太陽系と太陽 ── 問題
基礎
- 地球型惑星と木星型惑星を比べたとき、半径・質量が大きいのはどちらですか。 （ア 地球型 イ どちらも同じ ウ 木星型 エ 水星以外の地球型）
- 次の特徴に当てはまる惑星はどれですか。 二酸化炭素の厚い大気による強い温室効果で表面が約 460 ℃ （ア 天王星 イ 水星 ウ 金星 エ 木星）
- 太陽系の惑星を太陽から近い順に並べたものはどれですか。 （ア 金星・水星・地球・火星・土星・木星・天王星・海王星 イ 水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星 ウ 水星・金星・火星・地球・木星・土星・天王星・海王星 エ 水星・地球・金星・火星・木星・土星・海王星・天王星）
- 1 天文単位（au）として正しいものはどれですか。 （ア 地球と月の距離 イ 太陽と地球の平均距離 ウ 太陽の半径 エ 光が 1 年に進む距離）
- 図は、太陽系の惑星について横軸に軌道長半径 a [au] の 3 乗、縦軸に公転周期 T [年] の 2 乗をとったグラフです。このグラフが原点を通る直線になることは、何を表していますか。 （ア 太陽に近いところほど惑星が速く動く（ケプラーの第 2 法則） イ 惑星の軌道が楕円で、太陽がその焦点にある（ケプラーの第 1 法則） ウ T² が a³ に比例する（ケプラーの第 3 法則） エ 公転周期 T が軌道長半径 a に比例する（正比例））
標準
- 太陽について、黒点が暗く見える理由はどれですか。 （ア 穴があいて内部が見えているから イ 雲がかかっているから ウ 強い磁場が対流を妨げ、周囲より温度が低い（約 4000 K）から エ 周囲より温度が高いから）
- ケプラーの第 3 法則（公転周期 T 年の 2 乗は軌道長半径 a au の 3 乗に等しい）を使う。軌道長半径が 25 au の天体の公転周期は何年ですか。
- 太陽から地球までの距離を 1.5 億 km（1 au）とする。太陽から 0.7 au の距離にある惑星までの距離は何億 km ですか。
- 太陽系の小天体や誕生について、海王星より外側を回る天体の総称と、その代表例はどれですか。 （ア 彗星。ハレー彗星 イ 衛星。タイタン ウ 太陽系外縁天体。冥王星・エリスなど エ 小惑星。イトカワ・リュウグウ）
- 金星の表面温度（約 460 ℃）が、太陽にもっと近い水星（昼側 約 430 ℃）より高い理由はどれですか。 （ア 金星のほうが自転が速いから イ 金星に火山が多いから ウ 二酸化炭素の厚い大気による温室効果 エ 金星は太陽に最も近いから）
- 太陽の核融合反応で起こっていることとして正しいものはどれですか。 （ア ヘリウムが分裂して水素になる イ 水素が酸素と結びついて燃える ウ ウランが核分裂を起こす エ 水素の原子核が融合してヘリウムになる）
- 図は、太陽系の惑星について横軸に軌道長半径 a [au] の 3 乗、縦軸に公転周期 T [年] の 2 乗をとったグラフです。太陽のまわりを軌道長半径 0.25 au で公転する天体 P の公転周期は何年ですか。
- 太陽の表面のある黒点を毎日同じ時刻に観察すると、10 日間で、太陽の中心から見て経度 120° 移動していた。黒点の動きが太陽の自転によるものとすると、この黒点の位置での太陽の自転周期は何日ですか。地球の公転の影響は考えないものとする。
- 太陽投影板に映した黒点を数日続けて観察すると、太陽の像の中央付近では円形に見えた黒点が、像のふち近くに移ると細長くつぶれた形に見えた。このことから考えられることとして最も適当なものはどれですか。 （ア 黒点は、太陽と地球の間にある小天体の影である イ 黒点は、ふちに近づくほど温度が上がって形を変える ウ 太陽は平らな円板で、黒点はふちほど縮む エ 太陽は球の形をしていて、黒点は表面にある）
- 生徒 A「金星・地球・火星はどれも岩石でできた惑星なのに、いま表面に液体の水がたくさんあるのは地球だけだね。」 生徒 B「それは、（ ）からだと考えられているよ。」 （ ）に入るものとして最も適当なものはどれですか。 （ア 金星と火星には、昔から水がまったくなかった イ 地球が、水が液体でいられる温度になる距離にある ウ 地球だけが木星型惑星で、厚い大気が水を保っている エ 地球が太陽にいちばん近く、温度が高くて水が蒸発しない）
発展
- 太陽のフレアが地球に及ぼす影響として適切でないものはどれですか。 （ア 地震の発生 イ 短波通信の障害（デリンジャー現象） ウ オーロラの活発化 エ 磁気嵐と送電網への影響）
- 原始地球の大気にあった大量の二酸化炭素が、現在 0.04% しかない理由として正しいものはどれですか。 （ア 火山がなくなり CO₂ が出なくなったから イ CO₂ が海に溶け、石灰岩として固定されたから ウ CO₂ が宇宙空間へ逃げたから エ 動物が呼吸で CO₂ を吸収したから）
- 太陽からの放射の強さは、太陽からの距離の 2 乗に反比例する。太陽から 5 au の距離にある天体が、太陽に垂直な面 1 m² あたりに受ける太陽放射は、地球（1 au）の何倍ですか。
- 太陽系の 2 つの惑星 X・Y のデータを表にした。 惑星｜赤道半径（地球 ＝ 1）｜平均密度｜自転周期 X｜3.9｜1.6 g/cm³｜約 16 時間 Y｜0.53｜3.9 g/cm³｜約 25 時間 X・Y について述べた文として最も適当なものはどれですか。 （ア X は地球型惑星で、岩石でできた固い地面と薄い大気をもつ イ Y は木星型惑星で、多くの衛星と大きな環をもつと考えられる ウ X は木星型惑星で、水素やヘリウムを主とする厚い大気をもつ エ Y は地球型惑星で、X より自転周期が短く速く回っている）
太陽系と太陽 ── 解答
基礎
- ウ 木星型 地球型（水金地火）：小さく重い（密度大）、自転が遅い、衛星少・環なし、岩石の地面。木星型（木土天海）：大きく軽い（密度小）、自転が速い、衛星多・環あり、H₂・He の大気。答え：木星型。
- ウ 金星 答え：金星。
- イ 水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星 「すいきんちかもくどってんかい」。
- イ 太陽と地球の平均距離 約 1.5 億 km、光で約 8 分 20 秒。光年（約 9.5 兆 km）は恒星の距離に使う。
- ウ T² が a³ に比例する（ケプラーの第 3 法則） 横軸 a³ と縦軸 T² が原点を通る直線 → T² ＝ (一定) × a³。太陽系では a を au、T を年で測ると T² ＝ a³。T² が a³ に比例する（ケプラーの第 3 法則）。
標準
- ウ 強い磁場が対流を妨げ、周囲より温度が低い（約 4000 K）から 光球 5800 K → 彩層 → コロナ 100 万 K。黒点は低温（磁場）、11 年周期。フレアは爆発、太陽風は粒子の流れ。エネルギー源は核融合。答え：強い磁場が対流を妨げ、周囲より温度が低い（約 4000 K）から。
- 125 T² ＝ 25³ ＝ 15625、T ＝ √15625 ＝ 125 年。
- 1.05 1 au ＝ 1.5 億 km なので 0.7 × 1.5 ＝ 1.05 億 km。
- ウ 太陽系外縁天体。冥王星・エリスなど 答え：太陽系外縁天体。冥王星・エリスなど。
- ウ 二酸化炭素の厚い大気による温室効果 金星は二酸化炭素の厚い大気（約 90 気圧）をもつ。温室効果が暴走した例として、地球の温暖化を考える上でも重要。
- エ 水素の原子核が融合してヘリウムになる 水素原子核 4 個がヘリウム原子核 1 個になり、減った質量がエネルギーに変わる（E ＝ mc²）。太陽は毎秒約 4×10²⁶ J を放出。
- 0.125 ケプラーの第 3 法則 T² ＝ a³ より T² ＝ 0.25³ ＝ 1/64、T ＝ 0.125 年。
- 30 10 日で 120° 回るので、360° 回るのにかかる日数は 10 × 360 ÷ 120 ＝ 30 日（日数と回る角度は比例する）。
- エ 太陽は球の形をしていて、黒点は表面にある 球の表面にある円形の模様は、ふちに近い所では斜めから見ることになるので細長くつぶれて見える。太陽が球形で、黒点が表面にあることが分かる。
- イ 地球が、水が液体でいられる温度になる距離にある 恒星からの距離がほどよく、表面に液体の水が存在できる範囲をハビタブルゾーンという。太陽系では地球付近で、金星は近すぎ、火星はやや遠い。火星にはかつて水が流れた跡がある。
発展
- ア 地震の発生 フレアの X 線・粒子は電離層・磁気圏・人工衛星に影響する。地球内部の地震とは無関係。
- イ CO₂ が海に溶け、石灰岩として固定されたから 海ができると CO₂ が海水に溶け、カルシウムと結びついて石灰岩として固定された。その後、光合成生物が O₂ を増やした。金星は海ができなかったため CO₂ が残った。
- 0.04 距離が地球の 5 倍なので、受ける放射は 1 ÷ 5² ＝ 0.04 倍。
- ウ X は木星型惑星で、水素やヘリウムを主とする厚い大気をもつ X は大きく密度が小さく、自転が速いので木星型惑星（データは海王星）。Y は小さく密度が大きいので地球型惑星（データは火星）で、自転周期は X より長い。
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/daigaku/science/eb-07/test/ ／ 問題は毎回の表示で数が変わります。印刷したものはその一例です。
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