태양계 모형 축척, 지구 1.3cm일 때 태양은 150m 밖인 이유

태양계 모형 읽기 전 알아둘 3가지

• ✓NASA 10억분의 1 축척 모형에서 지구 지름이 약 1.3cm이면 태양까지는 약 150m입니다.
• ✓행성끼리 크기 비율을 맞추는 것과 지름을 거리와 같은 축척으로 맞추는 것은 서로 다른 조건입니다.
• ✓모형에는 보여주는 것과 보여주지 않는 것을 함께 적어야 합니다.

지구의 지름을 약 1.3cm로 줄인 태양계 모형에서 태양은 NASA가 제시한 10억분의 1 축척 모형 기준으로 약 150m 떨어져 있습니다. 작은 지구는 손바닥에 올려도 태양은 책상 위에 함께 놓을 수 없습니다. 과학 시간에 보던 태양계 그림이 실제와 달라 보이는 이유와, 모형을 볼 때 무엇을 물어야 하는지 정리합니다.

NASA 태양계 그림은 실제 축척을 따를까요?

NASA의 태양계 교육 자료는 실제 행성 이미지를 사용한 그림이라고 설명하면서, 그림 전체가 실제 축척을 따르지는 않는다고 밝히고 있습니다. 행성을 보이는 크기로 그리고 한 화면에 넣기 위해 실제 거리 관계를 그대로 옮기지 않은 것입니다. 행성의 순서는 맞아도 그림에 자를 대서 행성 사이 거리를 구할 수는 없습니다.

자료에 실제 사진이 쓰였다는 사실과 자료 전체가 실제 배치를 재현한다는 사실은 다릅니다. 행성 표면 이미지가 사실적이어도 그것을 옮겨 배치한 그림은 특정 시각의 하늘을 한 번에 찍은 사진과 다릅니다.

목적에 맞는 자료를 골라야 합니다. 행성 이름과 태양에서의 순서를 익힐 때는 각 행성이 충분히 보이는 그림이 좋고, 행성 사이 간격을 비교할 때는 거리 관계를 남긴 자료가 필요합니다.

크기 비율과 거리 비율은 같은 말일까요?

크기 비율과 거리 비율은 같은 말이 아닙니다. NASA가 2018년 공개한 또 다른 태양계 개념도는 천체의 상대적 크기와 궤도 거리의 상대적 관계를 보여주면서도, 천체의 크기를 궤도 거리에 비해 확대해 그렸다고 밝혀 두었습니다.

모든 행성의 원만 같은 비율로 키우고 위치는 그대로 두면 행성끼리의 지름 비율은 유지됩니다. 하지만 한 행성의 지름과 두 행성 사이 거리의 비율은 달라집니다. 앞의 모형을 지구와 태양 사이 거리가 1m가 되도록 더 줄이면 차이가 보입니다.

150m를 1m로 줄이려면 모든 길이를 150으로 나눠야 해서 지구 지름은 1.3cm를 150으로 나눈 약 0.09mm가 됩니다. 처음 값이 근삿값이라 결과도 근삿값입니다. 지구를 확대해 그리는 데는 표현상의 이유가 있지만, 확대했다는 조건 없이 그 크기를 실제 거리와 비교하면 다른 태양계를 설명하게 됩니다.

움직이는 모형은 실제 시간까지 담을까요?

움직이는 모형이 실제 시간까지 담는 것은 아닙니다. 설명용 애니메이션에서 행성들이 같은 시간에 한 바퀴씩 돌도록 설정했다면, 원을 따라 도는 모습을 보여주기엔 좋아도 그 설정만으로 행성별 실제 공전 주기를 비교할 수는 없습니다. 이 사례는 특정 NASA 영상이 아니라 모형의 목적을 나누려고 든 가상 사례입니다.

모형을 만들 때는 답하려는 질문을 하나 먼저 정합니다. 행성의 크기 차이인지, 태양에서 떨어진 거리의 관계인지, 시간에 따른 위치 변화인지를 고르면 필요한 값과 표현 방식이 정해집니다.

자료를 확인하는 순서도 둘로 나눌 수 있습니다. 이름, 단위, 축척이 맞는지 보는 것은 표현의 점검이고, 자료로 설명하려는 관계가 실제 관측과 맞는지 보는 것은 모형의 설명 범위를 점검하는 일입니다. 그림이 정교하고 움직임이 매끄럽다고 두 점검이 끝나지는 않습니다.

통합과학을 앞두고 모형 탐구는 무엇부터 준비할까요?

2022 개정 통합과학1과 2의 교수학습 지침은 모형과 실제 자연 현상 사이에 차이가 있음을 이해하도록 안내합니다. 중학교에서 접한 모형을 그대로 받아들이는 데서 나아가, 고등학교에서는 어떤 현상을 설명하려고 모형을 만들었는지와 어디까지 적용되는지를 따지는 학습으로 이어질 수 있습니다.

완성한 모형에는 설명을 한 줄 붙이게 합니다. 행성의 상대적 크기 비교용, 천체 크기와 거리의 축척은 다름처럼 적습니다. 거리 비교용이라면 기준 거리를, 시간 변화를 표현하지 않았다면 그 한계도 적어 두면 좋습니다.

상담 현장에서는 무엇을 짚어줘야 할까요?

태양계 그림은 사진처럼 실제 모습을 그대로 담았다고 생각하는 학부모에게는 NASA 자료도 그림 전체가 실제 축척을 따르지는 않는다고 밝혀 두었다는 점부터 보여주는 것이 상담의 출발점입니다.

모형이 크기 비율, 거리 비율, 시간 변화 중 무엇을 보여주고 무엇을 보여주지 않는지 함께 말할 수 있도록 지도해야 합니다. 탐구 모형을 완성한 학생에게는 보여주는 것과 보여주지 않는 것을 한 줄로 적게 하는 방법이 효과적입니다. 탐구 보고서의 서술 지도에는 OXBOX의 국어 학습 자료를 활용할 수 있습니다.