별빛이 사라져도 속도는 남는다

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

안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 아래 세 자료를 활동에 사용하세요 — 지시대로 손으로 직접 해 본 뒤 결과를 여러분의 말로 해석·성찰하여 서술하면 됩니다(정답 문장은 정해져 있지 않습니다).  자료1 · 태양 둘레를 도는 천체 (거리 AU − 도는 속도 ㎞/s): 수성 0.4−48, 지구 1.0−30, 목성 5.2−13, 토성 9.5−10.  자료2 · 어느 나선 은하에서 중심 둘레를 도는 별 (중심에서의 거리 '만 광년' − 도는 속도 ㎞/s): 1−220, 2−230, 3−225, 4−220.  자료3 · 그 은하의 거리별 눈에 보이는 별빛의 양 (거리 '만 광년' − 상댓값): 1−100, 2−35, 3−9, 4−2.  예제: 어느 나선 은하에서 중심 둘레를 도는 별 (비교용: 태양 둘레를 도는 천체)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 자료1의 값을 [칸 A]에 옮겨 적고, 거리가 멀어질 때 도는 속도가 커지는지 작아지는지 화살표로 표시하세요.
  2. 자료2의 값을 [칸 B]에 옮겨 적고, 거리가 멀어질 때 도는 속도가 어떻게 변하는지 화살표로 표시하세요.
  3. 자료3의 값을 [칸 C]에 옮겨 적고, 거리가 멀어질 때 보이는 별빛의 양이 어떻게 변하는지 화살표로 표시하세요.
  4. [칸 A]에서 본 '거리가 멀수록 도는 속도가 어떻게 되는가'를 한 문장으로 [칸 D] 첫 줄에 적으세요.
  5. ④의 문장을 자료2에 그대로 적용하면 먼 별의 속도가 어떠할지 예측해 [칸 D]에 적고, [칸 B]의 실제 값과 다른 곳에 ◯표 하세요.
  6. [칸 C]에서 별빛이 거의 없는 가장 먼 곳을 찾아, 그 별이 [칸 B]에서 빠른지 느린지 확인해 [칸 D] 아래에 적으세요.
칸 A — 태양 둘레 천체 — 거리와 도는 속도 (자료1)
칸 B — 은하의 별 — 거리와 도는 속도 (자료2)
칸 C — 은하의 별 — 거리와 보이는 별빛의 양 (자료3)
칸 D — 규칙 · 예측 · 실제와의 비교
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 B]의 별들은 중심에서 멀어져도 도는 속도가 거의 그대로였는데, [칸 C]를 보면 먼 곳에는 보이는 별빛이 거의 없습니다. 먼 별을 그렇게 빠르게 돌게 하는 것은 무엇일지 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)

✎ 먼 곳에는 눈에 보이는 것이 거의 없지만, 별을 빠르게 돌게 하려면 ___이(가) 있어야 하므로 …

(2)[칸 B]에서 본 '멀어져도 속도가 그대로'인 현상은 이 은하 하나에서만 생긴 우연일까요, 다른 은하에서도 나타나는 규칙일까요? 다른 은하를 하나 직접 떠올리거나 찾아 그 먼 별도 빠를지 예상하고, 이유와 함께 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 떠올린 다른 은하 ___에서는 …

(3)[칸 A](태양 둘레)와 [칸 B](은하)는 둘 다 중심 둘레를 도는데, 멀어질 때의 속도 변화가 서로 달랐습니다. 무엇 때문에 이런 차이가 생겼을지 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 알아낸 것을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)세 자료를 빠짐없이 옮기고, 화살표·◯표·예측 표시를 지시대로 정확히 함상 · 중 · 하
해석 (40점)관측과 예측이 어긋난 까닭을 근거를 들어 설명하고, 우연/규칙을 다른 사례로 검증함상 · 중 · 하
성찰 (30점)활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신이 알아낸 것에 알맞은 이름(용어)을 연결함상 · 중 · 하
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연습 문제

별빛이 사라져도 속도는 남는다 · 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.암흑 물질이란 무엇인지 '눈에 보이는가'와 '질량이 있어 중력 작용을 하는가'의 두 관점에서 한 문장으로 설명하시오.
2.나선 은하의 회전 속도 곡선에서 '예측된(케플러 회전) 곡선'과 '실제 관측된 곡선'은 은하 중심에서 멀어질 때 각각 어떻게 나타나는지 쓰시오.
3.은하 바깥쪽 별의 실제 회전 속도가 예측(보이는 별빛으로 계산한 값)보다 빠르게 유지되는 사실로부터, 은하 외곽의 질량에 대해 알 수 있는 것을 쓰시오.
4.다음 중 암흑 물질의 존재를 추정하는 근거로 옳은 것을 모두 고르시오. ㉠ 나선 은하 외곽 별의 도는 속도가 거의 일정하다. ㉡ 멀리 있는 은하의 빛이 무거운 천체 부근에서 휘어져 한 천체가 여러 상으로 보인다. ㉢ 은하 무리 속 은하들의 이동 속도가 보이는 질량으로 계산한 값보다 빠르다. ㉣ 별이 진화 말기에 적색 거성으로 팽창한다.
5.어떤 은하 무리를 보이는 빛으로 관측해 추정한 질량이, 은하들의 운동을 이용한 역학적 방법으로 계산한 질량보다 작게 나왔다. 이 차이가 의미하는 바를 쓰시오.
정답
1. 빛(전자기파)을 거의 내거나 흡수하지 않아 관측 장비로 직접 볼 수 없지만, 질량이 있어 중력으로 주변 천체를 끌어당기는 물질이다. 2. 예측(케플러 회전)은 멀수록 회전 속도가 감소한다. 실제 관측은 멀어져도 회전 속도가 거의 일정하게 유지된다. 3. 은하 외곽에도 눈에 보이지 않는 많은 질량(암흑 물질)이 분포하며, 그 중력이 바깥 별을 빠르게 돌게 한다. 즉 실제 질량이 보이는 질량보다 훨씬 크다. 4. ㉠, ㉡, ㉢ (㉣은 별의 진화 현상으로 암흑 물질과 무관) 5. 빛을 내지 않아 광학적으로는 보이지 않지만 중력 작용을 하는 질량(암흑 물질)이 상당량 존재함을 의미한다.
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