 다른지 살펴보세요.
칸 A — 각 은하의 늘어난 정도 (관측 파장 − 656.3)
칸 B — 늘어난 정도를 큰 순서로
칸 C — 거리를 큰 순서로
칸 D — 늘어난 정도 ÷ 거리
칸 E — 은하 라의 늘어난 정도
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 A]에서 은하가 멀수록 늘어난 정도는 어떻게 달라졌나요? 그리고 [칸 D]의 세 값이 거의 같았던 것은 무엇을 뜻한다고 생각하나요? 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)

✎ 멀리 있는 은하일수록 빛이 ___했고, '늘어난 정도 ÷ 거리'가 거의 같다는 것은 …

(2)'거리가 멀수록 더 많이 늘어난다'는 것은 이 세 은하라서 생긴 우연일까요, 어떤 은하를 골라도 나타나는 규칙일까요? 은하 하나를 더 상상해 그 거리와 늘어난 정도를 스스로 정해 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 상상한 은하의 거리 ___, 늘어난 정도 ___로 해 보니 …

(3)[칸 E]의 은하 라는 다른 은하들과 무엇이 달랐나요? 관측 파장이 656.3보다 짧아졌다는 것은 이 은하의 움직임이 다른 은하들과 어떻게 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 것(빛이 늘어난 것 · 멀수록 더 늘어난 것 · 그것이 뜻하는 우주의 모습)에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)각 은하의 늘어난 정도를 정확히 계산하고, 순서 나열·화살표 잇기·나눗셈 비교를 빠짐없이 함상 · 중 · 하
해석 (40점)관찰한 규칙을 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 은하를 하나 더 상상해 우연/규칙을 검증했으며, 대조 은하의 차이를 해석함상 · 중 · 하
성찰 (30점)활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 과학 용어를 연결함상 · 중 · 하
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연습 문제

멀리 있을수록 더 늘어난 빛 · 각 20점 · 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.정지 상태의 어떤 원소가 내는 빛의 파장은 500 nm이다. 멀어지는 은하에서 이 빛을 관측했더니 505 nm였다. 파장의 변화량(Δλ)을 구하고, 스펙트럼선이 어느 색 쪽으로 이동했는지 쓰시오.
2.정지 파장이 600 nm인 빛이 어떤 은하에서 606 nm로 관측되었다. 빛의 속력을 3×10⁵ ㎞/s로 볼 때 이 은하의 후퇴 속도를 구하시오. (v = c × Δλ/λ)
3.허블 법칙에 따르면 은하의 후퇴 속도는 거리에 비례한다. 거리 10 Mpc인 은하의 후퇴 속도가 700 ㎞/s일 때, 거리 30 Mpc인 은하의 후퇴 속도를 구하시오.
4.다음 은하 중 우리에게서 멀어지는 것을 모두 고르시오. (가) 정지 486 nm → 관측 490 nm (나) 정지 486 nm → 관측 483 nm (다) 정지 486 nm → 관측 492 nm
5.허블 상수를 H = 70 ㎞/s/Mpc로 할 때, 후퇴 속도가 7000 ㎞/s인 은하까지의 거리를 구하시오. (d = v / H)
정답
1. Δλ = 505 − 500 = 5 nm, 파장이 길어졌으므로 붉은색(적색) 쪽으로 이동(적색편이) 2. Δλ=6 nm → v = (6/600)×3×10⁵ = 3000 ㎞/s 3. 2100 ㎞/s (거리 3배 → 속도 3배) 4. (가), (다) — 관측 파장이 길어져 멀어짐(적색편이). (나)는 짧아져 가까워짐(청색편이) 5. d = 7000 / 70 = 100 Mpc
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