눈금이 어긋난 자리에 숨은 질서

지구과학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
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안내 — 안개 너머 보이지 않는 먼 것들이 신호를 보냅니다. 원래 보내진 눈금은 모두 21.0 이어야 하는데, 받은 눈금은 조금씩 어긋나 있습니다. — 받은 눈금: 가 20.6 · 나 20.8 · 다 21.0 · 라 21.2 · 마 21.4 · 바 21.5. 지시대로 손으로 따져 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석·성찰하여 서술하세요. 정답 문장은 정해져 있지 않습니다.  예제: 신호 여섯 개(가~바) (비교용: 다른 영역 ㄱ~ㅂ)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 각 신호의 받은 눈금에서 21.0을 빼서, 어긋난 양을 부호까지 [칸 A]에 가~바 순서로 적으세요.
  2. [칸 A]의 값이 0보다 작으면 ◀, 0보다 크면 ▶ 를 그 값 옆에 표시하세요.
  3. 어긋난 양의 크기(부호는 뗌)에 200을 곱해 빠르기(㎞/s)로 바꿔 [칸 B]에 적으세요.
  4. 신호를 가→바 순서로 왼쪽부터 늘어놓고, ◀·▶ 가 어떻게 이어지는지 [칸 C]에 화살표로 그리세요.
  5. 다른 영역 ㄱ20.7 ㄴ21.3 ㄷ20.8 ㄹ21.5 ㅁ20.9 ㅂ21.1 로 ①②를 반복해 [칸 D]에 표시하세요.
  6. 두 영역의 화살표가 늘어선 모습을 견주어, 한눈에 다른 점을 [칸 E]에 한 줄로 적으세요.
칸 A — 신호별 어긋난 양(받은 눈금 − 21.0)·방향, 가~바
칸 B — 어긋난 양의 크기 × 200 = 빠르기(㎞/s)
칸 C — 가→바 화살표 늘어놓기
칸 D — 다른 영역(ㄱ~ㅂ) 어긋난 양·방향
칸 E — 두 영역의 다른 점 한 줄
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 C]를 보면 왼쪽 신호들은 한쪽 방향(◀), 오른쪽 신호들은 반대 방향(▶)으로 갈리고 가운데(다)는 0이었습니다. 방향이 한쪽에서 반대쪽으로 차례차례 바뀐다는 것은, 이 신호를 보낸 먼 것들이 서로 어떤 사이라는 뜻일까요? 여러분의 말로 설명하세요. (15점)

✎ 가까운 쪽은 우리에게 ___ 오고, 먼 쪽은 ___ 가고 있어서, 이들은 제각각이 아니라 ___ 인 것 같다.

(2)방향이 한쪽에서 반대쪽으로 ‘차례로’ 바뀌는 이 질서는, 하필 이 여섯 신호라서 생긴 우연일까요, 같은 무리에 속한 것들이면 늘 나타나는 규칙일까요? [칸 B]의 빠르기 값이 왼쪽(가)부터 오른쪽(바)까지 어떻게 변하는지 직접 짚어 근거로 삼아 판단하세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 칸 B의 값이 왼쪽부터 ___ 로 변하는 것을 보면 …

(3)다른 영역(ㄱ~ㅂ)의 화살표는 ◀·▶ 가 뒤죽박죽 섞여 있었습니다([칸 D]·[칸 E]). 첫 영역은 방향이 차례로 이어졌는데 두 번째 영역은 왜 그렇지 않았을까요? 두 영역의 무엇이 다르기 때문일지 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 있으면 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)각 신호의 어긋난 양·방향·빠르기를 정확히 구하고, 두 영역을 빠짐없이 표시함상 · 중 · 하
해석 (40점)방향이 차례로 바뀌는 것의 뜻을 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 값의 변화로 우연/규칙을 검증함상 · 중 · 하
성찰 (30점)활동 순서를 스스로 재구성하고, 자기 경험에 알맞은 과학 용어를 연결함상 · 중 · 하
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연습 문제

눈금이 어긋난 자리에 숨은 질서 · 각 20점 · 총 100점
학년
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점수

안내 — 1쪽에서 스스로 세운 생각을 이제 실제 개념(21cm 수소선·도플러 효과·우리 은하의 구조)으로 정리해 적용해 봅니다. 풀이를 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.

1.중성 수소 원자가 내는 21cm의 전파(수소선)를 관측하면, 가시광선으로는 볼 수 없는 우리 은하의 구조까지 알 수 있다. 그 까닭을 한 가지 쓰시오.
2.어떤 수소 구름이 내는 21cm 수소선을 관측했더니 파장이 원래보다 길게(적색편이) 측정되었다. 이 구름은 관측자에 대해 다가오는가, 멀어지는가?
3.21cm(=21.0cm) 수소선이 어떤 구름에서 파장이 Δλ = 0.007cm 만큼 길어져 관측되었다. 빛의 속력 c = 3×10⁵ ㎞/s 일 때, 도플러 관계 v = c·(Δλ/λ) 로 이 구름의 시선속도를 구하시오.
4.우리 은하를 관측할 때, 같은 시선 방향인데도 21cm 수소선이 서로 다른 여러 개의 파장으로 나뉘어 관측되는 경우가 있다. 이것은 무엇을 뜻하는가?
5.우리 은하 원반에서 은하 중심을 기준으로 한쪽 방향의 수소 구름들은 대체로 청색편이(다가옴), 반대쪽은 대체로 적색편이(멀어짐)로 관측된다. 이 사실이 우리 은하에 대해 알려 주는 것은 무엇인가?
정답
1. 21cm 전파(전자기파)는 성간 티끌(먼지)에 거의 흡수·산란되지 않고 통과하므로, 티끌에 가려진 은하 원반 전체에 퍼진 중성수소의 분포까지 관측할 수 있다. 2. 멀어지고 있다. (파장이 길어짐 = 적색편이 = 관측자에게서 후퇴) 3. v = 3×10⁵ × (0.007/21.0) = 3×10⁵ ÷ 3000 = 100 ㎞/s (파장이 길어졌으므로 멀어지는 방향) 4. 그 시선 방향에 시선속도가 서로 다른 여러 개의 수소 구름(나선팔)이 겹쳐 있다는 뜻. 각 구름의 시선속도가 달라 도플러 이동량이 다르므로 파장이 여러 개로 나뉜다. 5. 우리 은하 원반이 전체적으로 회전(자전)하고 있다는 것. 한쪽은 다가오고 반대쪽은 멀어지는 시선속도 분포가 곧 회전의 증거다.
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