1. 우주와 생명

Ⅱ 태양계와 지구

4 지구

1 지구의 진화

태양계 행성의 생성 과정

가스 원반

미행성

토성의

고체 핵

목성의

고체 핵

원시 행성

미행성 충돌

태양계 행성의 생성 과정

가스 원반

미행성

토성의

고체 핵

목성의

고체 핵

원시 행성

미행성 충돌

1

지구가 태어난 곳

태양계 행성의 생성 과정

가스 원반

미행성

토성의

고체 핵

목성의

고체 핵

원시 행성

미행성 충돌

1

태양계 행성의 생성 과정

가스 원반

토성의

고체 핵

목성의

고체 핵

원시 행성 탄생

1

미행성

원시 지구의 진화 과정

마그마의 바다

(지구 표면과 내부까지)

미행성의 충돌

원시 지구 생성 초기

원시 지구의 진화 과정

마그마의 바다

현재 지구 크기의 0.6 배

마그마의 바다

대기

원시 지구의 진화 과정

현재 지구 크기의 0.8 배

철(Fe)

규소(Si)

원시 지구의 진화 과정

현재 지구 크기의 0.8 배

규소(Si)

철(Fe)

원시 지구의 진화 과정

현재 지구 크기의 0.8 배

규소(Si)

핵

철(Fe)

원시 지구의 진화 과정

맨틀과 핵의 분리(층상 구조 형성)

현재 지구 크기의 0.8 배

규소(Si)

핵

맨틀

철(Fe)

원시 지구의 진화 과정

원시 지각과 바다의 생성

현재 지구 크기의 1배

원시 지각+바다

대기

맨틀

외핵

내핵

원시 대기의 형성 과정

원시 대기의 형성 과정

지구

탄생

현재

지각

탄생

바다

탄생

경과 시간(억 년)

대기의 조성비

증가

감소

이산화탄소의 감소 이유

대기중의 CO₂

HCO₃^-

CO₃^2-

탄산 이온

칼슘 이온

Ca²⁺

탄산칼슘

CaCO₃

탄산염 암석

(석회암)

원시 대기의 형성 과정

지구

탄생

현재

지각

탄생

바다

탄생

경과 시간(억 년)

대기의 조성비

증가

산소의 증가 이유

시아노박테리아(남조류의 일종)

→ 최초의 광합성 생물

시아노박테리아(남조류의 일종)의 화석

: 스트로마톨라이트

시아노박테리아(남조류의 일종)의 화석

: 스트로마톨라이트

시아노박테리아(남조류의 일종)의 화석

: 스트로마톨라이트

인천 소청도 10억년 전 형성된 스트로마톨라이트[한겨레 신문]

오존층(O₃)의 생성

O₂

O

O

+

자외선

O

O₂

+

촉매

+

O₃

촉매

+

고생대 중기에 오존층 완성

생명체 육상으로 진출

원시 바다의 형성 과정

바다의 염류 생성

생명체의 탄생

1. 우주와 생명

Ⅱ 태양계와 지구

4 지구

2 아주 특별한 행성 지구

물

액체 상태의 물이 존재할 수 있는 범위

생명 가능 지대: 물이 액체상태로 존재 가능

0.95 ~ 1.37 AU

1 AU

녹는점, 끓는점이 높다

물의 독특한 특성

기화열, 융해열이 크다

비열이 크다

액체보다 얼음일 때 밀도가 작다

투명하다

응집력이 크다

산소 원자와 수소 원자의 공유 결합

O

-

-

-

-

-

-

H

-

H

-

-

-

물(H₂O)

산소 원자와 수소 원자의 공유 결합

O

-

-

-

-

-

-

H

-

H

-

-

-

물(H₂O)

산소 원자와 수소 원자의 공유 결합

O

-

-

-

-

-

-

H

-

H

-

-

-

물(H₂O)

산소 원자와 수소 원자의 공유 결합

물(H₂O)

입체적 구조

물분자들의 결합

수소

분자간 강한 상호작용

물분자들의 수소결합 [액체 상태]

수소 결합

녹는점, 끓는점 높다

기화열, 융해열 크다

비열이 크다

응집력 크다

물분자들의 수소결합 [고체 상태]

얼음→육각형 구조

물이 얼음이 되면 부피 증가

물분자들의 수소결합 [고체 상태]

물분자

위치하지 못함

물분자들의 수소결합 [고체 상태]

얼음→육각형 구조

물이 얼음이 되면 부피 증가

→얼음의 밀도가 물의 밀도보다 작다

녹는점, 끓는점이 높다

물의 독특한 특성

기화열, 융해열이 크다

비열이 크다

액체보다 얼음일 때 밀도가 작다

투명하다

응집력이 크다

수소

결합

(∵육각형 결정 구조)

녹는점, 끓는점이 높다

생명을 위한 물

지구는 물이 액체상태로 존재할 수

있는 절묘한 위치에 있다

비열이 크다

온도 변화가 적어 지구의 급격한

온도 변화를 막는다

액체보다 얼음일 때 밀도가 작다

생명을 위한 물

액체보다 얼음일 때 밀도가 작다

생명을 위한 물

얼음은 물 위로 뜨기 때문에 수중의 생명체가 살 수 있다

투명하다

생명을 위한 물

물속에서 햇빛이 잘 전달되어 수중 생물에게 도움을 준다

응집력이 크다

수십 m 높이의 나무에서도 물이 끊어지지 않고 물관을 따라 이동

지구계 [earth system]

수권

지권

기권

생물권

상호작용

물질 교환

에너지 교환

지구계와 외권의 상호작용

지구계

우주

상호작용

에너지 교환

[탐구하기 137쪽]

지구계의 상호작용에 대한 사례

녹아내리는 빙하

지구계의 어느 권역 간의 상호작용일까?

지구 온난화

빙하 녹는다

[기권]

[수권]

해식 절벽

지구계의 어느 권역 간의 상호작용일까?

파도에 의한 침식

해식절벽

[수권]

[암권]

터키 석회암 지역의 노천 온천(파묵칼레)

지구계의 어느 권역 간의 상호작용일까?

지하수에 의한 침식

석회암 절경

[수권]

[암권]

황사

지구계의 어느 권역 간의 상호작용일까?

중국 사막 지역의 모래

우리나라 황사

[암권]

[기권]

오로라

지구계의 어느 권역 간의 상호작용일까?

태양풍

극지방 대기에 충돌 빛

[외권]

[기권]

1. 우주와 생명

Ⅱ 태양계와 지구

4 지구

3 지구를 구성하는 원소

지구 내부 구조

해양지각

(5~8 km)

대륙지각

(35~40 km)

바다

지구 내부가 궁금해...

쥘 베른(Jules verne; 1828~1905)

SF(공상과학 소설)의 선구자

쥘 베른의 작품들

15소년 표류기

해저2만리

80일간의

세계일주

지구 속 여행

지구 내부에 엄청나게 큰 공간이 있고, 그곳에는 우리보다 휠씬 더 발전된 문명세계가 있다

TauTona 광산 [남아프리카 공화국]

TauTona 광산-금

지하 3.9 km

대륙지각 두께

35~40 km !

아직 멀었어...

인류가 가장 깊이 뚫은 기록?

지하 12.3 km

Kola Superdeep Borehole[러시아]

인류가 가장 깊게 뚫은 깊이:

지구내부 구조를 어떻게 알아냈을까?

인공지진

지진파

도달 못함

지진파

도달 못함

물질상태

다른 층

지구내부의 물질은 어떻게 알아냈을까?

내핵, 외핵:

철, 니켈

운석 연구

아프리카 나미비아에서 발견된 운석

무게 60톤(84%의 철, 16%의 니켈)

지각의 구성 원소(질량비)

천재교육 고등학교 과학(오필석 저) 139쪽

지구 전체의 구성 원소(질량비)

천재교육 고등학교 과학(오필석 저) 139쪽

주기율표 (Periodic table)

멘델레예프(Mendeleev, D. I.: 1834~1907)

주기율표 (Periodic table)

1족

5족

1

주기

5

주기

주기율표 (Periodic table)

1

H

→원자번호

=양성자의 수

=전자의 수

탐구하기(141쪽): 주기율표의 비밀

1족 원소

1족 원소-리튬(Li)의 전자 배치

Li

리튬(전자 3개)

-

-

-

첫 번째 전자껍질은 전자 2개 까지만!

1족 원소-나트륨(Na)의 전자 배치

Na

-

-

-

-

-

-

-

나트륨(전자 11개)

-

두 번째 전자껍질은 전자 8개 까지만!

-

-

-

1족 원소-칼륨(K)의 전자 배치

K

-

-

-

-

-

-

-

칼륨(전자 19개)

-

세 번째 전자껍질은 전자 8개 까지만!

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1족 원소의 공통점?

리튬

Li

-

-

나트륨

Na

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

칼륨

K

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

원자핵에서 제일 멀리 있는 전자껍질

(=최외각 전자)

에 배치된 전자수

1개

-

-

-

탐구하기(141쪽): 주기율표의 비밀

17족 원소

-

-

-

-

-

-

-

-

-

17족 원소-플루오린(F)의 전자 배치

F

플루오린(전자 9개)

17족 원소-염소(Cl)의 전자 배치

염소(전자 17개)

Cl

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

17족 원소의 공통점?

플루오린

Cl

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

염소

최외각 전자:

7개

최외각 전자수와 주기율표의 무엇과

관련이 있는가?

최외각 전자수

1개

최외각 전자수

7개

1족

17족

족(세로줄)

전자껍질 수

Li

-

-

-

Na

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

K

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

리튬-2개

나트륨-3개

칼륨-4개

플루오린-2개

Cl

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

염소-3개

전자껍질 수와 주기율표의 무엇과

관련이 있는가?

2주기: 2개

3주기: 3개

4주기: 4개

주기(가로줄)

탐구하기-결론

같은 주기에 있는 원소들은

가 같다

전자껍질의 수

같은 족에 있는 원소들은

가 같다

최외각 전자수

원소의 화학적 성질이 결정

원자가 결합하는 방식이 결정

공유결합, 이온결합 등

H

-

H

-

첫번째 전자껍질은 2개의 전자를 가지면 안정

수소 원자 간의 공유 결합 → 수소 분자(H₂)

H

-

H

-

수소 원자 간의 공유 결합 → 수소 분자(H₂)

수소 원자 간의 공유 결합 → 수소 분자(H₂)

H

H

-

-

H

H

단일 결합

질소 원자 간의 공유 결합 → 질소 분자(N₂)

첫 번째 전자껍질은 2개로 꽉 채워짐

두 번째 전자껍질은 8개의 전자를 가지면 안정

질소 원자 간의 공유 결합 → 질소 분자(N₂)

질소 원자 간의 공유 결합 → 질소 분자(N₂)

N

-

-

-

-

-

-

N

-

-

-

-

-

-

-

-

N

N

삼중 결합

질소 원자 간의 공유 결합 → 질소 분자(N₂)

이온 결합

염소(Cl)

나트륨(Na)

이온 결합

염소(Cl^-)

Na⁺

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

나트륨(Na⁺)

이온 결합

Na⁺

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

염화나트륨(NaCl)

: 전자를 주고 받으면서 결합

산 소

산 소

O

-

-

-

-

-

-

-

O

-

-

-

-

-

-

-

-

-

산 소

O

-

-

-

-

-

-

O

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

O

O

이중 결합

질소 원자 간의 공유 결합 → 질소 분자(N₂)

질소 원자 간의 공유 결합 → 질소 분자(N₂)

질소 원자 간의 공유 결합 → 질소 분자(N₂)

N

-

-

-

-

-

-

N

-

-

-

-

-

-

-

-

N

N

삼중 결합

질소 원자 간의 공유 결합 → 질소 분자(N₂)

산소 그리고 인간

지구 대기 성분

질소(N₂)

산소(O₂)

아르곤(Ar)

공유결합

(삼중결합)

다른 물질과

쉽게 반응 안함

최외각전자 8개

다른 원자와

결합 안함

산소 그리고 인간

산소(O₂)

공유결합

(이중결합)

다른 물질과

화학 반응

산소 그리고 인간

산소(O₂)

다양한 물질과 화학 반응 일으킴

세포호흡으로 에너지 생성

연소 등

금속이 공기 중에서 녹스는 것

산소 그리고 인간

산소(O₂)의 중요성

산소가 반응하면서 방출하는 빛과

열에너지로 문명을 발달됨

산소와 수소가 결합한 물에 의해 생존

산소분자로 호흡

단백질이나 포도당에도 산소가 포함됨

1. 우주와 생명

Ⅱ 태양계와 지구

4 지구

4 생명을 지키는 방어막,

지구자기장

지구자전축

자기의

북극

맨틀과 핵의 온도가 수천℃ 인데,

이 온도에서는 자석이 존재할 수 없다

다이나모(Dynama) 이론

자석 사이에서 코일이 회전하면

유도 전류 발생

자기장 발생

외핵의 철과 니켈이 움직이면

유도 전류 발생

지구 자기장 발생

=

=

태양에서 볼 수 있는 폭발 현상

플레어(flare)

수소폭탄 200만개 위력

플레어 동영상

플레어 동영상

코로나 물질분출:

CME (Coronal mass ejection)

코로나 물질 분출(동영상)

코로나 물질분출 동영상

지구 자기장의 모습

태양풍

태양풍의 속도: 400km/초

4일 걸려서 지구에 도착

지구까지 도달하는데

걸리는 시간: 약 8분

(빛의 속도: 300,000 km/s)

빛

태양풍

오로라

오로라 형성 과정(동영상)

지구 자기장의 중요성

태양풍을 막아주는 역할

인체가 맞으면 염색체 이상과 암 유발

(생명체의 전멸)

지상의 모든 전자 기기 고장

만든이: 이 지 현

소 속: 거제고등학교

제작기간: 2011년 1월~2012년 2월

파일명: 1.1 우주의 기원

1.2 빅뱅과 우주팽창

1.3 원자의 형성

1.4 별과 은하의 세계

2.1 태양계의 형성

2.2 태양계의 역학

2.3 행성의 대기

2.4 지구

파일 올린 사이트: 푸른 행성의 과학

(조영우 선생님 운영)