멀수록 더 빨리 멀어지는 것들
지구과학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 아래는 여섯 은하가 우리에게서 멀어지는 빠르기를 거리와 함께 잰 표입니다. 지시대로 직접 계산·비교한 뒤 결과를 여러분의 말로 해석·성찰하세요. [거리 Mpc · 빠르기 ㎞/s] A 10·700 · B 20·1400 · C 30·2100 · D 50·3500 · E 70·4900 · F 100·7000 예제: 은하 A~F (거리·빠르기 표) (비교용: 다가오는 안드로메다)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①표의 은하 A~F 각각에 대해 (멀어지는 빠르기 ÷ 거리)를 계산해 [칸 A]에 순서대로 적어 보세요.
- ②[칸 A]에 적은 여섯 값을 나란히 비교해서, 서로 어떤 관계인지 한눈에 살펴보세요.
- ③여섯 값이 거의 같다면 그 공통값을 [칸 B] 맨 위에 크게 적어 보세요.
- ④[칸 B]의 공통값을 이용해 거리가 40인 은하의 멀어지는 빠르기를 예측해 [칸 B]에 적어 보세요.
- ⑤안드로메다는 거리 0.8인데 매초 110㎞씩 오히려 다가옵니다. 같은 나눗셈을 해 [칸 C]에 적어 보세요.
- ⑥[칸 C]의 값이 A~F와 어떻게 다른지 [칸 C] 옆에 한 줄로 적어 보세요.
칸 B — 공통값 · 거리 40의 예측 빠르기
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 A]의 여섯 값이 거의 같게 나온 것은 무엇을 뜻할까요? 멀어지는 빠르기와 거리 사이의 관계를 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 거리가 2배·3배가 되면 빠르기도 ___배·___배가 되므로, 멀리 있는 은하일수록 …
(2)이 관계는 A~F라서 생긴 우연일까요, 아니면 어떤 은하에도 적용되는 규칙일까요? 표에 없는 거리(예: 25나 60)를 하나 골라 빠르기를 예측하고, 그 예측이 규칙과 맞는지 스스로 따져 이유와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 거리 ___로 예측한 빠르기는 ___이고 …
(3)안드로메다는 왜 이 규칙을 따르지 않고 오히려 다가올까요? 안드로메다가 다른 은하들과 무엇이 다른지(특히 거리)에 주목해 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 발견한 것을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 여섯 은하의 나눗셈 값을 정확히 구하고, 예측과 대조 계산을 빠짐없이 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 관찰한 관계를 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 다른 거리를 골라 규칙을 스스로 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신이 발견한 것에 알맞은 이름(용어)을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
멀수록 더 빨리 멀어지는 것들 · 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.허블 법칙을 식으로 쓰고, 이 식에서 허블 상수 H₀가 무엇을 뜻하는지 한 문장으로 설명하시오.
2.허블 상수를 70 km/s/Mpc로 할 때, 거리가 150 Mpc인 은하가 멀어지는 속도를 구하시오.
3.어떤 은하가 21000 ㎞/s의 속도로 멀어지고 있다. 허블 상수를 70 km/s/Mpc로 할 때, 이 은하까지의 거리를 구하시오.
4.우주 거대 구조에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오. (가) 은하들은 우주에 완전히 고르게 흩어져 있다 (나) 은하들이 모여 은하단·초은하단을 이루고 그 사이엔 은하가 거의 없는 거대 공동(void)이 있다 (다) 은하들이 필라멘트처럼 이어진 구조와 빈 공간이 얽힌 거품 모양 분포를 보인다
5.멀리 있는 은하일수록 더 빠르게 멀어진다는 관측은 우주가 어떤 상태임을 뜻하는가? 또 이 사실을 시간을 거꾸로 되짚어 도달하는 우주 초기 이론의 이름을 쓰시오.
정답
1. v = H₀·d (v: 멀어지는 속도, d: 거리). H₀는 거리 1 Mpc당 은하가 멀어지는 속도(km/s/Mpc)로, 우주가 팽창하는 정도를 나타낸다.
2. v = 70 × 150 = 10500 ㎞/s
3. d = v ÷ H₀ = 21000 ÷ 70 = 300 Mpc
4. (나), (다) — (가)는 틀림(고르게 분포하지 않고 뭉쳐 있음)
5. 우주가 팽창하고 있음을 뜻한다. 시간을 거꾸로 되짚으면 한 점에서 시작했다는 대폭발(빅뱅) 우주론에 이른다.