지구 내핵 가설

*심심한 분은 조카나 자식과 함께 풀어보십시오. (중 3 이상)

-------------------------------------------------------

현실적 제약을 제거하고 가정된 것을 추상적인 것이라 하며, 그러한 가정에 담긴 사고 과정을 ‘추상화(abstraction)’라 한다. 추상화라는 용어는 무엇을 뺀다는 ‘abstract’에 기원을 두고 있다. 추상화 과정에 근거하여 생각할 수 있는 모형은 실제로 존재하지 않으며 만들 수 없는 것이다. 하지만 그러한 모형 중에는 실제로 존재하는 사물이나 현상을 닮은 것이 있다. 실제로 존재하는 사물이나 현상을 닮은 그러한 모형을 ‘이상화된 모형(idealized model)’이라고 한다. 이상화된 모형은 그것과 닮은 사물이나 현상을 설명하는 데 도움을 준다.

 

 

[예제 1] 위 글을 바탕으로 ‘이상화된 모형’을 정의하라.

 

 

  

[예제 2~3] 다음을 읽고 물음에 답하시오.

1930년대 초까지만 하더라도 지구의 내부는 지각, 맨틀, 핵으로 구성되어 있는 것으로 알려져 있었다. 지진파는 이러한 지구의 내부 구조를 밝히는 데 결정적 역할을 했다. 지구 부피의 압축과 팽창을 수반하는 P파(primary wave)는 기체, 액체, 고체 모두를 통과하지만, 모양의 변화를 수반하는 S파(secondary wave)는 고체만을 통과한다. S파는 유동 물질로 꽉 찬 핵을 통과할 수 없기 때문에 진원지 반대쪽 영역에서는 관측되지 않는다. S파가 관측되지 않는 영역을 ‘S파 암영대’라고 한다. P파는 고체에서 유동설 물질로 혹은 유동성 물질에서 고체로 전파될 때 안쪽으로 그 경로가 굴절된다. 이 때문에, P파가 감지되지 않는 영역도 있다. 그러한 영역을 ‘P파 암영대’라고 한다.   그러나 지진계의 발달과 함께 P파 암영대로 알려진 곳서 약한 P파가 관측되곤 했다. 특히 암영대로 알려진 곳에서 감지된 P파는 계산보다 늦게 도착했다. 이러한 사실은 1930년대 중반 무렵 많은 지진학자들에게 하나의 골칫거리였다. 여러 가설들이 제안되었다. 덴마크 코펜하겐(Copenhagen) 지진관측소의 여성 과학자 레만(I. Lehmann)은 대범한 가설을 제안했다. 지구 핵 내부에 또 다른 고체 덩어리의 핵이 있다는 것이다. 대학에서 측지학을 전공한 레만은 맨틀을 지나는 P파의 평균 속도를 초당 10km로, 그리고 핵을 지나는 평균 속도를 초당 8km로 잡았다. 그녀는 과감히 P파의 전달 경로를 빛의 경로처럼 취급했다.   레만은 지구 핵 내부에 고체 상태의 또 다른 핵이 있다는 대범한 가설을 세웠다. 레만의 가설이 정확하다면, 지구는 핵은 외핵과 내핵으로 구성되어 있는 것이다. 레만은 암영대로 알려진 곳에서 관측된 P파가 지구 내핵의 경계면에서 반사된 것이라고 결론지었다.

 

 

[예제 2] 레만이 지구 내핵 가설을 세우는 데 도움을 준 것은 다음과 같은 이상화된 모형이었다.

 

 

 

  

위의 이상화된 모형이 어떻게 만들어졌는지, 그리고 어떤 식으로 레만의 문제를 해결해줄 수 있는지를 설명하라. (레만이 해결하려는 문제가 무엇인지를 글 속에서 찾을 수 있어야 한다.)

 

 

 

 

 

 

[예제 3] 이상화된 모형은 실재하지 않지만 문제 해결에 도움을 줄 수 있는 인지적 역할을 갖고 있다. 이러한 주장을 [예제 1]의 이상화된 모형의 정의와 레만의 지구 내핵 발견 과정을 활용하여 이끌어내 본다면?