우리의 이웃을 만나자 : 태양

목적

시각 장애인 학생들과 비장애인 학생들은 직접적인 촉각 활동을 통해서 우리의 별인 태양을 탐구할 수 있다.

학습 목표

• 학생들은 집안에 있는 저렴한 물건들을 사용하여 태양의 촉각 모형을 만들 수 있다.
• 학생들은 촉각 모형을 통해서 태양의 특징을 탐구할 수 있다.
• 학생들은 현재 태양에 있는 서로 다른 모습들을 나열할 수 있다.

평가

학생들에게 태양의 특징(흑점, 태양 표면, 홍염)에 대해 알려주고 학생들이 자신의 도표에 표시할 수 있도록 하여라. 각각의 특징에 대해서 짧은 묘사를 해주어라.

예시

• 태양 표면에서 작고 어둡게 보이며 온도가 낮은 부분이다. (정답: 흑점)
• 태양 표면의 자기장에 의해서 만들어진 태양 물질의 긴 고리이다. (정답: 홍염)
• 우리는 태양의 이곳에서 오는 빛을 볼 수 있다. 이 부분의 온도는 5000℃가 넘는다! (정답: 태양 표면, 광구)

학생들에게 태양이 우리에게 어떤 영향을 주고 지구의 생명체에 어떤 도움을 주는지 제시하도록 하여라. (다음을 포함하여 생각한다: 태양은 우리에게 ㄱ)따뜻하게 유지해주는 열을 제공하고, ㄴ)바다가 얼음이 아니라 물로 존재하기에 충분한 열을 주며, ㄷ)앞을 볼 수 있고 식물들이 자랄 수 있는 에너지의 근원인 빛을 보내준다. 태양의 플레어가 지구에 도달하면 지구의 인공위성을 망가뜨리고, GPS와 휴대전화 신호를 방해한다.)

준비물

• 편평한 검은색 스팽클(흑점용)
• 노란색 실이나 털실(태양 홍염이나 외각용)
• 오돌토돌한 질감의 천(버블랩 혹은 그물 천)(태양 표면용)

배경지식

태양은 보통 크기와 질량의 ‘황색 주계열성’이다. 태양의 지름은 약 1,400,000m인데 이것은 태양의 적도 부분에 지구를 100개 이상 줄 세울 수 있고, 지구의 질량보다 300,000배 더 크다는 것을 의미한다. 하지만 다른 종류의 별과 비교했을 때 태양은 상당히 평범하다: 주계열성 중 가장 작은 별의 크기(질량)이 태양 크기의 0.05배(태양 질량의 0.01배)이다. 반면에 ‘초거성’ 혹은 ‘거대 초거성’이라 불리는 가장 큰 종류의 별은 태양 반지름의 1,000배(태양 질량의 200배)에 달한다. 태양은 가장 중심부에서 일어나는 핵융합 반응으로 에너지를 얻는다. 태양 중심부의 온도는 1,500만 도에 달한다. 수소를 연소하여 헬륨으로 바꾸는 이 과정은 지난 45억 년 동안 이어져 왔으며 앞으로도 같은 기간만큼 이어질 것이라고 예상된다.

‘광구’라 불리는 태양의 표면은 5500℃로 태양 중심부 보다 훨씬 온도가 낮다. ‘흑점’이라고 하는 광구의 특정 부분은 광구를 ‘구멍 내는’ 자기장의 활동 때문에 온도가 약 1000℃ 정도 더 낮다. 이것은 흑점을 주변보다 더 어둡게 보이게 한다. 흑점은 항상 자기 극성이 반대인 것과 쌍으로 나타난다(촉각 그림에서 네 개의 불규칙한 형태의 영역). 태양의 활동은 한 해 동안 광구에 나타나는 흑점의 개수에 의해 측정될 수 있다. 이 활동은 11년을 주기로 달라진다. 극소기는 2008년 말에 발생하였고 극대기는 2013 ~ 2014년도일 것으로 예상한다. 하지만 연이은 두 주기 사이에 자기장은 방향이 바뀐다. 따라서 정확한 주기는 사실 22년이다.

태양의 또 다른 주목할 만한 특징은 ‘홍염’이다(촉각 그림 가장자리의 얇은 실 고리). 홍염은 사실상 태양의 강력한 자기장에 의해 만들어지는 흑점 사이의 물질로 이루어진 다리이다. 홍염 중 일부는 태양의 광구로부터 많게는 350,000km 높이까지 치솟는다. 이것은 거의 지구와 달 사이의 거리이다. 또한, 홍염은 모든 물질이 다시 표면으로 떨어지기 전에 발생하는 격렬한 폭발에 의해서 완전히 파괴되기도 한다. 이 때 물질의 일부는 태양계로 퍼져나가게 된다.

태양은 어두운 오렌지색의 ‘채층’이라 불리는 대기를 가지고 있다. 채층에 비해 광구가 훨씬 밝기 때문에 우리는 채층을 자연적이거나 인공적인 개기일식 때만 관측할 수 있다.

마지막으로 채층 위에 있는 ‘코로나’는 아직 정확히 알려진 바 없는 과정에 의해서 수백만 도에 도달한 희박한 기체로 구성된 곳이다. 코로나는 뜨거운 플라즈마에 의해 빛나는 영역으로 채층과 마찬가지로 개기일식일 때 관측된다.

전체 활동 설명

사전 활동:

• 태양 틀과 태양 모형 PDF를 조별로 인쇄하고 위에 나열되어 있는 재료들을 준비한다.
• 학생들에게 지구와 가장 가까운 항성이면서 뜨겁게 ‘타오르는’ 기체 공에 대해서 소개하면서 태양에 대해서 아는 것이 무엇인지 물어보아라. 학생들에게 태양의 서로 다른 특징에 대해서 탐구하기 위해서 태양 모형을 만들 것임을 알려주어라.

활동 중:

• 학생들을 5인 1조로 나누어라(이상적으로 3명의 비시각장애인과 2명의 시각장애인으로 구성하여라.).
• 인쇄물과 재료를 조별로 분배하라.
• 면밀한 지도가 필요하다. 각 조를 따라가서 각각의 촉각 요소가 태양의 어떤 특징을 나타내는지에 대해서 설명하여라.
• 촉각 사진을 제작하는 동안 학생들 사이의 긴밀한 상호 작용을 촉진하기 위해서 각 조에 속한 학생들 간의 요구사항이 다를 수 있음을 이해한다 – 시각장애 학생들은 사용되는 서로 다른 재료에 익숙해질 필요가 있다.
• 설명서를 따라 촉각 사진을 만드는데 충분한 시간을 주어라.

단계 1 :

태양 모형 활동지에 천을 올려두고 외곽선을 따라 그린다.

단계 2 :

종이에 그린 외곽선을 따라 천을 오린다.

단계 3 :

태양 특징 활동지 위의 태양 표면에 풀칠한다.

단계 4 :

풀칠한 영역 위에 천을 올려두고 작품이 마를 때까지 기다린다.

단계 5 :

풀칠한 천위에 서로 다른 스팽클을 붙인다.

단계 6 :

얇은 실을 태양의 가장자리에 붙인다.

단계 7 :

얇은 실을 홍염 특징 영역에 붙인다.

단계 8 :

작품이 마를 때까지 기다린다(작품을 탐구하기 전에 이 단계에서 시간이 조금 소요될 것이다.).

촉각 사진 탐구하기:

촉각을 도식화한 사진에서 과학적 요소를 탐구할 수 있는 몇 가지 방법이 있다.

만약 당신이 학생들에게 최종 촉각 사진에 대해서 알려준다면 먼저 서로 다른 촉감을 탐구하고 느끼게 해야 한다. 학생들이 탐구하는 동안 질문이 생길 것이고 이것을 안내하는 것은 매우 중요하다. 서로 다른 특징을 가진 태양의 촉각을 도식화한 사진을 이해하기 위해 “사전 지식”을 읽어라.

별의 외곽선은 얇은 실로 윤곽을 나타낸다(2). (3)태양의 홍염을 찾을 때까지 그 실을 따라가라. 얇은 실(2)의 안쪽에 있는 천은 태양의 표면(4)을 나타낸다. 현재 흑점(5) 몇 개가 관측된다.

커리큘럼

추가 정보

‘우리의 이웃을 만나자’를 활용한 촉각 학습 방법으로 다른 행성들에 대해서 탐구하여라.

http://nuclio.org/astroneighbours/resources/

토론 과정을 이어나가라 : 빛이 태양에서 지구까지 도달하는 데 얼마나 걸릴까? (학생들이 낮 동안 야외에서 햇빛을 느낄 수 있도록 하여라.) 정답: 대략 8분 (시간으로 계산할 수 있다. = 거리/속력 = 1억 5천만km/초속 300,000,000m = 150,000,000m/300,000,000 m/s).

결론

본 활동은 학생들이 촉각 모형으로 태양을 탐구하고, 경험하고, 태양의 특징에 대해서 구분할 수 있을 때 끝난다.

 감사의 글

이 활동의 번역을 검토해주신 송인옥 박사님과 이정애 박사님, 허현오 박사님에게 감사의 인사를 전합니다.