우주의 역사

목적

이 활동을 하는 동안 학생들은 우주의 탄생부터 지금까지 여러 가지 사건을 보여주는 타임라인을 만든다. 학생들은 우주, 지구, 인간의 등장에 대한 상대적 나이에 대해서 공부한다.

학습 목표

이 활동을 수행한 학생들은 다음을 할 수 있다:

• 우주가 매우 나이가 많다는 것을 설명한다.
• 지구는 우주에 비해서 상대적으로 생성된 지 얼마 안 됐다는 것을 설명한다.
• 지구의 나이에 비해서 인간은 등장한 지 얼마 안 됐다는 것에 대해 토의한다.
• 시간의 단위를 변환하고 자신만의 타임라인을 만들기 위해서 일정한 시간 규모와 분할을 활용하고, 수학 계산을 연습한다.

평가

학생들에게 우주와 지구에서 일어난 중요한 사건들의 순서와 이 사건들이 얼마나 오래전에 발생했는지를 설명해보라고 한다. 학생들은 우주의 나이가 매우 많다는 것을 반드시 설명해야 하고 지구는 상대적으로 최근에 생겨났으며 사람들이 행성에 살기 시작한 건 상대적으로 더 얼마 되지 않았다는 것을 설명한다. 학생들의 ‘늙었다’라는 개념이 변화했는가?

선택적인 활동: 학생들에게 두 시간대 사이의 차이를 계산해 보라고 하라: 예, 태양계의 탄생이 지구상 인간의 출현보다 몇 년이나 더 오래되었는가?

준비물

조별(3명) 한 개

• 크라프트 종이
• 계산기 혹은 모눈종이
• 가위
• 풀
• 색연필(색칠 도구 예. 수채화 물감, 펜, 페인트 등등)

학생당 한 개

• PDF 파일의 활동지
• 연필 혹은 펜

교실에 한 개

• 무색 혹은 색상이 있는 A4용지 12장
• 시계 용도로 쓰이는 A4 색지 1장

배경지식

지구

지구는 우리의 고향이며 태양으로부터 세 번째로 멀리 떨어져 있는 행성으로 지구와 태양 사이의 평균 거리는 약 1억 5천만 킬로미터 정도이다. 이 거리는 지구의 평균 표면 온도가 물의 어는점(0°C)보다 높아서 액체상태의 물이 존재할 수 있는 거리이다. 이는 지구보다 뜨겁거나 차가운 표면 온도를 가지고 있는 금성이나 화성과는 달리 우리 행성에서 생명체가 진화하는데 기본적인 역할을 하고 있다. 지구는 달을 유일한 자연 위성으로 가지고 있는데 달은 지구의 자전축을 안정화시키는데 큰 역할을 한다. 다시 말해 이러한 조건들은 생명체의 출현에 있어서 좋은 요소가 되었을지도 모른다.

태양과 지구가 생성되고 10억 년 후 지구상 첫 생명체로 알려진 생물체는 박테리아 같은 단세포 생물로 38억 년 전 즈음에 나타났다. 10억 년 후에 다세포 생물이 등장했지만 우리가 지금 알고 있는 형태는 아니다. 벌레나 물고기는 5억 년 전부터 진화하기 시작했고 공룡이나 포유류는 2년 전 즈음 생겨났다. 6500만 년 전에 공룡이 멸종하고 포유류의 수가 증가했다. 이와 비교했을 때 사람(호모사피엔스)은 굉장히 최근인 20만 년 전에 나타났다

우주

우주는 존재하는 모든 물질과 에너지를 담고 있는 광대한 공간이다.

우주는 모든 은하와 별, 행성들을 포함하고 있다. 우주의 정확한 크기는 알려지지 않았다. 과학자들은 우주가 여전히 바깥으로 팽창하고 있다고 가정한다: 이것은 137억 년 전에 일어난 격렬하고 강렬한 폭발의 결과이다. 이 폭발은 ‘빅뱅’으로 알려져 있다. 천체로부터 나오는 빛(천체의 전자기 스펙트럼)의 색깔이 변하는 것을 보면서 과학자들은 천체가 지구에 가까워지고 있는지 혹은 멀어지고 있는지 결정한다. 만약 천체에서 나오는 빛의 스펙트럼이 빨간색 쪽을 향한다면 이것은 지구로부터 멀어지고 있다는 뜻이다. 색이 빨간색 쪽으로 더 편향될수록 우리로부터 더 빠르게 멀어지고 있는 것이다. 멀리 있는 모든 은하는 적색편이가 많이 일어난다. 이 자료를 토대로 해서 과학자들은 우주가 아직도 팽창하고 있다고 가정한다.

사진: NASA ESA STScl(S.Beckwith) HUDF Team

전체 활동 설명

준비

이 활동을 위해서 A4용지 12장으로 타임라인을 만들어야 한다. 한 장은 한 달을 의미한다. 12개의 달을 31개의 정사각형으로 나눈다. 이 정사각형들은 하루를 의미한다. 1부터 31까지 날짜를 매겨라. A4 색지 위의 그림에 보이는 것처럼 원의 한 부분을 그린다. 이것은 12월의 마지막 10분을 의미한다. 학생들의 접근성이 쉬운 교실의 벽에 원의 한 부분과 타임라인을 함께 전시한다.

활동 1 : 년은 무엇인가?

단계 1 :

학생들은 활동지의 과제 1번을 완료한다.

단계 2 :

‘년’이 무엇인지 간단하게 설명한다. 모든 년이 같은 길이의 시간을 갖는지 물어본다.

단계 3 :

다음의 질문에 대해서 토의한다: 얼마나 오래되었다면, ‘나이가 많은(오래된)’ 것인가? 아버지 나이 정도인가? 할아버지 나이 정도인가? 산타클로스 나이 정도인가? 골동품 의자 정도라면?

단계 4 :

우리가 얼마나 예전의 시간까지 알고 있는지 학생들과 토의한다. 우리가 오래전부터 알고 있던 대부분의 것들이 글로 표현된 자료로부터 나온 것임을 설명한다. 사람이 글을 쓰는 법을 배우기 전 시기에 대해서 우리가 알고 있는 모든 것들은 고고학적 발굴 같은 조사에 의거하여 과학자들에 의해 추론되어 오고 있는 것들이다.

단계 5 :

학생들은 우주의 나이가 몇 살인지 우주와 지구의 중요한 사건들은 언제 일어났는지에 대해서 조사한다.

활동 2 : 우주의 타임라인

단계 1 :

타임라인으로 학생들의 주의를 끈다. 학생들에게 우주가 무엇인지 알고 있는지 물어본다. 타임라인이 우주의 시작부터 현재까지의 시간을 보여준다는 것을 설명한다. 이제 원의 일부분을 보고 이것이 일 년의 마지막 10분을 보여준다는 것을 설명한다.

단계 2 :

학생들을 3명 당 한 조로 구성한다. 각 조에 계산기와 사각형 종이 한 장을 준다.

단계 3 :

학생들은 과제 2의 a ~ c를 완료한다. 표를 완성할 수 있도록 도와준다. 타임라인에서의 한 달은 실제로 어느 정도의 길이인지 계산하는 법을 설명한다(150억 년을 12달로 나누기 = 타임라인의 한 달은 실제로 12억 5천만 년이다.). 아래 목록에서 답을 찾을 수 있다. 학생들은 이 자료를 다음 과제에서 사용할 것이다.

알아두면 좋은 것 : 빅뱅이론에 의하면 우주는 137억 년 전 즈음에 탄생했다(하지만 이 활동에서는 계산하기 쉽게 우주가 150억 년 전에 탄생했다고 할 것이다.). 이후에 우주가 탄생하고, 은하가 형성되고(우리은하를 포함해서), 태양이 생성되고, 지구가 모양을 잡았다. 여러 지질시대를 지나서 우리가 지금 알고 있는 생명체는 태초의 생명체로부터 진화했다. 학생들은 타임라인에서 빅뱅이 1월 1일 00.00분에 일어났다고 만들 것이다. 지구는 9월에 태어나고, 최초의 인간은 12월 31일 23시 57분에 나타났다.

단계 4 :

개별 조원들에게 조사해야 할 특정 사건을 준다. 위의 표에서 세 번째 열(‘사건’)은 다른 조들과 논의할 수 있는 11개의 사건을 보여주고 있다.

단계 5 :

조들은 과제 2의 d ~ j를 완료한다. 학생들이 맡은 사건이 일어난 시기가 언제인지 타임라인에서 계산해 본다. 시작하기 전에 활동지의 예시에 대해서 토의한다.

단계 6 :

과제 2의 k를 위해서 크라프트 종이, 색연필, 풀, 가위를 나눠준다. 학생들에게 본인들이 조사했던 사건과 관련된 것을 만들고 타임라인의 정확한 위치에 붙이라고 한다.

활동 3 : 얼마나 오래된 것이 오래된 것일까?

단계 1 :

학생들은 활동지의 과제 3을 완료한다.

단계 2 :

정답과 타임라인에 대해서 토의한다. 총 타임라인이 150억 년을 나타낸다는 것을 설명한다. 따라서 타임라인에서의 1초는 실제로 500년에 해당하는 것이다. 결론을 말하자면 우주는 굉장히 나이가 많고 지구는 상대적으로 최근에 생겨났으며 사람이 지구라는 행성에 살게 된 것은 굉장히 최근의 일이다.

커리큘럼

추가 정보

이 활동을 하면서 학생들은 우주의 탄생부터 현재까지의 다양한 사건들을 보여주는 타임라인을 만든다. 학생들은 우주의 나이가 굉장히 많고 지구와 사람들은 비교적 최근에 태어났다는 것을 배운다.

 감사의 글

이 활동의 번역을 검토해주신 심현진 교수님과 이정애 박사님에게 감사의 인사를 전합니다.