세계 곳곳의 계절

목적

• 계절이 나타나는 이유와 계절에 따라 온도가 변하는 이유에 대해서 이해할 수 있다.
• 태양 주위 궤도면에 대해 자전축이 기울어져 자전하는 지구를 설명할 수 있다.

학습 목표

• 학생들은 지구와 태양 모형을 만들고 다른 계절 동안에 남반구와 북반구에 비추는 햇빛에 대해 조사하여 계절에 대해서 학습할 수 있다.
• 학생들은 지표면에 동일한 양이 비치 쬐일지라도 넓은 영역보다 좁은 영역이 더 뜨겁다는 것을 설명할 수 있다.
• 학생들은 태양빛이 지구를 내리쬐는 각도가 태양빛이 지구를 얼마나 데우는지에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
• 학생들은 태양빛이 지구를 내리쬐는 각도가 지구 자전축의 기울기와 태양 주위를 도는 지구의 공전 궤도와 관련이 있음을 증명할 수 있다.

평가

학생들은 학습 목표와 관련된 질문에 대한 답을 할 수 있어야 한다.

• 왜 계절이 나타날까?
• 지구상 어떤 지역에 들어오는 태양빛과 지구의 기울기는 어떤 관련이 있을까?
• 남반구에서 봄, 여름, 가을, 겨울일 때 지구와 태양의 위치와 지구 자전축 기울기를 나타내라.
• 하늘에 떠 있는 태양의 위치는 여름과 겨울에 어떻게 다른가? (한낮의 태양은 여름보다 겨울에 더 높이 있다.)

준비물

학생 2명 당:

• 꼬치 3개 – 위치를 표시할 다른 물건. 예: 공에 스티커를 붙일 수도 있다.
• 오렌지에 그림을 그릴 수 있는 펜 1개
• 손전등 1개
• 오렌지 1개 – 대신 공을 사용할 수도 있다.

활동지 PDF(학생 1인당)

배경지식

지구에 태양빛이 비치면 태양빛은 지구의 모든 곳에서 같은 영향을 주지는 않는다. 지구는 둥글기 때문에 주어진 태양빛의 양은 우리가 생각하는 위치에 따라 더 많이 혹은 더 적게 비출 것이다. 태양이 우리 머리의 수직 위치에 가까이 있을수록 지표면을 더 뜨겁게 만든다.

지구는 똑바로 선 채로 자전하지 않는다. 지구의 자전축은 지구의 태양 공전궤도면과 비교했을 때 약 23.5도 정도 기울어져 있다. 이 기울기는 북반구의 여름 동안 지구의 자전축 북쪽 끝부분이 태양을 향하고 있다는 것을 의미한다. 이제 지구의 위치를 고려해보자. 태양 주위를 공전하고 지구의 자전축을 기준으로 자전한다는 것은 태양빛을 더 많이 혹은 더 적게 받는 지역이 있음을 의미한다. 왜냐하면 태양이 수평선 가까이에 있을 때 더 적은 빛이 들어오기 때문이다. 들어오는 태양빛의 양은 태양에 의해서 전달되는 열의 양과 직접적인 영향이 있다. 이것이 계절이 나타나는 이유이다.

전체 활동 설명

준비 :

오렌지를 이용하여 지구 모형을 만들 수 있다. 교실을 어둡게 해야 한다. 학생들이 이미 계절이 존재한다는 것을 알고 있다면 학생들은 서로 다른 계절의 양상과 온도를 관련 지을 수 있어야 한다.

활동 1 : 수직 혹은 작은 각도

단계 1 :

불을 끄고 교실에 커튼을 친다.

단계 2 :

학생들을 2인 1조로 나눈다. 각 조별로 손전등 1개를 나눠주고 학생들에게 자신의 책상을 다른 각도로 비춰보라고 한다. 학생들은 빛이 들어오는 지역의 면적이 달라지는 것을 알 수 있는가?

단계 3 :

작은 각도로 들어오는 빛은 수직 각도로 들어오는 빛 보다 더 넓은 영역을 비춘다는 것을 설명한다. 학생들은 활동지의 과제 1을 수행한다.

활동 2 : 뜨거운가? 차가운가?

단계 1 :

각 조별로 오렌지를 나눠준다. 오렌지는 지구를 나타낸다는 것을 설명한다. 오렌지의 윗부분은 북극이다. 오렌지의 아랫부분은 남극이다.

단계 2 :

학생들은 활동지의 과제 2를 단계 11까지 수행한다.

단계 3 :

과제에 대해서 논의한다. 손전등으로 나타낸 태양은 일정한 빛의 양을 방출함을 설명한다. 태양이 비추는 지역이 넓을수록 열은 분산된다. 따라서 지역의 각 부분은 태양이 좁은 영역에 집중될 때보다 열을 덜 받는다. 적도 지방에서 태양은 지표면에 대해 수직으로 빛을 비추게 되고 따라서 좁은 영역에 빛을 받는다. 이것은 적도 지방이 덥다는 것을 의미한다.

단계 4 :

다함께 활동지에 있는 그림을 본다. 오렌지를 사용해서 지구가 대각선으로 기울어져 있는 것을 확인한다. 손전등 주위로 오렌지를 공전시킨다. 북극이 태양 쪽을 향하는 것부터 시작한다. 이제 학생들은 가끔 북극이 태양을 향하기도 하지만 때때로 태양과 멀리 떨어져 있기도 한다는 것을 알 수 있다.

단계 5:

북극이 태양과 멀리 떨어져 있을 때보다 북극이 태양을 향하고 있을 때 태양이 북반구를 좀 더 직접적으로 비춘다는 것을 보여준다. 지구를 비추는 태양빛의 각도에 따라 계절이 생긴다. 이것이 겨울보다 여름에 더 뜨거운 이유이다. 유럽에서는 태양빛이 절대로 수직으로 들어오지 않는다는 것을 학생들과 함께 논의한다. 유럽에서는 항상 그림자가 생긴다는 것을 이용하여 이를 설명할 수 있다. 심지어 태양이 하늘에서 가장 높은 곳에 있더라도 여름날 정오에 태양은 여전히 우리의 머리 꼭대기에 위치하지 않는다.

단계 6：

학생들은 활동지 과제 2의 남은 부분을 완성한다. 유럽(적도지역이 아닌 어느 곳)에서는 태양이 여름보다 겨울에 더 짧은 시간 빛을 비춘다는 것을 이야기 한다. 이것은 지표면에 대한 태양의 각도 때문이다. 태양이 유럽을 비추는 각도는 일 년 동안 변하기 때문에 우리는 다른 계절을 느낄 수 있다. 이것은 열과 빛의 양이 변하기 때문이다.

활동 3 : 모든 곳에서 계절이 다른 것은 아니다.

학생들은 활동지의 과제 3을 수행한다. 학생들에게 적도 지방과는 달리 유럽에서도 이처럼 다른 계절이 나타나는지 물어본다. 유럽의 한낮에는 태양빛이 지표면을 비추는 각도가 달라지는 반면, 적도 지방에서는 이 각도가 거의 일정하기 때문이라는 결론을 도출한다. 다시 ‘수직 혹은 작은 각도’ 활동으로 돌아가자.

커리큘럼

결론

세 가지 단계를 거치면서 이 활동은 모형을 만드는 방법을 가르쳐주고 학생들이 전 세계의 계절에 대한 개념을 이해할 수 있도록 한다. 이 활동을 수행하고 난 다음 학생들은 지구에 들어오는 태양빛의 각도에 의해서 계절이 결정된다는 것을 배운다. 따라서 적도 지방에서는 계절적 변화가 거의 없다. 학생들은 지표면에 빛이 대각선으로 들어오는 것이 빛이 수직으로 들어오는 것보다 더 넓은 지역을 비춘다는 것을 관찰하고 태양은 넓은 지역보다 좁은 지역을 더 빠르고 따뜻하게 만든다는 것을 알게 된다.

 감사의 글

이 활동의 번역을 검토해주신 송인옥 박사님과 심현진 교수님, 이정애 박사님에게 감사의 인사를 전합니다.