중학교 3학년 (14-15세)

별과 우주

Stars and the Universe

별은 표면 온도에 따라 색이 달라서, 표면이 뜨거운 별은 파랗게, 상대적으로 덜 뜨거운 별은 붉게 보여요. 가로축에 표면 온도를, 세로축에 밝기를 두고 별을 찍은 그림을 H-R도라고 하는데, 태양을 포함한 대부분의 별은 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 이어지는 주계열에 모여 있어요. 별은 성운에서 태어나 주계열성으로 오래 빛나다가, 질량에 따라 백색 왜성이 되거나 초신성 폭발을 거쳐 생을 마쳐요. 아래 H-R도에서 별의 종류를 고르면 그 별들이 모인 자리가 밝게 표시되고, 두 번째 그림에는 태양만 한 별의 일생이 차례대로 놓여 있어요.

별은 어떻게 나눌까

⭐ 색을 보면 온도를 안다

①별의 색은 표면 온도에 따라 다르다

②표면 온도가 30000 K쯤인 별은 파랗고, 6000 K쯤인 태양은 노랗고, 3000 K쯤인 별은 붉다

③별을 표면 온도와 밝기로 나누어 그린 H-R도(헤르츠스프룽-러셀도)를 보면 별이 아무렇게나 흩어져 있지 않고 몇 무리로 모인다

④대부분의 별이 있는 띠가 주계열이고, 오른쪽 위에는 적색 거성, 왼쪽 아래에는 백색 왜성이 있다

별의 일생

💫 별도 태어나고 늙는다

①가스와 먼지로 된 성운이 중력으로 뭉쳐 원시별이 되고, 중심에서 수소 핵융합이 시작되면 주계열성이 된다

②별은 일생의 대부분을 주계열성으로 보내며, 태양은 약 46억 년째 이 단계에 있다

③태양만 한 별은 수소가 줄면 부풀어 적색 거성이 되고, 바깥층을 행성상 성운으로 날려 보낸 뒤 중심부가 백색 왜성으로 남는다

④태양보다 훨씬 무거운 별은 적색 초거성이 된 뒤 초신성으로 폭발하고, 중성자별이나 블랙홀을 남긴다

⑤무거운 별일수록 연료를 빨리 써서 수명이 짧다

우주는 얼마나 클까

🌌 빛으로 재는 거리

①빛이 1년 동안 가는 거리를 1광년이라 하며, 약 9.5조 km이다

②태양 다음으로 가까운 별인 프록시마 센타우리까지는 약 4.2광년이다

③우리 은하의 지름은 약 10만 광년이다

④관측할 수 있는 우주의 지름은 약 930억 광년으로 추정된다

⑤그래서 오늘 보는 먼 별빛은 그 별이 오래전에 내보낸 빛이다

정리

H-R도에서 별의 자리

주계열성: 왼쪽 위 ~ 오른쪽 아래 띠 / 적색 거성: 오른쪽 위 / 백색 왜성: 왼쪽 아래

가로축은 표면 온도(왼쪽이 높음), 세로축은 밝기(위쪽이 밝음)

별이 빛나는 까닭

수소 핵융합: 수소 원자핵 4개 → 헬륨 원자핵 1개 + 에너지

주계열성은 중심에서 수소를 헬륨으로 바꾸며 에너지를 낸다

거리의 단위

1광년 ≈ 9.46 × 10¹² km

빛이 1년 동안 가는 거리

🎯 시험에 자주 나오는 것

①H-R도에서 대부분의 별은 주계열에 있고, 태양도 주계열성이다

②표면 온도가 높을수록 파란색, 낮을수록 붉은색을 띤다

③태양만 한 별의 일생은 성운 → 원시별 → 주계열성 → 적색 거성 → 백색 왜성이다

④질량이 큰 별일수록 수명이 짧다

⑤광년은 시간이 아니라 거리의 단위이다

예제와 단원평가

예제 1

밤하늘의 별은 색이 조금씩 다르다. 파란 별과 붉은 별 가운데 표면 온도가 더 높은 것은 어느 쪽이며, 그렇게 판단하는 까닭은 무엇인가?

별의 색은 표면 온도에 따라 달라진다.

표면 온도가 높을수록 파랗게(약 30000 K), 낮을수록 붉게(약 3000 K) 보이므로 파란 별이 더 뜨겁다.

▸ 파란 별이 더 뜨겁다(파란 별 약 30000 K, 붉은 별 약 3000 K)

숯불도 처음엔 붉게, 더 뜨거워지면 노랗고 하얗게 빛난다. 별의 색과 온도도 같은 원리로 이어져 있다고 생각하면 기억하기 쉽다.

예제 2

별까지의 거리는 매우 멀어서 광년이라는 단위를 쓴다. 1광년은 무엇을 뜻하며, 태양 다음으로 가까운 별까지는 약 몇 광년인가?

1광년은 빛이 1년 동안 가는 거리로, 약 9.46 × 10¹² km이다.

태양 다음으로 가까운 별인 프록시마 센타우리까지는 약 4.2광년이다.

▸ 1광년은 빛이 1년 동안 가는 거리(약 9.46 × 10¹² km)이고, 가장 가까운 별까지는 약 4.2광년이다

프록시마 센타우리에서 오늘 도착한 빛은 약 4.2년 전에 그 별을 떠난 빛이다.

단원평가 유형

별과 우주에 대한 설명으로 옳은 것은?

①붉은 별이 파란 별보다 표면 온도가 높다

②1광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리이다

③광년은 시간을 나타내는 단위이다

④모든 별은 크기와 밝기가 똑같다

⑤태양은 적색거성으로 분류된다

▸ ② 1광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리이다

표면 온도가 높을수록 파란색이므로 파란 별이 더 뜨겁고(①X), 광년은 거리 단위다(③X).

별마다 크기와 밝기가 다르며(④X), 태양은 주계열성으로 분류된다(⑤X). 1광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리다(②O).

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마지막 수정 2026-10-17

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