뿌리학습 · 중학 과학탐구
지구계와 판의 경계·지각 변동
지구를 이해할 때는 먼저 지구가 하나의 계라는 점부터 잡아야 한다. 지구계는 땅을 이루는 지권, 물이 있는 수권, 공기가 있는 기권, 생물이 사는 생물권, 그리고 대기 바깥의 우주 공간에 해당하는 외권으로 이루어진다. 이들은 따로 존재하는 것이 아니라 서로 영향을 주고받는다.
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개념 정리
이 가운데 지권을 자세히 보자. 지권은 안쪽으로 들어가면서 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 나뉜다. 여기서 층을 나누는 기준을 정확히 해 두어야 한다. 단순히 깊이로 자른 것이 아니다. 지각과 맨틀과 핵은 주로 이루는 물질이 서로 다르고, 핵을 다시 외핵과 내핵으로 나눌 때는 물질의 상태가 기준이 된다.
가장 바깥의 지각은 얇은 껍질에 해당하고, 그 아래 맨틀은 지구 부피의 대부분을 차지한다. 맨틀에 대해 꼭 짚어야 할 점이 있다. 맨틀이 움직인다고 배우기 때문에 액체라고 생각하기 쉬운데, 맨틀은 고체다. 다만 아주 오랜 시간에 걸쳐 천천히 흐르듯 움직인다. 맨틀 아래쪽은 뜨겁고 위쪽은 상대적으로 차가워서, 뜨거운 부분이 위로 올라가고 식은 부분이 내려가는 대류가 매우 느리게 일어난다. 이것을 맨틀 대류라고 한다. 고체이면서도 아주 느리게 움직일 수 있다는 점이 낯설지만, 맨틀의 상태는 어디까지나 고체다.
이제 대륙이동설로 넘어가자. 베게너는 대서양을 사이에 둔 남아메리카와 아프리카의 해안선 모양이 들어맞고, 멀리 떨어진 대륙에서 같은 종류의 화석과 비슷한 지질 구조가 발견된다는 점을 근거로 예전에는 대륙들이 하나로 붙어 있었다고 주장했다.
그런데 이 주장은 당시에 받아들여지지 않았다. 증거는 그럴듯했지만 무엇이 그 거대한 대륙을 움직였는지 설명하지 못했기 때문이다. 좋은 근거를 모았더라도 원인을 설명하지 못하면 인정받기 어렵다는 것을 보여 주는 사례다. 시간이 흘러 해양 바닥을 조사하고 판의 운동이 밝혀지면서 대륙이동설은 다시 인정받았다.
여기서 중요한 개념이 판이다. 지구의 표면은 여러 개의 조각으로 나뉘어 있고 이 조각들을 판이라고 한다. 판은 지각과 그 아래 맨틀의 윗부분을 합한 단단한 암석층이며, 그 아래의 무른 층 위에서 아주 느리게 움직인다.
자주 하는 오해가 둘 있다. 첫째, 대륙이 바다 위를 떠서 돌아다니는 것이 아니다. 움직이는 것은 판이고, 대륙은 판의 일부로 판과 함께 실려 움직인다. 둘째, 판과 대륙은 같은 것이 아니다. 판은 대륙뿐 아니라 해양 바닥까지 포함하므로, 지도에서 보는 대륙의 경계와 판의 경계는 일치하지 않는다.
판이 움직이면 판과 판이 만나는 경계에서 여러 일이 일어난다. 여기가 이 단원의 핵심이다. 세계에서 지진과 화산이 일어난 지역을 지도에 표시해 보면 아무 곳에나 흩어져 있지 않고 좁고 긴 띠 모양으로 모여 있다. 그리고 이 띠는 판의 경계와 거의 겹친다.
이 단계에서 잡아야 할 것은 이 분포의 관계를 지도에서 확인하는 것이다. 판의 경계에서 어떤 현상이 일어나는지는 고등학교에서 자세히 다룬다. 다만 판의 경계에서 떨어진 판 안쪽에서도 지진이 일어날 수 있고, 지진대와 화산대가 완전히 같은 선은 아니라는 점도 함께 기억해 두자.
마지막으로 지진에 대해 하나 더 정리하자. 지진은 땅속 어느 지점에서 발생해 그 흔들림이 파동의 형태로 사방으로 퍼져 나간다. 그래서 지진이 발생한 지점과 지표에서 흔들림이 느껴지는 범위는 같지 않다. 발생 지점에서 멀어질수록 흔들림은 약해진다.
이 단원 시험에서 묻는 것
학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.
- [9과09-05]대륙이동설을 이해하고, 지진과 화산이 발생하는 지역의 분포를 판의 경계와 관련지어 설명할 수 있다.
자주 하는 착각
지구계와 지권의 구조
- 지구계를 땅만 가리키는 말로 본다. 지구라는 말에서 땅을 먼저 떠올리기 때문이다. 지구계는 지권, 수권, 기권, 생물권, 그리고 우주 공간에 해당하는 외권으로 이루어지며 서로 영향을 주고받는 하나의 계다. 땅은 그중 지권에 해당한다.
- 지권의 층을 깊이만으로 나눈다고 본다. 단면 그림이 층으로 그려져 있기 때문이다. 층을 나누는 기준은 물질의 성질이다. 지각·맨틀·핵은 주로 이루는 물질이 다르고, 외핵과 내핵은 물질의 상태가 다르다.
- 맨틀이 액체 상태라고 본다. 맨틀이 대류한다는 설명 때문이다. 맨틀은 고체이며, 아주 오랜 시간에 걸쳐 천천히 흐르듯 움직인다. 고체가 느리게 대류한다는 점이 이 단원에서 자주 걸리는 지점이다.
대륙이동설과 판
- 대륙이동설이 처음부터 받아들여졌다고 본다. 지금은 정설처럼 배우기 때문이다. 베게너가 대륙이동설을 내놓았을 때는 대륙을 움직이는 힘을 설명하지 못해 받아들여지지 않았다. 나중에 판의 운동이 밝혀지며 인정받았다.
- 대륙이 바다 위를 떠다닌다고 본다. 대륙이 움직인다는 말 때문이다. 움직이는 것은 대륙이 아니라 판이다. 대륙은 판의 일부로 판과 함께 움직인다.
- 판을 대륙과 같은 것으로 본다. 지도에서 대륙 모양이 눈에 띄기 때문이다. 판은 대륙과 해양 바닥을 함께 포함하며, 판의 경계와 대륙의 경계는 일치하지 않는다.
판의 경계와 지진·화산의 분포
- 지진과 화산이 아무 곳에서나 일어난다고 본다. 뉴스에서 여러 지역이 나오기 때문이다. 지진과 화산은 판의 경계 부근에 집중되어 띠 모양으로 분포한다. 분포에 규칙이 있다는 점이 이 성취기준의 핵심이다.
- 판의 경계에서 떨어진 곳에서는 지진이 일어나지 않는다고 본다. 지진이 판의 경계에 집중된다는 것만 기억하기 때문이다. 지진은 판의 경계에 집중되지만, 경계에서 떨어진 판 안쪽에서도 일어날 수 있다. 우리나라에서도 지진이 발생하므로 판의 경계에서 멀다는 이유만으로 지진이 전혀 일어나지 않는다고 볼 수 없다.
- 지진대와 화산대를 완전히 같은 선으로 본다. 둘 다 판의 경계와 관련되어 있다는 것만 기억하기 때문이다. 지진대와 화산대의 분포는 서로 관련되지만 완전히 같지는 않다. 지도에서 두 분포를 따로 확인해야 한다.
- 지진이 일어난 지점과 그 영향이 나타나는 지점을 같은 곳으로 본다. 지진을 한 지점의 사건으로 보기 때문이다. 지진은 땅속에서 발생해 파동으로 사방에 전달되므로, 발생한 지점과 지표에서 흔들림이 관측되는 범위는 다르다.
이런 오개념, 나도 갖고 있을까?
지구계는 땅을 가리키는 말로, 지구 표면의 육지만을 의미한다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
'지구계'라는 말에서 '지구'를 들으면 땅을 먼저 떠올리기 쉬워요. 하지만 지구계는 땅에 해당하는 지권뿐 아니라 물의 영역인 수권, 공기의 영역인 기권, 생물권, 우주 공간에 해당하는 외권까지 포함해요. 실제로는 이 다섯 가지 권역이 서로 영향을 주고받으며 하나의 계를 이루고 있어요.
지권의 층(지각, 맨틀, 핵)은 이루는 물질의 성질에 따라 구분된다.정답 보기
O (맞는 설명이에요)
지권의 단면 그림이 층으로 나뉘어 그려져 있어서 단순히 깊이가 기준이라고 생각하기 쉬워요. 실제로는 지각·맨틀·핵은 이루는 물질이 서로 다르기 때문에 구분되고, 외핵과 내핵은 같은 물질이라도 상태(액체와 고체)가 다르기 때문에 구분돼요. 즉, 층을 나누는 기준은 깊이가 아니라 물질의 성질이에요.
맨틀은 액체 상태이기 때문에 대류할 수 있다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
맨틀이 대류한다는 설명을 들으면 액체처럼 흐르는 물질을 떠올리기 쉬워요. 대류는 보통 물이나 공기 같은 유체에서 일어난다고 배우기 때문이에요. 실제로는 맨틀은 고체이지만, 우리가 느끼기 어려울 만큼 아주 긴 시간 동안 천천히 움직이면서 대류가 일어나요. 고체도 충분히 긴 시간이 주어지면 흐르듯 움직일 수 있다는 점이 이 단원에서 헷갈리기 쉬운 부분이에요.
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자주 묻는 질문
교육부 고시 제2022-33호 과학탐구 교육과정 기반