밝기에 숨은 거리 신호
지구과학 1 · 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 해석하고 성찰하세요. 모든 등불은 같은 공장에서 만들어져 실제로 내뿜는 빛의 양(참밝기)이 100으로 똑같습니다. 멀수록 어둡게 보이며, 보이는 밝기 = 100 ÷ (거리 × 거리) 입니다. 예제: 등불 ㉮·㉯·㉰ (참밝기 100) (비교용: 예상보다 어둡게 보인 등불 X)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 등불 ㉮(거리 1)·㉯(거리 2)·㉰(거리 5)의 보이는 밝기를 100÷(거리×거리)로 계산해 적으세요.
- ②[칸 A]의 세 값을 큰 것부터 나열하고, 멀어질수록 값이 어떻게 변하는지 [칸 A] 옆에 한 단어로 적으세요.
- ③보이는 밝기가 1로 관측된 등불의 거리를 100÷(거리×거리)=1 이 되게 구해 [칸 B]에 적으세요.
- ④[칸 C]의 등불 ㉱·㉲(관측 밝기 4·1)의 거리를 같은 식으로 되짚어 각각 [칸 C]에 적으세요.
- ⑤규칙대로면 밝기가 4일 것으로 예상된 등불 X가 실제로는 밝기 1로 관측됐습니다. 예상 거리와 관측 거리를 각각 [칸 D]에 적으세요.
- ⑥[칸 D]의 두 거리 중 더 먼 쪽에 ◯표 하고, 밝기가 예상보다 어두우면 거리는 예상보다 어떤지 [칸 E]에 한 단어로 적으세요.
칸 A — ㉮·㉯·㉰의 보이는 밝기 (거리 1·2·5)
칸 C — ㉱·㉲의 거리 (관측 밝기 4·1)
칸 D — 등불 X — 예상 거리 / 관측 거리
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]에서 '보이는 밝기' 하나만으로 등불의 거리를 알아낼 수 있었던 까닭은 무엇인가요? 만약 등불마다 참밝기가 제각각이었다면 이 방법이 통했을지 함께 쓰세요. (15점)
✎ 거리를 알 수 있었던 것은 모든 등불의 ___이(가) ___이기 때문이다. 만약 제각각이었다면 …
(2)[칸 A]와 [칸 C]에서 밝기가 작을수록 거리가 멀었습니다. 이것이 이 등불들만의 우연일까요, 어떤 등불에서도 성립하는 규칙일까요? 관측 밝기 값을 하나 직접 골라 거리를 계산해 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 관측 밝기 ___로 거리를 구해 보니 …
(3)등불 X는 예상 밝기(4)보다 어둡게(1) 보였고, 그 결과 예상보다 더 멀리 있었습니다. 무엇 때문에 예상보다 더 멀어졌을지 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) | 각 등불의 보이는 밝기와 거리를 식으로 정확히 계산하고, 되짚기·비교·표시 지시를 빠짐없이 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 참밝기가 같아야 거리를 알 수 있음을 설명하고, 우연/규칙을 다른 값으로 직접 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 이유와 함께 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름(용어)을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
밝기에 숨은 거리 신호 · 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.Ia형 초신성이 우주의 먼 거리를 재는 '표준 광원'으로 쓰일 수 있는 까닭을 쓰시오.
2.실제 밝기(절대 등급)가 같은 두 광원 A, B가 있다. A가 B보다 어둡게 보인다면 어느 것이 더 멀리 있는가?
3.멀리 있는 Ia형 초신성이 '일정한 속도로 팽창하는 우주'에서 예상한 밝기보다 더 어둡게 관측되었다. 이 초신성까지의 실제 거리는 예상보다 가까운가 먼가? 또 이는 우주의 팽창에 대해 무엇을 뜻하는가?
4.다음 중 우주가 가속 팽창한다는 관측적 근거로 옳은 것을 고르시오. ㉠ 먼 Ia형 초신성이 예상보다 밝게 보인다 ㉡ 먼 Ia형 초신성이 예상보다 어둡게 보인다 ㉢ Ia형 초신성의 절대 등급이 제각각이다
5.적색 편이(z)가 큰(더 멀리 있는) Ia형 초신성일수록, 그 관측 결과는 '감속 팽창하는 우주'와 '가속 팽창하는 우주' 중 어느 쪽 그래프와 더 잘 일치하는가?
정답
1. 거의 일정한 질량에서 폭발하여 절대 등급(실제 밝기)이 거의 일정하므로, 겉보기 밝기를 측정하면 초신성까지의 거리를 구할 수 있기 때문이다.
2. A (겉보기 밝기가 어두울수록 더 멀리 있다)
3. 예상보다 더 멀다. 우주가 예상보다 더 빠르게, 즉 가속 팽창하고 있음을 뜻한다.
4. ㉡
5. 가속 팽창하는 우주