영종국제도시 과학과외

영종국제도시에서 별자리 자료를 다시 읽는 과학과외

관측 위치에 따라 별의 일주 운동 방향을 어떻게 연결하는가를 자료의 모양이 바뀌어도 판단하는 일이었다.

그림의 모양에 끌려간 첫 판단

처음 자료는 북쪽 하늘을 일정한 시간 간격으로 그린 별자리 관측 그림이었다. 같은 별이 21시, 23시, 1시에 표시되어 있었고, 북쪽을 바라본다는 조건이 그림 위에 적혀 있었다. 학생은 세 점을 선으로 이은 뒤, 별이 둥근 경로를 따라 움직인다는 점은 표시했다. 그러나 그림을 옆으로 돌려 보면서 학생의 오류가 나타났다.

“별이 그림에서 오른쪽으로 이동했으니 실제로 지구 주위를 오른쪽 방향으로 도는 것 같다.”

이 판단은 최종 방향을 잘못 쓴 계산 실수가 아니었다. 자료 표현이 달라진 순간, 관측 방향과 시간 순서를 확인하지 않고 익숙한 그림의 모양을 실제 운동 방향으로 받아들인 것이 결과가 틀어지기 전 최초의 판단이었다.

모양이 아니라 남아 있는 기준을 표시하다

학생은 원래 그림을 다시 펼쳐 놓고 각 별 옆에 세 가지 표시를 했다. 첫째, 그림의 위쪽이 어느 방향인지 확인해 ‘북쪽’이라고 적었다. 둘째, 21시에서 23시, 1시로 이어지는 시간 순서를 화살표로 연결했다. 셋째, 별의 위치가 북쪽 하늘에서 시계 반대 방향으로 조금씩 옮겨 간다는 관계를 표시했다.

그다음 같은 자료를 문장 자료로 바꾸어 나란히 확인했다.

• 21시: 기준 별의 오른쪽 아래에 별이 보임.
• 23시: 기준 별의 오른쪽 위로 이동함.
• 1시: 기준 별의 왼쪽 위에 가까워짐.

학생은 그림의 선이 휘어 보이는지, 종이를 어느 방향으로 놓았는지는 잠시 지우고, 북쪽을 향해 본 위치와 시간의 증가만 남겼다. 이 공통 기준으로 보면 북쪽 하늘의 별은 시계 반대 방향으로 이동해 보인다. 별이 지구 주위를 실제로 도는 것으로 해석한 것이 아니라, 지구의 자전 때문에 그렇게 보이는 방향임을 연결해 문장으로 고쳤다.

동쪽과 서쪽의 관측 방향도 같은 방식으로 확인했다. 별은 동쪽 하늘에서 나타나 서쪽 하늘 쪽으로 이동해 보이므로, 동쪽에서 서쪽으로 이어지는 시간 순서를 먼저 표시해야 했다. 관측 위치를 바꾸면 그림의 좌우가 달라질 수 있지만, 시간 순서와 관측 방향을 함께 읽어야 한다는 기준은 달라지지 않았다.

표 대신 방향 카드로 바꾼 자료

며칠 뒤에는 숫자 시간표가 아니라 관측 카드 네 장이 제시되었다. 카드는 섞인 순서로 놓였고, 각각 ‘동쪽 하늘’, ‘남쪽 하늘’, ‘서쪽 하늘’, ‘북쪽 하늘’이라는 방향과 별의 위치 변화가 짧은 화살표 그림으로 표현되어 있었다. 이번에는 북쪽 자료가 먼저 나오지 않았다.

학생은 카드를 보자마자 화살표 모양을 해석하지 않고, 카드마다 관측 방향을 동·서·남·북으로 따로 적었다. 이어 ‘시간이 뒤로 갈수록 어느 쪽 위치인가’를 표시하고, 같은 관측 위치에서 별의 자리가 어떻게 바뀌는지를 비교했다. 특히 동쪽 카드에서는 시간이 지날수록 별이 서쪽 쪽으로 이동해 보인다는 관계를 찾고, 서쪽 카드에서는 이미 서쪽 하늘에 온 별의 이동을 시간 순서로 확인했다. 남쪽 자료도 그림의 위아래가 아니라 실제로 바라본 남쪽 방향을 기준으로 읽었다.

힌트 없이 다시 설명한 마지막 기록

마지막에는 처음 보는 기록이 제시되었다. 관측자는 북쪽을 향했고, 22시의 별 위치를 종이에 점으로 표시한 뒤 2시의 위치를 그보다 왼쪽 위에 표시했다. 옆에는 ‘두 시각 사이에 별은 북쪽 하늘에서 시계 반대 방향으로 이동해 보였다’고 적혀 있었다. 학생은 누구의 도움도 받지 않고 먼저 “북쪽을 향한 관측”과 “22시에서 2시로 시간이 증가함”을 확인했다.

그 후 두 점의 순서를 화살표로 연결하고, 북쪽 하늘에서의 시계 반대 방향 이동과 일치하는지 검산했다. 마지막으로 “관측 위치가 북쪽이고 시간이 흐르는 동안 별의 위치가 그 방향으로 바뀌었으므로, 지구의 자전에 따른 별의 일주 운동 방향으로 설명할 수 있다”고 말했다. 그림의 모양이 바뀌어도 기준, 시간, 관측 방향을 먼저 찾았는지가 최종 확인의 근거가 되었다.