지구과학Ⅰ›우주

우주 팽창과 빅뱅

Expanding Universe & Big Bang

우주는 팽창하고 있다
🎈 풍선 비유
①풍선 표면에 점을 찍고 불면 — 모든 점이 서로 멀어집니다
②어느 점에서 보더라도 나머지가 멀어지는 것처럼 보입니다
③이것이 바로 우주 팽창! 공간 자체가 늘어나는 것입니다
우주 팽창 시각화
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💡 핵심 관찰
①스케일 팩터를 키우면 모든 은하가 관찰자에서 멀어집니다
②멀리 있는 은하일수록 더 빠르게 멀어집니다 (화살표 길이)
③이것이 허블 법칙의 핵심: 거리에 비례하는 후퇴 속도
허블 법칙
허블 법칙
v = H₀d
후퇴 속도(v) = 허블 상수(H₀) × 거리(d) — 멀수록 빠르게 후퇴
적색 편이
z = Δλ / λ₀ = v / c
멀어지는 은하의 빛 → 파장이 길어짐 (적색 편이) → 후퇴 속도 측정
🔴 적색 편이로 거리 측정
①다가오는 구급차 사이렌: 높은 소리 → 낮은 소리 (도플러 효과)
②멀어지는 은하의 빛도 마찬가지 — 파장이 늘어나 빨갛게 보임
③적색 편이가 클수록 빠르게 후퇴 → 더 먼 은하
빅뱅 우주론
빅뱅 우주론 핵심
약 138억 년 전, 초고온·초고밀도의 한 점에서 대폭발 → 팽창 중
빅뱅 이후 우주가 팽창하면서 식어감 → 현재의 우주
빅뱅의 3대 증거
① 허블 법칙 (우주 팽창) ② 우주 배경 복사 (2.7K) ③ 수소:헬륨 = 3:1
이 세 가지 관측 결과는 빅뱅 이론으로만 설명 가능
📡 우주 배경 복사 (CMB)
①빅뱅 후 약 38만 년 — 우주가 충분히 식어 빛이 직진할 수 있게 됨
②이때의 빛이 우주 팽창으로 마이크로파가 되어 전 방향에서 관측됨
③온도: 약 2.7K — 1965년 펜지아스와 윌슨이 우연히 발견
총정리
우주 팽창과 빅뱅 핵심
v = H₀d (허블 법칙) / 빅뱅 → 팽창 → 현재 우주
적색 편이로 후퇴 속도 측정, 거리와 비례 → 우주 팽창의 증거
🎯 시험 포인트
①허블 법칙: v = H₀d — 후퇴 속도는 거리에 비례
②적색 편이: 멀어지는 은하 → 파장 증가 (빨간쪽으로 이동)
③빅뱅 증거 3가지: 우주 팽창, 우주 배경 복사(2.7K), 수소:헬륨 ≈ 3:1
④우주 배경 복사: 빅뱅 후 38만 년 빛, 전 방향에서 균일하게 관측
⑤우주 나이: 약 138억 년 (허블 상수로부터 추정)