[소년중앙] 2300년 전 과학자는 어떻게 지구 그림자 봤을까

중앙일보

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[소년중앙, 아꿈선]

‘과학, 실험, 으악 따분해!’라고 느낀 적 있나요. 이제 걱정하지 말아요. 소년중앙이 집에서 준비할 수 있는 물건으로 재미있는 실험을 시작합니다. 초등학교 과학 연구 교사 모임 아꿈선(www.아꿈선.com)과 함께하는 소꿈연구실이에요. 소꿈연구실에서 가벼운 실험을 하나씩 성공하다 보면 과학과 친해질 수 있을 거예요. 차근차근 따라 해 보고, 소년중앙 홈페이지(sojoong.joins.com)에 인증도 해봅시다.

[소꿈연구실] 소년중앙·아꿈선과 교과서 과학 실험 집에서 할까요

오늘의 실험

[소년중앙, 아꿈선]

재미있는 동물 그림자 (4학년 2학기 3단원 1차시)

준비물

[소년중앙, 아꿈선]

OHP 필름, 흰 종이, 종이컵 4개, 손전등, 유성매직, 투명 아크릴판(acrylic板)

실험 과정

[소년중앙, 아꿈선]

① 흰 종이에 매직으로 동물을 그려요.

[소년중앙, 아꿈선]

② 흰 종이를 바닥에 깔고 그 위에 종이컵 4개로 기둥을 만들어요.

[소년중앙, 아꿈선]

③ 아크릴판을 종이컵 위에 올리고 그 위에 OHP(OverHead Projector) 필름을 올려요.

[소년중앙, 아꿈선]

④ 주변을 어둡게 한 후 OHP 필름 위로 손전등을 비춰요.

[소년중앙, 아꿈선]

⑤ 흰 종이에 생기는 그림자와 OHP 필름 위의 동물 그림자를 비교해요. 손전등의 위치를 좌우로 바꾸며 동물 그림자를 관찰하는 거예요.

오늘의 개념. 그림자, 너의 정체는

[중앙포토]

빛은 일직선으로 쭉 뻗어 나가는 성질이 있다는 것을 알고 있나요. 빛의 뻗는 성질을 '빛의 직진'이라고 부릅니다. 일직선으로 나아가는 빛을 차단하면 어둡게 얼룩이 지는데 이것을 그림자라고 말하죠. 그림자는 컵·책상·나무와 같은 3차원의 물건에 의해 만들어지는데요. 신기하게 평면이죠. 울퉁불퉁하거나 들쭉날쭉한 물건도 그림자를 비추면 납작해져 보입니다. 이를 이용하면 손을 가지고도 새·용·고양이 모양 그림자를 만들 수 있죠.

그림자는 물체가 움직이면 그대로 움직이기 때문에 좋은 의미든 나쁜 의미든 옛날 사람의 상상력을 자극했죠. 옛날 일본 사람은 사람의 그림자에 칼을 꽂으면, 그 사람이 죽거나 움직일 수 없다고 생각하기도 했어요. 미국에서는 밤에 돌아다니면 혼자 돌아다니는 그림자를 볼 수 있는데 이 그림자랑 마주치면 죽게 된다고 했죠. 유령이나 귀신은 그림자가 없다고 생각하는데 귀신은 실체가 없는 존재라서 빛이 그대로 통과하게 된다고 믿었어요.

또 물체에 여러 개의 그림자가 있을 수 있죠. 지금 의자가 있다면 의자의 그림자가 몇 개 있는지 세어보세요. 주변에 빛을 내는 물체가 여러 개라면 여러 개의 그림자가 생길 수 있어요. 또한 빛을 내는 물체가 하나여도 빛이 어딘가 반사돼 그림자가 여러 개가 생길 수 있죠.

지구도 그림자가 있다

태양과 지구, 달이 일직선에 놓인 28일 새벽 보름달이 지구 그림자에 완전히 가리는 개기월식이 대전 상공에서 관측됐다. [중앙포토]

우리는 해와 달이 둥글다는 것을 알죠. 어떻게 알까요. 낮에 우리 위에 떠 있는 해를 보면 금세 둥글다는 것을 알 수 있죠. 달의 모양은 매일매일 달라지지만 음력 15일에 뜨는 보름달을 보면 둥글다는 것을 알 수 있습니다. 그럼 우리가 살고 있는 지구는 어떨까요. 해와 달처럼 둥글까요. 아니면 눈에 보이는 것처럼 넓고 평평할까요.

철학자이자 과학자인 아리스토텔레스(BC 384~BC 322)는 지금으로부터 2000년도 더 이전에 지구의 그림자를 보고 지구가 둥글다고 말했죠. 아리스토텔레스는 기원전 340년 즈음, 밤하늘에서 일어난 지구가 달을 가리는 현상인 월식(月蝕)을 봤어요. 월식은 일식과 더불어 지구에서 볼 수 있는 특별한 천문 현상이죠. 월식은 태양-지구-달이 일직선에 있을 때 달이 지구의 그림자 속으로 들어가는 것입니다. 지구 주위를 해와 달이 돌다가 해-지구-달의 순서로 일직선으로 늘어서면 지구의 그림자가 달에 생기게 되는 거예요. 이때 지구 그림자의 가장자리가 곡선으로 보이므로 지구가 둥근 증거라고 주장한 거죠. 여러분도 지구의 그림자를 보고 싶은가요. 오는 2021년 5월 26일 밤에 기회가 있습니다. 지구가 둥근지 평평한지 지구의 그림자를 주목하길 바라요.

빨간색 그림자를 본 적 있나요

그림자가 검은색만 있는 줄 알았다면 잘못 알고 있는 거예요. 빨간색 그림자도 있죠. 다양한 색깔의 셀로판(cellophane)지, 손전등 두 개, 그림자를 비출 물체가 있다면 다양한 색깔의 그림자를 볼 수 있어요. 손전등 두 개에 다른 색깔의 셀로판지를 감싸 물체를 비추면 색깔 그림자를 볼 수 있는 거죠. 빨간색과 초록색 셀로판지를 각각 감싸 친구에게 비추면 친구의 빨간색·초록색 그림자를 볼 수 있어요.

빨간색 그림자는 초록색 손전등의 빛이 나아가는 방향에 생겨요. 초록색 손전등이 뻗어 나가는 곳에 친구가 있다면 초록색 빛이 막히게 되죠. 이때 빨간색 손전등으로 그곳을 비추면 빨간색 빛만 그곳에 도달하게 되어 빨간색 그림자가 생깁니다. 신기하게 손전등 3개를 사용하면 5가지 색깔을 볼 수 있어요. 초록·빨강·파랑 빛을 비추면 빨강·파랑·초록과 밝은 자주, 청록색의 그림자를 볼 수 있죠. 손전등이 없다면 스마트폰 조명 등을 이용해서 실험할 수 있어요.

정리=강민혜 기자 kang.minhye@joongang.co.kr, 도움말=김선왕 아꿈선 영상팀장