■ 관측과 해석으로 완성하는 천문학 ■ 27가지 천문실험으로 진짜 천문학을 만나다 천문학 역사상 중요한 발견들을 이론으로 다루는 데 그치지 않고, 역사상 주요한 천문 실험을 재현하는 관측과 이에 따른 분석의 전 과정을 소개하는 책. 학교에 구비된 기본 장비부터 스마트폰까지, 우리 주변의 도구로 펼치는 27가지 다채로운 천문실험을 통해 천문학의 살아 있는 경험과 지식을 얻을 수 있다. 특히 수식이 필요한 해석 과정을 상세하게 안내해 천문학 전공자뿐 아니라 천문학에 관심 있는 학생과 일반인도 천문학과 우주의 비밀에 가까이 다가갈 수 있게 도와준다.

들어가며 추천사 제1장 천체 사진 촬영 1 천체망원경과 친해지기 2 DSLR 카메라를 이용한 사진 촬영 3 스마트폰을 이용한 사진 촬영 4 씨스타를 이용한 사진 촬영 5 천체 관측용 소프트웨어 제2장 Warming Up 엑셀 사용법 익히기 1 엑셀 기본 설정 2 엑셀 사용법 익히기 제3장 탐구활동 1 달의 각지름 구하기 2 달까지 거리 구하기 3 달의 공전 주기 구하기 4 달의 공전궤도 이심률 구하기 5 태양의 자전 주기 구하기 6 일식을 이용한 일반상대성 이론의 검증 7 지구의 반지름 구하기 8 지구의 공전 속도 구하기 9 목성의 질량 구하기 10 빛의 속도 측정 11-1 내행성과 외행성의 공전궤도 그리기 11-2 케플러 제1법칙 찾아내기 11-3 지구는 원 운동을 할까? 타원 운동을 할까? 11-4 케플러 제2법칙 찾아내기 11-5 엑셀을 이용한 행성의 운동 시뮬레이션 11-6 케플러 제3법칙 찾아내기 12 지구에서 태양까지의 거리 측정하기 13 61 Cygni 별의 고유 운동 14 버나드 별의 운동 15 별의 스펙트럼 탐구하기 16 플레이아데스성단의 거리와 나이 측정 17 세페이드 변광성을 이용하여 M100 은하까지의 거리 구하기 18 SN1987A까지의 거리 구하기 19 우리은하 중심의 위치 알아내기 20 우리은하의 회전 속도와 은하의 질량 21 허블의 법칙 22 퀘이사의 미스터리 부록 참고문헌 찾아보기

“이 책에 수록된 많은 탐구활동은 천문학의 역사에서 중요한 역사적 발견을 학교 현장에서 학생들과 함께 관측을 통해 알아보고자 도전한 과정의 산물입니다. 제가 생각하는 과학의 배움이란 정확한 결과를 얻는 것도 중요하지만, 그보다는 학생들 스스로 탐구 주제를 고민하고 브레인스토밍 과정을 거쳐 실험 과정을 설계하며 실험 자료를 분석하여 결과를 알아내는 활동입니다. 실험에 실패하더라도 많은 시간 고민하고 노력한 학생들의 경험은 너무나도 소중하며, 이러한 실패의 경험을 통해 뛰어난 과학자로 성장할 수 있을 것입니다.” (’들어가며’ 중에서)

천체 사진은 사람들을 매혹시키는 그 무엇이 있다. 별과 은하수가 드리워진 밤하늘을 보면 아름다움에 감탄사가 절로 나온다. 천문학자에게 천체 사진은 별과 은하 그리고 우주의 모습을 있는 그대로 담을 수 있어 체계적인 천문학 연구를 가능하게 했던 밑바탕이었다. (제1장 ‘천체 사진 촬영’ 중에서)

Excel은 일반적으로 사무용이나 계산용으로 유용한 소프트웨어이다. 그리고 우리가 관측한 자료를 분석하여 천체에 관한 물리량을 구하는 데에도 Excel이 아주 유용하게 사용될 수 있다. 앞으로 Excel을 이용하여 변수를 설정한 후 그 변수에 따라 값이 어떻게 변하는지 확인하고, 이를 그래프로 표현하여 자연의 법칙을 찾아내고자 한다. (제2장 ‘Warming Up 엑셀 사용법 익히기’ 중에서)

오랜 시간 동안 학생들에게 자연 과학을 가르치면서, 자연현상을 이해하는 최고의 방법은 과학자들처럼 직접 자연 현상을 탐구하는 것임을 확신하게 되었다. 이제부터 시작하는 활동은 그동안 천문 현상에 대해 궁금해하던 것을 어떤 방법으로 관측하고 어떻게 해석하여 결과를 도출했는지 필자의 경험을 탐구활동 형식으로 서술한 것이다. 함께 천문학의 세상으로 첫걸음을 디뎌 보자.(제3장 ‘탐구활동’ 중에서)

:: 교실에서 처음 만나는 관측 천문학 복잡한 이론 암기에서 벗어나, 학교 현장에서 쉽게 구할 수 있는 장비와 교구를 활용하여 천문 현상을 직접 관측하고 탐구하도록 친절하게 안내한다. 오랜 시간 과학 교사로서 영재 학생들과 과학 동아리 활동 등을 지도해온 저자는 학생들이 능동적으로 참여하고 이해하도록 수업을 설계해 교실 안에서 천문학적 호기심을 과학적 탐구로 발전시키는 구체적인 방법을 제시한다. :: 다채로운 천체 관찰 실험 달의 각지름 측정과 공전궤도 이심률 구하기, 지구에서 태양까지의 거리 측정, 행성의 운동 분석, 별의 스펙트럼 탐구 등 총 27가지의 흥미로운 천체 관찰 실험을 상세하게 소개한다. 각 실험은 명확한 목표와 준비물, 단계별 과정 설명, 그리고 결과 분석 방법까지 체계적으로 구성되어 있어, 독자 스스로 천문학 연구 과정을 체험하고 과학적 사고력을 키울 수 있도록 돕는다. :: 스마트폰으로 도시에서도 즐기는 관측의 묘미 시간과 장소에 구애받지 않고 누구나 쉽게 천문학의 즐거움을 맛볼 수 있도록 디지털 시대에 맞는 새로운 관측 방법을 소개한다. 빛 공해가 심한 도시에서도 스마트폰과 디지털카메라, 애플리케이션 등 간단한 도구를 잘 활용하면 달, 행성, 별 등을 관찰할 수 있다. :: 기본 수학만 알면 누구나 할 수 있는 상세한 분석 고등학교 수준의 기본적인 수학 지식만 있다면 누구나 관측 데이터를 분석하고 의미 있는 과학적 결론에 도달할 수 있도록 쉽고 자세하게 설명한다. 엑셀 활용법을 익혀 직접 데이터를 처리하고 그래프를 그리며, 천체의 운동 법칙과 물리량을 스스로 계산하고 증명하는 과정을 통해 천문학적 원리를 더욱 깊이 이해할 수 있다. :: 난이도별 모든 관측 자료 무료 제공 난이도에 따라 구분된 탐구활동은 독자가 각자의 수준과 관심에 맞게 도전하도록 도움을 준다. 또한 탐구활동에 필요한 관측 데이터 시트, 분석 템플릿, 추가 자료 및 학습 동영상 등이 전부 무료로 제공된다. 또한 저자는 독자가 궁금증이나 질문을 바로 해결할 수 있게 패들렛 질의응답 공간을 별도로 마련하였다. 독자들은 이를 활용하여 실험의 효율성을 높이고, 자신만의 탐구 보고서를 작성하는 데 도움을 받을 수 있다.