도서 소개
과학이슈 하이라이트는 최신 과학이슈를 엄선하여 기초적인 지식에서 최근 연구 동향에 이르기까지 상세한 설명과 풍부한 시각 자료로 ‘더 깊게, 더 넓게, 더 쉽게’ 전달하는 화보 느낌의 교양 도서이다. 이번 주제는 우리가 살고 있는 별 지구가 속해 있는 천체 ‘태양계’이다. 태양계는 항성 태양과 그 중력 아래에 있는 다양한 행성, 위성, 왜소행성, 소행성 등으로 이루어져 있다. 그중에서 유명한 것이 고체 행성 수성, 금성, 지구, 화성과 유체 행성 목성, 토성, 천왕성, 해왕성일 것이다.
생물이 살아갈 수 있는 에너지를 주는 태양, 이름과 달리 지옥처럼 뜨거운 수성, 공전과 자전이 거꾸로인 금성, 인류가 살아가고 있는 지구, 사막으로 덮인 화성, 태양계에서 가장 큰 행성 목성, 아름다운 고리를 두르고 있는 토성, 기묘하게 누운 천왕성, 강풍이 몰아치는 해왕성 등 각각의 별은 저마다의 특징을 지니고 있다.
태양계가 어떤 과정을 거쳐 지금의 모습이 됐는지 알아보기 위해 미국항공우주국(NASA)이나 유럽우주국(ESA)은 수십 년에 걸쳐 여러 탐사선을 보내 정보를 수집했다. 그 결과 행성과 위성, 소행성 같은 태양계 천체들의 비밀이 하나둘 벗겨지고 있다. 이 책에서는 과학의 힘으로 알아낸 태양계 식구들의 신비로운 모습을 보여 준다.
출판사 리뷰
스티븐 호킹 박사의 경고에 대해
우리는 어떻게 대처해야 할까?
여기에 더해 태양계의 미래와 수명에 대해서도 상세히 설명해 주고 있다. 물론 50억 년 후라는 상상조차 힘든 까마득한 미래의 일이겠지만 언젠가는 태양이 적색거성이 되어 태양계의 다른 행성들을 대부분 흡수해 버리는 날도 올 것이다. 이렇듯 태양이 나이를 먹어 가면 지구에는 어떤 변화가 발생할 것인지 태양계 최후의 날을 상상해 다루었다.
그리고 이러한 미래에 대비해 우리는 어떤 준비를 해야 하는지 목표와 과정에 대해서도 언급한다. 2018년에 작고한 천재 물리학자 스티븐 호킹 박사는 일찍이 “인류가 오랜 기간 생존하기 위해서는 행성 하나에만 머물러서는 안 된다. 소행성 충돌이나 핵전쟁 같은 재앙으로 인해 인류가 멸망할 수 있다.”며 이에 대비해 “인류가 우주로 퍼져 나가 지구 이외의 개척지를 확립해야 한다.”라고 경고한 바 있다. 제2의 지구를 찾기 위해 어떤 과학적 연구가 더해지고 있는지도 알아보자.
융합형 과학 교과서 보조 자료의 최고봉이자
우주의 서사시를 그려낸 화보집
‘개정 과학과 교육과정’의 고등학교 과학은 과학적 소양을 바탕으로 하는 수준 높은 창의성과 인성을 골고루 갖춘 인재 육성을 목표로 한다. 특히 우주와 생명 그리고 현대 문명과 사회를 이해하는 데 필요한 과학 개념을 통합적으로 이해하며 자연을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 과학 지식과 기술이 형성되고 발전하는 과정을 이해하는 것이다. 또 자연 현상과 과학 학습에 대한 흥미와 호기심을 기르고 일상생활의 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 함양하며, 과학·기술·사회의 상호 작용을 이해하고, 과학 지식과 탐구 방법을 활용한 합리적 의사 결정을 기른다는 것을 목표로 하고 있다. 이런 목표를 바탕으로 만들어진 것이 7종의 융합형 과학 교과서다.
모든 융합형 과학 교과서는 개정 과학 교육과정이 요구하는 내용과 학생들의 평균적인 성취 수준을 고려하여 집필, 제작되었다. 다른 교과목의 교과서도 마찬가지지만 이것은 학생들의 성취 수준에 따라 내용의 이해 정도에 차이가 생길 수 있다는 것을 의미한다. 특히, 기존에 접하지 않던 생소하고 일부는 어려운 내용들이 포함되어 있는 융합형 과학 교과서의 경우 그 정도는 훨씬 크다. 아무리 자세한 설명과 풍부한 그래픽, 구체적인 자료를 함께 담았다 하더라도 한정된 지면이 주는 제약을 극복할 수 있는 방법은 없다. 결국 표현은 집약적일 수밖에 없고 제한된 제작비용의 영향으로 그래픽이나 자료의 양과 질에도 한계가 있을 수밖에 없다.
이로 인한 어려움은 교사와 학생 모두가 똑같이 느끼고 있다. 새로운 내용, 부족하고 정리되지 않은 자료는 교사에게 새로운 교과 내용에 대한 준비에 어려움을 느끼게 한다. 교사들은 교과서의 내용과 밀접한 관계가 있으며 교사의 궁금함과 학생들의 질문에 답할 수 있는 내용으로 채워진 충실한 보조 자료를 찾고 있지만, 적합한 것을 찾기란 쉽지 않은 일이다. 학생들도 마찬가지다. (물론 융합형 과학 교과서를 학습하는 방법의 변화가 필요하지만) 내용의 이해는 물론 여러 평가를 준비하기 위해 교과서와 수업의 부족한 부분을 보완할 수 있는 보조 자료가 필요하기 때문이다. 하지만 현실은 그렇지 못하다. 교과서 출판사 및 교육청 등에서 여러 가지 학습 보조 자료를 내놓고 있지만 융합형 과학 교과서가 담고 있는 내용을 감안한다면 교사와 학생의 필요를 만족시키기가 어려운 것이 현실이다. 그렇기 때문에 <과학동아>와 같이 충분한 데이터베이스를 바탕으로 교과서를 뒷받침할 수 있는 자료를 검색, 분석하여 교수 학습 보조 자료를 내는 것이 융합형 과학 교과서에는 꼭 필요한 부분 중 하나라고 할 수 있다.
35년간 발행된 <과학동아>의 노하우를 집약해 담은 과학이슈 하이라이트 Vol.6 《태양계와 지구》. 이공계 출신의 과학전문기자와 현직 과학자로 구성된 집필진이 이 주제를 다각도로 설명하기 위해 물리, 화학, 생물, 지구과학이라는 기존의 과학 교과 간 장벽을 과감히 없애고 통합적으로 구성했다. 중고등학생들의 눈높이에 맞춘 다양한 과학 현장의 사진과 그래픽으로 복원한 우주의 모습을 깨끗한 화질의 화보로 담아내었다. 최근의 연구결과를 반영하여 태양계와 지구의 신비로운 모습을 생생하게 전달하고 있다.
태양과 행성이 어떻게 형성됐는지를 설명하고, 이를 통해 현재 천체의 운동을 이해하려는 시도는 꾸준히 있었다. 이에 대해 최초로 과학적 설명을 한 사람은 철학자 엠마뉴엘 칸트다. 뉴턴의 역학에 심취했던 칸트는 ‘일반 자연사와 천체이론’이란 제목의 학위논문을 쓸 정도로 천문학에 관심이 많았다. 그는 1755년에 뉴턴의 만유인력법칙을 적용해 태양계가 어떻게 형성됐는가를 보이는 성운설을 제안했다.
태양계의 형성
고대 그리스의 아리스타르코스는 기원전 270년경 처음으로 태양까지의 거리를 계산했다. 그는 태양까지의 거리가 적어도 수백만km 이상이어야 하고 태양의 지름은 지구 지름의 7배쯤이라고 결론 내렸다. 아리스타르코스의 계산은 비록 오늘날 얻은 값과 비교하면 터무니없었지만, 그는 이 과정에서 당시 사람들의 일반적인 생각과는 달리 지구가 태양의 둘레를 돈다는 사실을 깨달았다. 하지만 그의 계산과 주장에 귀를 기울이는 사람은 없었고, 그의 주장은 곧 잊혀졌다.
왜냐하면 지구의 운동은 느낄 수 없었고, 사람들은 태양이 완전한 천상계에 속한다고 굳게 믿었기 때문이다. 태양은 숭배의 대상일 뿐 탐구의 대상일 수 없었다. 달 아래의 지상계는 변화하는 불완전한 세계였지만 천상계는 변화가 없는 완전한 세계였다. 그 천상에서 태양은 완전성을 보여 주는 신의 모습이었다.
완전한 세계, 태양
1959년 레이더 관측 장비가 동원되자 혼란스러운 정보가 나왔다. 구름을 뚫고 나온 전파의 잡음은 금성 표면이 매우 뜨겁다는 사실을 뜻했기 때문이다. 하지만 대부분의 과학자들은 표면이 아니라 대기가 뜨겁다는 식으로 관측 결과를 받아들이지 않았다. 당시 미국 시카고대의 젊은 과학자인 칼 세이건은 이산화탄소에 의한 온실효과를 이론으로 제시하며 뜨거운 금성의 모습을 주장했으나, 이런 주장은 SF소설 정도로 여겨졌다. 금성에 대한 최초의 우주탐사는 1961년 옛 소련이 시작했지만, 탐사선의 성능이 변변치 못했던 탓에 1965년까지 14회의 시도가 무위로 돌아갔다. 이 틈에 어부지리로 미국이 금성 탐사에 최초로 성공했다. 1962년 마리너2호가 발사 4개월 뒤, 무사히 금성에 근접해 간접적으로 금성의 온도를 측정했던 것이다. 결과는 놀랍게도 400℃ 이상. 하지만 옛 소련 과학자들은 이 결과를 받아들일 수 없었다. 옛 소련은 자체 관측으로 금성의 온도가 60~80℃ 정도이며 기압은 지구의 5배를 넘지 않을 것으로 예상했다. 심지어 석유의 바다로 덮여 있을 것에 대비해 가라앉지 않는 착륙선을 설계하기 시작했다. 이렇게 제작된 베네라4호는 1967년 금성 표면에 착륙을 시도하며 신호를 보내왔다. 측정한 최고 온도는 270℃였다.
뜨거운 지옥 행성
목차
펴내는 글 004
[ I ] 태양계의 형성
행성은 어떻게 만들어졌나 010
[ II ] 태양계 식구들
1. 태양계 탐사선 018
2. 태양
(1) 태양은 우리에게 무엇인가? 022
(2) 수명 100억 년의 거대한 핵융합로 028
3. 수성
수성의 이력서 034
4. 금성
(1) 지옥에서 발견한 오렌지색 하늘 040
(2) 두꺼운 베일 벗은 여신의 누드 044
5. 지구
우리의 고향, 지구 048
6. 화성
(1) 화성 생명체를 찾아나선 바이킹 054
(2) 화성 북극에서 얼음 찾았나? 058
(3) 520일간 떠나는 모의 화성 여행 064
7. 목성
(1) 살아 꿈틀거리는 미니 태양계 072
(2) 목성 탐사선 갈릴레오가 남긴 것 076
8. 토성
(1) 얼음 목걸이 두른 태양계의 꽃미남 084
(2) 태양계 타임캡슐 토성에서 무엇을 발견했나 088
9. 천왕성
(1) 누워서 태양계 누비는 푸른 공 092
(2) 천왕성 발견자 윌리엄 허셜 096
10. 해왕성
태양계 최대 강풍 부는 극한지대 102
[ III ] 위성과 소행성
1. 달
(1) 달 탄생 유력한 시나리오 대충돌설 108
(2) 월석에 간직된 잔류자기 미스터리 114
2. 목성의 위성
목성 4대 위성과 형제들 120
3. 토성의 위성 타이탄
메탄비 내리는 오렌지빛 원시지구 128
4. 소행성
(1) 최초의 소행성 세레스 발견의 비화 134
(2) 작전명 돈키호테! 소행성을 막아라 138
5. 퇴출된 명왕성
명왕성 퇴출! 행성이 뭐기에? 144
6. 혜성
(1) 태양계의 냉동창고, 카이퍼 벨트 150
(2) 소행성이 혜성으로 변신한다고요? 156
[ IV ] 태양계 최후의 날
50억 년 뒤 100배 커진 태양에 먹힌다? 162
[ V ] 제2의 태양계는 있을까
태양계 내 또다른 종족의 자취 170
우주 끝까지 외계행성 찾는다 176
해설 184
필진 및 사진 출처 190
