깜빡임 속에 숨은 진짜 밝기
지구과학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석·성찰하여 서술하세요. 정답 문장은 정해져 있지 않고 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다.
[가까운 별들의 관측표] — 거리를 이미 알아 실제 밝기까지 아는 별들입니다. 별 가: 깜빡임 간격 2일 · 실제 밝기 200 / 별 나: 5일 · 500 / 별 다: 10일 · 1000 / 별 라: 20일 · 2000. (밝기 단위는 임의) 예제: 별 가·나·다·라 (비교용: 별 바·별 사)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①위 관측표의 별 가·나·다·라를 깜빡임 간격이 짧은 것부터 순서대로 [칸 A]에 간격과 실제 밝기를 옮겨 적으세요.
- ②각 별마다 (실제 밝기 ÷ 깜빡임 간격)을 계산해 그 값을 [칸 B]에 적으세요.
- ③[칸 B]의 네 값을 비교해, 실제 밝기 = 깜빡임 간격 × □ 의 □에 들어갈 수를 [칸 B] 옆에 적으세요.
- ④멀어서 거리를 모르는 별 마는 깜빡임 간격 8일만 관측됐어요. ③의 규칙으로 별 마의 실제 밝기를 구해 [칸 C]에 적으세요.
- ⑤별 마의 보이는 밝기는 2예요. '보이는 밝기 = 실제 밝기 ÷ (거리×거리)'에 넣어 거리를 구해 [칸 D]에 적으세요.
- ⑥보이는 밝기가 똑같이 2인 별 바(간격 2일)·별 사(간격 8일)의 거리를 각각 구해 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 간격 짧은 순 — 깜빡임 간격 · 실제 밝기
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)별 마는 거리를 직접 잴 수 없었는데도 우리는 거리를 구했습니다. 깜빡임 간격 하나만 보고 어떻게 거리까지 알아낼 수 있었는지, ③~⑤에서 한 일의 순서로 설명해 보세요. (15점)
✎ 깜빡임 간격으로 먼저 ___를 알아내고, 그것을 보이는 밝기와 비교하면 …
(2)②에서 네 별 모두 (실제 밝기 ÷ 간격)이 같은 값이 나왔습니다. 이것은 이 별들만의 우연일까요, 깜빡이는 별이면 다 통하는 규칙일까요? 표에서 다른 두 별을 직접 골라 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 두 별 ___와 ___로 확인해 보니 …
(3)⑥의 별 바와 별 사는 보이는 밝기가 똑같이 2였는데 거리는 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 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) | 표를 간격 순으로 정리하고, 나눗셈으로 규칙을 찾아 실제 밝기·거리 계산을 정확히 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 간격으로 거리를 구한 과정을 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 다른 별을 직접 골라 규칙을 확인함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름(용어)을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
깜빡임 속에 숨은 진짜 밝기 · 각 20점 · 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.세페이드 변광성이 먼 천체까지의 거리 측정에 이용될 수 있는 까닭을, 변광 주기와 광도(실제 밝기) 사이의 관계를 들어 한 문장으로 설명하시오.
2.어떤 세페이드 변광성의 변광 주기를 관측해 주기-광도 관계에서 절대등급 M = -3을 얻었다. 겉보기등급이 m = +2일 때, 거리 지수 식 m − M = 5 log d − 5 를 이용해 이 별까지의 거리 d(pc)를 구하시오.
3.주기-광도 관계에서 변광 주기가 더 긴 세페이드 변광성일수록 절대등급의 '값'은 커지는지 작아지는지 쓰고, 그 까닭을 밝기와 관련지어 설명하시오.
4.겉보기등급이 서로 같은 두 세페이드 변광성 A(변광 주기 3일)와 B(변광 주기 30일)가 있다. 지구에서 더 멀리 있는 별을 고르고 그 까닭을 쓰시오.
5.어떤 세페이드 변광성의 절대등급이 −4, 겉보기등급이 +11이다. 거리 지수 식으로 거리 d(pc)를 구하고, 이 값이 우리은하의 지름(약 30000 pc)보다 큰지 판정하시오.
정답
1. 변광 주기가 길수록 광도가 큰 주기-광도 관계가 성립하여, 관측한 변광 주기로 그 별의 절대등급(광도)을 알아낼 수 있기 때문이다.
2. m − M = 2 − (−3) = 5, 5 = 5 log d − 5 → log d = 2 → d = 100 pc
3. 작아진다. 주기가 길수록 광도(실제 밝기)가 큰데, 등급은 밝을수록 값이 작아지기 때문이다.
4. B. 주기가 길어 실제 밝기(광도)가 더 큰데도 겉보기 밝기가 A와 같으므로, B가 더 멀리 있어야 한다.
5. m − M = 11 − (−4) = 15 = 5 log d − 5 → log d = 4 → d = 10000 pc. 30000 pc보다 작다(우리은하 안).