본문
지구과학 ①-1. 지구 역사, 지구 탐구
▎지구과학 ①-1. 지구 역사, 지구 탐구
◈ 지구의 탐구
1. 지구 과학의 성격과 영역
① 지구과학
우리 인류가 살고 있는 삶의 터전인 지구와 지구를 둘러싸고 있는 우주에서 일어나는 자연 현상을 과학적인 탐구 방법으로 연구하고, 이를 통해 밝혀낸 사실들을 인간 생활에 응용하여 삶의 질을 높이려는 학문이다.
② 지구 과학의 성격
ⓐ 탐구 대상의 규모가 인위적으로 재현하기 어렵기 때문에 관찰과 모형을 많이 이용한다.
ⓑ 지구의 여러 권역과 우주 등에서 물질과 에너지가 끊임없이 상호 작용하면서 일어나는 현상을 물리학, 화학, 생물학적으로 탐구하므로 통합적인 학문의 성격을 띤다.
ⓒ 우주의 탄생에서 미래까지, 지구를 비롯한 우주 전체가 탐구 대상이므로 시공간적으로 학문의 범위가 넓다.
③ 지구 과학의 영역
크게 지질 과학, 대기 과학, 해양 과학, 천문학으로 나누어지며, 최근 들어 이 전통적인 4영역에 환경 과학이 추가되었다.
ⓐ 지질 과학 : 지각과 지구 내부의 구성 물질이나 변화 과정을 연구하는 학문
ⓑ 대기 과학 : 각종 기상 현상을 비롯한 개기의 변화를 연구하는 학문
ⓒ 해양 과학 : 생명 활동의 원천인 물과 해수의 성질 및 운동을 연구하는 학문
ⓓ 천문학 : 지구 밖의 환경인 태양계와 우주의 특성을 연구하는 학문
2. 지구 과학의 역사
① 고대 : 지구 과학은 역사 시대와 더불어 발전하기 시작하였다.
ⓐ 기원전 4200년경 : 이집트에서 태양력을 만들어 사용함.
ⓑ 기원전 3000년경 : 구리와 주석을 이용한 청동기 문화가 출현함.
ⓒ 그리스 시대 : 탈레스 등에 의해 자연 현상을 신의 뜻으로 보지 않고 자연 법칙으로 이해
② 중세 암흑기
종교적인 이유로 과학의 발달이 크게 침체되었다.
③ 르네상스 시대~16세기
항해를 통해 지구가 둥글다는 사실이 밝혀졌다.
④ 17세기
갈릴레이는 망원경을 발명하고 천체를 관측하여 코페르니쿠스의 지동설을 확인해 주었으며, 케플러, 뉴턴 등은 행성의 운동을 정확하게 밝혀냈다.
⑤ 18세기
유럽에서 암석의 형성론에 관한 논쟁을 통하여 근대 지질학이 확립되었다.
⑥ 19세기
금, 은, 구리, 철 등의 광물 자원의 채굴로 산업 혁명기를 맞이하였고, 화석 연료의 탐사와 채굴을 통해 지질학이 크게 발전하였으며, ‘라이얼’은 지질학의 원리를 발표하여 지질학은 물론 생물학에서 진화론을 확립하는 데 영향을 중어 근대 과학의 발전에 큰 공헌을 하였다.
⑦ 20세기
ⓐ 새로운 관측기구와 측정 장비의 개발 : 지구 내부, 기권, 심해저 등의 자료가 광범위하게 수집될 수 있는 계기가 마련되었다.
ⓑ 대륙 이동설 : 1912년 베게너에 의해 제창되었으며 맨틀 대류설, 해저 확장설로 이어졌고, 1960년대에 판 구조론으로 정립되었다.
⑧ 우리나라의 지구 과학
ⓐ 삼국 시대 : 오늘날의 천문대에 해당하는 경주의 첨성대 등을 설치하였다.
ⓑ 고려 시대 : 천문, 기상, 역법의 업무를 맡는 관상감을 두었다.
ⓒ 조선 시대 : 세종대왕 때 경회루 주변에 천문, 기상 관측 시설을 만들어 관측하였으며, 세계 최초의 우량계인 측우기를 발명하여 전국에 보급, 사용하였고, 그 외에도 혼천의, 앙부일구, 자격루 등 많은 관측기구가 발명되었다.
ⓓ 구한말 : 1907년에 우리나라 최초의 지구 과학 교과서인 ‘신찬지문학’이 편집되었다.
3. 미래의 지구 과학
① 현재의 지구 과학의 발전과 전망
ⓐ 폭발적인 인구 증가 : 생물체가 살기 어려운 환경으로 급속하게 바뀌어 가고 있다.
ⓑ 환경 오염의 심화 : 인류의 생활에 필수적인 물과 공기, 토양의 오염이 심화되고 있다.
ⓒ 각종 재해의 증가 : 지구 곳곳에서 기상 이변등과 같은 재해가 빈번하게 발생하고 있다.
ⓓ 지구의 온난화 : 대기 중 온실 기체의 농도가 증가함에 따라 지구의 평균 기온이 상승하고 있다. 이로 인하여 강수량과 식생 분포, 빙하의 면적, 해수면의 높이, 생태계에 큰 변화를 가져올 것이다.
② 미래의 지구 과학
ⓐ 지구환경의 개선 ; 미래의 지구 환경을 예측하고, 바람직한 환경으로 가꾸어 나간다.
ⓑ 지구 자원의 개발 및 활용 : 지구의 자원에 대한 많은 정보와 활용법을 제공한다.
ⓒ 탐구 영역의 확대 : 지구 환경에서 벗어나 태양계를 비롯하여 우주까지 탐구 영역을 넓힌다.
③ 미래 사회에서 지구 과학의 역할
ⓐ 자연 재해의 피해를 줄이기 위한 과학 : 지진, 화산, 태풍 등 자연적으로 일어나는 현상에 대한 정확한 예보로 생명과 재산상의 피해를 최소화할 수 있다.
ⓑ 해양과 우주를 개척하는 과학 : 해양과 우주에 대한 탐험과 개발로 생활공간을 넓히고, 생활수준을 질적으로 향상시킬 수 있다.
ⓒ 인공위성과 우주 산업을 발전시키는 과학 : 우주 산업은 21세기 유망 산업으로 발전하고 있으며, 정보 산업의 핵심으로 인공위성의 용도가 확대되면서 중요성이 계속 커지고 있다.
4. 지구 과학의 탐구 방법
① 지구 과학의 탐구 방법
ⓐ 문제 인식 : 물리학이나 생물학 등 다른 분야의 과학과 마찬가지로 호기심으로부터 출발한다. 즉, 자연 현상에 대한 의문을 갖는 것으로 실생활의 경험으로부터 출발하여 과학적 탐구 과정으로 나아가는 첫걸음이다.
ⓑ 가설 설정 : 문제 인식에 의해 제기된 의문을 해결하기 위한 잠정적인 결론(가설)을 내리는 단계이다.
ⓒ 탐구 설계 및 수행 : 가설의 타당성을 검증하기 위한 실험을 설계하고 수행하는 단계로, 조적변인 이외의 실험 결과에 영행을 미치는 독립변인은 모두 일정하게 유지시키는데 이를 변인 통제라 한다.
ⓓ 자료 해석 : 관찰, 실험, 측정 등을 통해 얻어진 자료들을 정리하고 분석해서 어떤 경향성이나 규칙성을 찾아내는 단계이다.
ⓔ 결론 도출 : 자료 해석으로부터 가설을 검증하여 조압적인 결론을 이끌어 내는 단계이다. 이 때 실험 결과가 가설과 일치하지 않을 경우에는 가설을 수정하여 탐구 과정을 반복해야 한다.
② 지구 과학의 탐구 활동
ⓐ 관찰 및 관측 : 기본적인 탐구 활동이며 현지에서 직접 조사하거나 실험하기 어려운 분야에서는 관측기기를 사용하여 관측한다. (예) 천문학의 망원경
ⓑ 조사 : 실험실 밖에서 주로 이루어지는 탐구 활동이다. (예) 야외 지질 조사
ⓒ 실험 : 실험실 밖에서 얻은 과학적 사실을 설명하고 가설을 검증하기 위한 탐구 활동이다.
ⓓ 탐사 : 광범위한 범위에서 긴 시간 동안에 일어나는 현상을 탐구하는 활동이다.
ⓔ 자료 처리 : 관측, 조사, 실험, 탐사 활동 등을 통하여 얻어진 자료를 처리하고 이를 해석하여 지구 과학적 현상을 설명할 수 있는 새로운 이론을 정립하는 활동이다.
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지구 온난화 |
② 지구의 온도가 계속 상승할 경우, 다음과 같은 과정을 거쳐 인류에게 큰 재앙을 초래할 가능성이 있다. 극지방 빙하의 면적 감소 → 해수면 상승 → 저지대 침수(경작기 감소 → 식량 생산량 감소, 해안도시의 침수 → 인구 이동 등)
결과 : 화석 연료 사용, 열대 우림의 훼손 등 인간 활동의 영향으로 대기 중의 온실 기체 농도가 증가함에 따라 온실 효과에 의해 지구의 평균 기온이 꾸준히 상승하고 있는데, 이를 지구의 온난화라 한다.
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