운서동 과학과외

운서동 생활권에서 살펴본 일식과 월식의 위치 판단

운서동과외 수업에서는 LH1단지와 공항신도시처럼 생활권이 다른 학생들도 같은 그림을 보고 태양·지구·달의 위치를 정확히 구별하는 연습을 할 수 있습니다. 인천운서중학교와 인천영종고등학교가 있는 교육생활권에서 이번에 다룬 핵심은 하나였습니다. 일식과 월식은 세 천체가 어떤 순서로 놓이는지에 따라 구별된다는 점입니다.

그림 옆에 남은 이상한 결론

문제에는 태양, 지구, 달이 일직선으로 놓인 두 그림이 제시되었습니다. 첫 그림은 태양-달-지구 순서였고, 둘째 그림은 태양-지구-달 순서였습니다. 그림 아래에는 다음과 같은 조건이 적혀 있었습니다.

• 첫 그림에서는 달이 태양과 지구 사이에 있다.
• 둘째 그림에서는 지구가 태양과 달 사이에 있다.

학생은 두 그림 모두에서 “달이 가려지므로 월식”이라고 적었습니다. 학생은 먼저 각 천체에 이름표를 붙이고 세 천체 사이의 순서를 읽었지만, 첫 그림과 둘째 그림에서 달라진 조건이 무엇인지 따로 기록하지 않았습니다.

학생의 오류: 달이 보이지 않거나 가려지는 상황이라는 한 가지 인상만으로 월식이라고 판단하고, 태양·지구·달의 배열을 결론과 연결하지 않았다.

한 줄의 화살표를 다시 그리다

교정에서는 계산이나 그림의 천체 이름 표시는 그대로 두고, 각 배열에서 그림자가 향하는 방향만 색연필로 표시했습니다. 태양-달-지구 순서에서는 달이 가운데에 있으므로 달의 그림자가 지구 쪽으로 향합니다. 따라서 지구에서 태양이 가려져 보이는 경우가 일식입니다.

반대로 태양-지구-달 순서에서는 지구가 가운데에 있습니다. 지구의 그림자가 달 쪽으로 향하므로 달이 지구의 그림자에 들어가는 경우가 월식입니다. 핵심은 “달이 가려지는가”가 아니라, 어느 천체가 가운데에 있고 어느 천체가 그 그림자에 들어가는가였습니다.

• 태양-달-지구: 달이 가운데, 지구에서 태양이 가려짐 → 일식
• 태양-지구-달: 지구가 가운데, 달이 지구의 그림자에 들어감 → 월식

학생은 두 그림의 순서를 다시 적은 뒤, 가운데 천체에서 바깥쪽 천체로 화살표를 그렸습니다. 이후 “가려지는 대상”만 보지 않고 “누구의 그림자인가”를 확인해 결론을 고쳤습니다. 운서동과학과외 수업에서 강조한 것도 바로 이 직접 확인 과정이었습니다.

배열표를 뒤집은 새 문제

며칠 뒤에는 같은 숫자나 그림을 반복하지 않고, 관찰자의 위치가 바뀐 새 자료를 제시했습니다. 이번 자료에는 태양이 왼쪽, 달이 오른쪽에 그려져 있었고, 가운데 칸이 빈 상태였습니다. 질문은 “가운데에 들어갈 천체와 관찰되는 현상을 함께 쓰라”였습니다.

학생은 먼저 두 끝의 천체를 확인하고, 가운데 칸에 들어갈 수 있는 경우를 각각 적었습니다.

• 가운데가 달이면 배열은 태양-달-지구가 되어 일식이다.
• 가운데가 지구이면 배열은 태양-지구-달이 되어 월식이다.

이번에는 그림의 방향이 왼쪽과 오른쪽으로 바뀌어 있었지만, 학생은 화면의 방향에 끌려가지 않고 세 천체의 상대적 순서를 읽었습니다. 또 “달이 보이지 않는다”는 표현만으로 결론을 내리지 않고, 달이 지구의 그림자에 들어가는지부터 확인했습니다.

힌트 없는 마지막 판정

마지막 자료에는 태양·지구·달의 이름 대신 세 개의 원과 관찰 기록만 제시되었습니다. 기록에는 “가운데 원의 그림자가 오른쪽 원에 닿고, 오른쪽 원이 어두워진다”라고 적혀 있었습니다. 학생은 별도의 도움 없이 가운데 원을 지구, 오른쪽 원을 달, 왼쪽 원을 태양으로 판정했습니다.

그 근거는 가운데에 지구가 있고 그 그림자가 달 쪽으로 향한다는 점이었습니다. 따라서 결과는 월식이라고 적었습니다. 이어 원래의 태양-달-지구 배열에서는 달의 그림자가 지구 쪽으로 향해 일식이 된다는 내용을 나란히 대조했습니다. 배열의 방향은 달라도 가운데 천체와 그림자가 들어가는 대상을 확인하면 결론이 바뀌는 이유를 스스로 검산할 수 있었습니다.