별과 우주 / 06차시 / 45분
우주 팽창
팽창 모형 · 거리 변화 · 단원 자료 해석
은하 사이 거리 변화로 우주 팽창을 설명하고, 팽창 모형의 대응 관계와 한계를 구분한다.
AI 생성 우주 삽화 · 실제 관측 사진이 아닙니다.
개념
풍선 위의 점들은 어떻게 멀어질까?
- 풍선 표면에 점을 찍고 풍선을 부풀린다.
- 어느 점에서 보아도 다른 점들이 멀어진다.
- 이 모형으로 은하 사이 거리 변화를 살펴본다.
외부 은하 사이의 거리
- 넓은 규모에서 은하들은 대체로 서로 멀어진다.
- 이 관측 결과는 우주 팽창을 뒷받침한다.
- 가까이 묶인 은하들까지 모두 멀어지는 것은 아니다.
먼 은하의 거리 변화
- 같은 시간 간격으로 비교한다.
- 더 먼 은하일수록 거리 증가량이 크다.
- 더 빠르게 멀어지는 경향을 보인다.
팽창의 중심
- 우리은하가 우주의 특별한 중심은 아니다.
- 모든 은하에서 비슷한 팽창 모습을 볼 수 있다.
- 풍선 내부의 중심은 실제 우주의 중심을 뜻하지 않는다.
우주의 과거와 현재
- 우주는 과거에 더 뜨겁고 밀도가 높았다.
- 팽창하면서 오늘날의 모습으로 변해 왔다.
- 우주의 나이는 약 138억 년으로 추정한다.
모형의 한계
- 풍선 표면은 실제 3차원 공간을 단순화한 것이다.
- 팽창해도 붙임딱지의 크기는 키우지 않는다.
- 모형만으로 실제 우주의 모양·크기를 정할 수 없다.
탐구
우주 팽창과 기준 은하
공간을 1.00~1.70배 확대, A~I 기준 은하 변경. 모든 쌍의 거리 변화 표, 은하 그림 크기 고정. 모형의 중앙/경계가 우주의 중심/끝은 아님.
별도 창 ↗풍선 모형의 대응 관계
- 풍선 표면 → 공간을 나타내는 모형
- 붙임딱지 → 은하
- 표면이 늘어남 → 은하 사이 거리 증가
팽창 전후의 거리 비교
- 같은 은하 쌍의 거리를 전후에 측정한다.
- 팽창 뒤의 거리가 더 길다.
- 붙임딱지 자체의 크기는 그대로 둔다.
기준 은하 바꾸기
- 먼저 A에서 다른 은하를 본다.
- 이번에는 B를 기준으로 본다.
- 어느 은하에서도 다른 은하들이 멀어져 보인다.
자료 해석
거리 변화 자료
- 가까운 쌍: 2 → 3, 증가량 1
- 먼 쌍: 6 → 9, 증가량 3
- 같은 시간 동안 먼 쌍의 증가량이 더 크다.
팽창 모형의 결과 설명
- 관찰: 은하 사이 거리가 늘어난다.
- 해석: 공간이 팽창하는 모형과 일치한다.
- 주의: 특정 은하를 중심으로 정하지 않는다.
정리
별의 자료 해석 정리
- 연주시차 → 거리 비교
- 겉보기·절대 등급 → 밝기와 거리 조건
- 별의 색 → 표면 온도 비교
은하와 우주 정리
- 우리은하: 막대 나선 구조, 태양계가 속함
- 성운과 성단: 구성 물질로 구분
- 우주 팽창: 넓은 규모에서 은하 사이 거리 증가
핵심 개념 확인
빈칸을 누르면 답을 확인할 수 있습니다.
- 풍선 모형에서 우주를 나타내는 것은 풍선의
- 우주가 팽창하면 은하 사이 거리는 대체로
- 팽창의 특별한 중심을 우리은하로 정할 수
학습지와 함께 정리하기
앞의 핵심 개념 ①~③에 이어 채워 보세요.
- 넓은 규모에서 은하들은 서로 멀어진다.
- 붙임딱지 자체의 크기는 둔다.
- 간격으로 비교한다.
- 더 먼 은하일수록 거리 증가량이 .
- 우주는 과거에 밀도가 높았다.
- 모형만으로 실제 우주의 모양·크기를 .
- 넓은 규모에서 은하 사이의 거리가 증가하는 관측 이 관측 결과는 을 뒷받침한다.
- 가까이 묶인 은하들까지 멀어지는 것은 아니다.
- 붙임딱지 →
- 의 거리를 전후에 측정한다.
- 같은 시간 동안 의 증가량이 더 크다.
- 더 먼 은하의 거리 변화 멀어지는 경향을 보인다.
- 다른 은하들이 멀어져 보인다.
- 풍선 내부의 중심은 실제 우주의 중심을 .
- 우주의 나이는 약 으로 추정한다.
- 풍선 표면은 실제 공간을 단순화한 것이다.
- 해석: 하는 모형과 일치한다.
확인 문제
1. 풍선 팽창 모형에서 우주에 대응하는 부분은?
2. 같은 시간 동안 2→3, 6→9로 거리가 변했다. 증가량이 큰 것은?
3. 다른 은하들도 우리은하에서 멀어져 보인다면?
4. 팽창 모형으로 곧바로 결론 낼 수 없는 것은?
내용 검토: 비상 교과서 286–287쪽 · 오투 144·146·149–156쪽 · 참고 강의 55의 팽창 부분
예제·그림은 수업을 위해 새로 구성한 자료입니다. 출처의 문항을 그대로 수록하지 않았습니다.