2024년 6월 고1 학평 (2015 교육과정) 통합과학 5번 해설
5.
그림 (가)는 정상 우주론에 대한 프레드 호일의 주장이고, (나)는 이를 근거로 한 우주의 크기와 은하 분포 변화를 나타낸 것이다. (나)의 ㉠으로 가장 적절한 것은? [2점]
⑤
'우주가 팽창'하니 크기 증가, '빈 공간에 새 물질이 계속 생성'되니 은하 밀도 일정 → 넓이 4배인 정사각형에 은하 16개(4배) → 정답 ⑤.
핵심 개념
정상 우주론에서는 우주가 팽창하면서 생긴 공간에 물질이 계속 생겨나, 우주의 크기는 커져도 밀도는 일정하게 유지된다.
단서 따라가기
- (가) 우주가 팽창하면서시간이 지나면 우주의 크기가 커진다 ① (틀림 — 수축), ②·③ (틀림 — 크기 그대로)
- (가) 빈 공간에 새로운 물질이 계속 만들어져새로 생긴 공간에 물질(은하)이 생겨나 밀도가 일정하게 유지된다 ④ (틀림 — 밀도 감소, 대폭발 우주론)
- 선지 ⑤ 가로·세로 약 2배(넓이 4배)인 정사각형에 은하 16개(4배)크기는 커지고 단위 넓이당 은하 수는 처음과 같다 ⑤ (옳음)
정답 근거
정상 우주론에서 우주는 팽창하므로 시간이 지나면 우주의 크기가 커진다. 동시에 팽창으로 생긴 빈 공간에 새로운 물질이 계속 만들어져 우주의 밀도는 일정하게 유지된다. ⑤는 가로·세로가 약 2배(넓이 4배)로 커지고 은하 수도 4개에서 16개로 4배가 되어, 크기는 증가하고 밀도는 일정하므로 정답이다.
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 은하 사이가 좁아지는 그림을 물질이 계속 생겨 빽빽해지는 것으로 잘못 연결하기 쉽다.
우주의 크기가 줄어든 모습으로, 우주가 팽창한다는 정상 우주론의 주장과 맞지 않는다.
②
함정 '정상(定常)', 즉 변하지 않는 우주라는 이름만 보고 크기도 그대로라고 생각하기 쉽다.
정상 우주론도 우주가 팽창한다고 보므로 크기가 커져야 한다. 일정하게 유지되는 것은 크기가 아니라 밀도이다.
③
함정 '새로운 물질이 계속 만들어진다'는 부분만 보고 은하 수만 늘리기 쉽다.
우주의 크기가 그대로이고 밀도가 커진 모습으로, 우주의 팽창과 밀도 일정이라는 조건에 모두 맞지 않는다.
④
함정 우주 팽창에 대해 익숙한 대폭발 우주론의 모습을 그대로 고르기 쉽다.
크기는 커졌지만 은하 수가 그대로라 밀도가 작아졌다. 이는 대폭발 우주론의 모습이고, 정상 우주론에서는 새 물질이 생겨 밀도가 일정하다.
이 문항이 묻는 능력
우주론의 주장을 크기와 밀도의 시간 변화로 해석하고 모형 그림으로 나타내는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
우주론의 주장에서 '크기 변화'와 '물질 생성 여부'를 따로 뽑기 → 선지마다 크기 변화와 밀도(은하 수 ÷ 넓이)를 계산 → 두 조건을 함께 만족하는 그림 선택
관련 개념
정상 우주론 대폭발 우주론 우주 팽창 우주의 밀도
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