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"지구의 나이는 얼마일까" "우주에는 끝이 있을까" 이런 궁금증을 풀어가는 가운데 지학공부는 점점 쉽고 재미있어 진다

지구 과학(Earth Science)이란 지구와 그 주위의 환경을 대상으로 하여 오랜 시간과 넓은 공간에 걸쳐 일어나는 자연현상을 탐구하는 기초 과학이다. 지구 과학은 가장 오랜 역사를 가진 학문으로서 인류가 가장 큰 관심을 가져왔던 문제들 즉, 하늘 땅 바다를 대상으로 하는 학문이다.

지구과학이란 무엇인가

그러나 이러한 지구 과학적 자연 현상들은 너무나 우리에게 친숙해져 있기 때문에 그다지 특별한 관심을 끌지 않는 경우가 많다. 또한 이들 현상 중에는 지역적으로는 달라 보이지만 거시적으로는 여러 국지적 현상들이 서로 밀접하게 연관되어 있다는 것과, 또 자연에는 긴 시간에 걸친 주기적 현상이 많다는 사실도 잘 이해하지 못하는 경우가 많다. 따라서 지구 과학적 자연 현상을 올바르게 이해하기 위해서는 실험실에서 다루는 것과 같이 제한된 시공간에서 일어나는 현상의 탐구 뿐만 아니라, 자연이란 넓은 공간에서 일어나는 현상을 이해하고 그 탐구 방법을 알아야 한다.

이러한 지구 과학적 자연 현상의 탐구 분야는 오늘날 지구 물리학, 지질학, 해양학, 기상학 및 천문학의 5개 분야로 되어 있으며 이들 분야는 탐구와 연구 대상에 따라 세분화 되어 있다. 이들 5개 지구 과학의 분야에서 다루는 주요 학문 내용을 살펴 보면 다음과 같다.

●지구 물리학 분야 : 주로 지구 자체의 물리, 화학적 성질을 연구하는 분야로 지진, 화산, 지구 자기, 중력, 지각과 지구 내부 구조 등을 연구한다.
●지질학 분야 : 주로 지각의 구성 물질, 구조, 형성 원인 및 지구의 역사 등을 연구한다.
●해양학 분야 : 주로 바다에 대한 물리적 화학적 생물학적 현상들을 연구하며 해저 지형 및 지질 등도 탐사 연구한다.
●기상학 분야 : 대기의 운동과 그 요인, 기상 변화에 관계되는 열과 날씨의 변화 현상, 그리고 기후 변화의 요인 및 현상 등을 연구한다.
●천문학 분야 : 지구 자체의 운동을 포함하여 천체의 위치와 운동 그리고 천체와 우주의 물리, 화학적 성질을 관측하고 연구한다.

이상에서 살펴본 지구 과학의 5개분야는 모두 물리학 화학 및 생물학과도 밀접한 연관을 갖고 있다. 따라서 지구과학은 이들 분야들을 바탕으로 지구와 우주의 자연 현상을 종합적으로 분석하고 연구하는 일종의 '종합 과학'의 성질을 띠고 있다고 볼 수 있다. 여기서 지구 과학만이 갖는 독특한 특성을 살펴보면 다음과 같다.

① 지구 과학은 지구를 중심으로한 자연계에서 생물과 무생물간의 상호 관련성을 중요시한다.
② 지구 과학이 취급하는 시간적 범위는 '우주의 탄생에서 오늘날까지, 그리고 우주의 미래까지'이다.
③ 지구 과학이 취급하는 공간적 범위는 '지구의 중심에서 우주의 끝까지'이다.
④ 지구 과학은 시간과 공간 속에서 역사적인 흐름을 가지고 우주와 지구 및 생명이 진화해 왔음을 시사한다.
⑤ 지구 과학은 환경보존의 중요성을 강조한다.

자연에 대한 호기심에서 출발하라

고등학교에서 배우는 지구 과학은 지구 물리학 지질학 해양학 기상학 및 천문학의 5개 분야로 뚜렷하게 구분되어 있지는 않지만 전체적으로는 5개 분야의 내용이 모두 포함되어 있다.

따라서 학생들은 특별히 어떤 분야의 내용인가를 구별하여 공부할 필요는 없고 매일같이 보고 느끼는 자연 현상을 조금만 과학적으로 분석하고 해석할 수 있는 능력만 기르면 되는 것이다.

따라서 각 단원별로 다음과 같은 의문점만 갖고 그에 대한 해답을 찾는다면 아주 쉽게 지구 과학을 공부 할수 있을 것이다.

□ 행성으로서의 지구
·지구의 모양은 공처럼 둥글다고 하는데 우리는 어떻게 그것을 알 수 있을까? 또 지구의 크기는 어떻게 알 수 있을까?
· 우리가 살고 있는 지구 표면에는 흙과 암석이 있는데 땅속 깊은 곳도 그럴까? 그러고 지구 중심부는 어떻게 생겼으며 그것은 어떻게 알 수 있을까?
· 우리 나라에서는 지진이 별로 안일어나는데 이웃 일본에서는 자주 일어나는 이유는 무엇일까?
·지구에 밤과 낮이 생기는 이유는 무엇이며 왜 계절 변화가 생길까?
· 우리는 매일 같이 바쁜 시간 속에서 생활하는데 도대체 시간이란 무엇이고 어떻게 정한 것일까?

□ 대기와 해양의 변화
·지구상의 생명체가 살아가는데 필요한 에너지의 근원은 무엇인가?
·공기는 왜 움직이며, 바람은 왜 불까?
·어째서 비나 눈이 내리며 일기 예보는 어떻게 하는 것일까?
·한없이 넓은 바닷속에는 무엇이 들어 있고 바닷물은 왜 움직일까?
·바다 밑의 지형은 어떻게 생겼고 나도 한 번 들어가 볼 수 없을까?
·어째서 바닷물은 달만 따라다니며 밀려왔다 밀려나갔다 할까?

□ 지각의 변화
·지구 표면에는 어째서 높은 산과 낮은 평지가 있을까?
·우리가 뛰어노는 운동장의 흙과 모래는 어떻게해서 생겨났으며, 이 돌맹이는 어디서 굴러온 것일까?
·시원한 계곡의 바위 덩어리, 도로변 절벽에 쌓여 있는 지층은 어떻게해서 생겨난 것일까?
·어째서 우리 나라의 동해안에는 절벽이 많고 해안선도 거의 일직선인데 서해안과 남해안에는 섬도 많고 해안선이 그렇게 복잡할까?
·세계의 지붕이라고 불리우는 히말라야 산맥은 어떻게해서 생겨난 것일까? 그리고 아메리카의 록키 산맥과 안데스 산맥은?
·왜 화산과 지진은 태평양을 둘러싼 대륙의 변두리에서 많이 발생하는 것일까?

□ 지구의 역사
·우리 지구의 나이는 얼마나 되었을까? 또 그것을 어떻게 아는 것일까?
·지구의 역사는 무엇으로 알 수 있을까? 인류에 대한 역사책처럼 지구에 대한 역사책은 없을까?
·암석속의 나뭇잎이나 풀잎 모양, 그리고 동물 모양의 흔적은 어떻게 해서 생겨난 것일까?
·오랜 옛날에는 어떤 생물들이 어디서 어떻게 살았을까? 그리고 그것을 어떻게 알 수 있을까?
·우리 나라에서도 공룡의 뼈와 발자국이 발견되었다는데 그것으로 우리가 알 수 있는 것은 무엇일까?
·옛날에는 빙하 시대가 있었다고 하는데 언제였을까? 빙하 시대에는 얼마나 얼음으로 덮였을까? 앞으로 또 빙하시대가 올까? 온다면 우리 인류는 어떻게 되는 것일까?

□ 우주의 탐구
·태양계에는 행성이 몇 개나 있고 태양에서 얼마나 떨어져 있을까? 그리고 우리 지구의 달처럼 다른 행성에도 달이 있을까?
·금성을 왜 샛별이라 하며 새벽녘과 저녁녘에만 보이는 것일까?
·정말 멋지고 신비롭게 보이는 토성의 고리는 무엇일까? 레코드판일까?
·어떻게해서 행성들이 태양 둘레를 돌고 있다는 것을 알아냈을까?
·왜 가끔 신비하게도 혜성이 나타났다 어디로 사라지는 것일까?
·왜 별똥별(유성)이 떨어지며 그것에 혹시 사람이 맞아서 다치지 않을까?
·매일처럼 뜨고 지는 태양의 정체는 과연 무엇일까? 어째서 그토록 뜨거울까?
·밤하늘에 수없이 반짝이는 별들은 얼마나 멀리 있을까? 또 얼마나 밝고 어두울까? 나의 별자리는 어떤 것으로 정할까?
·별의 크기는 얼마만하고 온도는 태양보다 높을까, 낮을까? 왜 별들은 빨갛고 노랗고 파랗고 또는 하얀 색으로 보일까?
·별과 별자리는 항상 그대로 있는 것일까?
·은하수(미리내, milky way)는 정말 하늘에 있는 강일까?
·태양계가 속해 있는 우리 은하는 크기가 어느 정도이며 그 모양은 어떠할까? 그리고 별들은 몇 개나 될까?
·우주에는 우리 은하와 같은 은하들이 얼마나 있을까?
·우주의 크기는 어느 정도이고 과연 끝이 있을까? 그리고 우주의 나이는 얼마나 되었을까?
·우주의 미래는 어떻게 될까?

이상에서 열거한 평범한 의문들이 곧 지구 과학에서 취급하는 것들이다. 이들 의문점들에 좀더 과학적으로 타당한 해답을 말하기 위해 학생들은 지구 과학을 공부하는 것이다.
자 이제 지구 과학이 무엇이고 지구과학적 문제들이 무엇인지를 알았으니 좀더 관심을 갖고 재미 있게 공부해 보도록 하자.