3차시. 별의 등급
저마다 다른 별의 밝기
좌측의 동영상은 허블 망원경으로 촬영한 우주의 수 많은 별들입니다.
우주에는 정말 수 많은 별들이 있지요?
밝은 별도 있고 어두운 별도 있네요. 오늘은 별의 밝기에 관해 학습해보겠습니다.
학생들 방학 알차게 보내고 계신가요? 지난 시간에는 우리가 '알파 행성' 근처에 있는 '베타 별'까지의 거리를 계산하기 위해 연주시차에 관해 연구했습니다.
이번에는 지구에서 별까지의 거리를 알아볼 수 있는 두 번째 방법에 대해 연구합니다.
바로 '별의 등급'을 통해 별이 지구로부터 10pc 보다 멀리 있는 지 가까이 있는 지를 알아 보는 것인데요, 이를 알기 위해서는 거리에 따른 별의 밝기, 별의 겉보기 등급과 절대 등급의 의미를 학습해야 합니다. (pc: 천체 간의 거리를 나타내는 단위로 1pc은 3.26 광년을 의미합니다.)
이번 시간에는 탐구 활동이 있으니 '탐구 활동지, 자, 스마트폰, 종이컵'을 준비해주세요~
#탐구 활동: 거리에 따른 별의 밝기
준비물: 탐구 활동지(인쇄), 자, 스마트폰, 종이컵
탐구 과정
종이컵 바닥의 가운데에 정사각형 작은 구멍을 뚫고 휴대전화의 손전등 부분에 붙인다.
2. 스마트폰의 손전등 기능을 켜고 종이컵 바닥의 구멍으로 나오는 빛을 모눈종이에 비춘다.
3. 스마트폰을 앞뒤로 움직여 빛이 모눈종이의 격자 모양 한 칸, 네 칸, 아홉 칸을 비출 때 모눈종이와 스마트폰 사이의 거리를 각각 측정한다.
탐구 활동 잘 수행하셨나요?
스마트폰 손전등의 빛이 한 칸, 네 칸, 아홉 칸이 될 때 스마트폰과 모눈종이의 거리가 어떻게 되나요?
1배, 2배, 3배라는 결과가 대략적으로 나오던가요?
빛이 닿는 면적이 한 칸에서 네 칸이 되었다는 것은 무엇을 의미할까요? 손전등 빛이 네 칸으로 분산되어 비친다는 것을 의미하지요? 그렇다면 밝기는 어떻게 된 것일까요? 1/4 배 만큼 어두워졌다는 것을 의미합니다.
아홉 칸으로 분산되어 비친다는 것은 빛이 아홉 칸으로 분산되어 비친다는 것을 의미하니까 밝기가 1/9배 만큼 어두워졌다는 것을 의미합니다.
즉, 별은 거리가 2배, 3배가 되면 밝기가 1/4배, 1/9배가 된다는 것을 의미합니다.
그제 밝기가 같은 별이라면 지구로부터 거리가 가까울 수록 밝게 보이고, 멀 수록 어둡게 보이겠지요.
#겉보기 등급과 절대 등급
우리 과학자들은 별의 밝기를 등급으로 나타냅니다. 등급에는 두 가지 등급이 있는데, 먼저 겉보기 등급입니다.
겉보기 등급이란 우리 눈에 보이는 별의 밝기를 등급으로 매긴 것입니다.
겉보기 등급은 지구에서 봤을 때 밝게 보일 수록 낮은 등급으로 나타냅니다. 예를 들어 겉보기 등급이 1등급인 별은 겉보기 등급이 3등급인 별보다 밝게 보입니다.
그러나, 밝게 보인다고 실제 밝은 별일까요? 그렇지는 않겠지요!
왜냐하면 별의 실제 밝기가 밝더라도 거리가 훨~씬 더 멀면 오히려 지구에서는 더 어둡게 보일 수도 있기 때문입니다.
즉, 모든 별을 지구로부터 같은 위치에 둔 상태에서 등급을 매긴다면 실제 밝기를 알 수 있겠지요?
모든 별이 지구에서 같은 거리인 10pc에 있다고 가정했을 때의 밝기를 등급으로 나타낸 것을 절대 등급이라고 합니다.
(pc: 천체 간의 거리를 나타내는 단위로 1pc은 3.26 광년을 의미합니다.)
자 그러면 베타 별의 등급을 알아볼까요??
물음에 답해보세요.
둘 중에 누가 더 밝게 보이나요?
두 별이 10pc의 위치에 있다고 가정한다면 누가 더 밝은 가요?
1번의 답은 '태양'이지요. 우리 눈에 얼마나 밝은 지를 비교하려면 '겉보기 등급'을 사용하면 됩니다.
그러나 밝게 보인다고 해서 실제로 밝은 것은 아니지요? 실제로 밝지만, 거리가 멀다면 어둡게 보일 수 있으니까요.
그래서 2번의 답은 '베타 별'입니다. 태양과 베타 별을 지구로부터 10pc의 위치에 있다고 가정했을 때 베타 별의 등급, 즉 절대 등급이 낮기 때문입니다.
#등급을 이용한 별까지의 거리
'베타 별'의 겉보기 등급은 1.3이고 절대 등급은 -8.7 입니다.
다시 한 번 복습하자면, 겉보기 등급은 현재 위치에서 관측되는 밝기이고 절대 등급은 10pc의 위치에서 관측되는 밝기입니다.
'베타 별'은 어떤 위치에서 더 밝나요? 그렇지요. 10pc의 위치에서 더 밝지요? (등급이 더 낮으니까요)
자 그렇다면 '베타 별'은 지구에서 10pc보다 가까이 있나요? 멀리 있나요?
답을 하실 수 있겠어요? 없다면, 다시 한 번 학습 해보세요.
'베타 별'은 지구에서 10pc보다 멀리 있는 별입니다^^
여기서 잠깐! 학습지를 해결해볼까요?
우측의 학습지를 다운로드 받은 후 문제를 해결하고
완성된 학습지를 아래의 링크에 제출하세요.
한글파일을 완성해서 제출해도 좋고, 인쇄한 후 작성한 다음 사진을 찍어 제출해도 좋습니다.
질문이 있다면 질문과 함께 e-mail을 알려주시면 답변드릴게요.
3차시 학습지2.hwp#마침
자, 여러분 오늘 별의 등급에 관해 학습했습니다. 어떠셨나요? 알쏭 달쏭하지요? 다시 한 번 학습해보고 정리해 본다면 쉽게 이해할 수 있을 것입니다.
지난 시간부터 2시간 동안 중등 학교가자 겨울캠프 학생들과 '나사로 미션'을 함께 연구할 수 있어서 기뻤습니다. 다음 시간부터는 '생식세포가 수정해서 착상하기까지의 과정'에 관해 연구를 하셔야겠지요?
다음 시간부터는 스마트폰 어플리케이션 'FlipaClip'을 이용한다고 하니 미리 다운로드해서 사용해보세요.
자, 이제 절반 정도왔습니다. 우리 다음 세대의 운명은 여러분들에게 달려있는 것 있지 마시고, '나사로 미션'을 완성해주세요!
내용구성 : 정재환(대구중)