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センター試験二日目（今年は1月20日(日)）の理科・地学のうち天文関係の解答編です。
問題は、次の予備校サイトToshin.comから手打ちで写していますが、図や画像はどうしようもないので、無理やり文章にしています。
https://www.toshin.com/center/
図を見たい方は、予備校サイトの「センター試験２日目解答→理科２地学→問題」をご覧ください。
・理科１ 地学基礎
第1問 地球に関する次の問（Ａ〜Ｃ）に答えよ。
Ａ 地球の形状と活動に関する次の問い（問１〜３）に答えよ。
問１ 地球が球形であることは、いくつかの経験的事実から知られる。その例として適当でないものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
(1) 月食のときに月に映る地球の影が円形である。
(2) 船で沖合から陸地へ向かうと、高い山の山頂から見えてくる。
(3) 北極星の高度が北から南へ行くほど低くなる。
(4) 岬の先端から海を見渡すと、水平線が丸く見える。
答 (1)〜(3)は正。
地上から見たとき水平線が丸く見えるのは目の錯覚なので、(4)は誤。
したがって、正解は(4)です。（これだけ予備校サイトの解説に頼りました。）
Ｂ 地球の歴史に関する次の問い（問４〜６）に答えよ。
問５ 次の文章中の「ア」に入れる語と下線部のできごとの証拠となる化石の組合せとして最も適当なものを、下の(1)〜(6)のうちから一つ選べ。
地球の原始大気は、水蒸気と「ア」が主成分であったが、原生代初期にはシアノバクテリアによる光合成の結果、大気中に酸素が放出された。古生代になると、さらに酸素濃度が上昇し、大気中にオゾン層が形成された。これにより地表に届く紫外線が大幅に減少して、生物が陸上に進出できたと考えられている。
. 「ア」 下線部のできごとの証拠となる化石
(1) メタン 三葉虫
(2) メタン ロボク
(3) 二酸化炭素 クックソニア
(4) 二酸化炭素 三葉虫
(5) アンモニア ロボク
(6) アンモニア クックソニア
答 地球の原始大気の主成分は、水蒸気と二酸化炭素です。
三葉虫は古生代を通して海中で繁栄した節足動物。ロボクは漢字では蘆木と書き古生代石炭紀の陸上で栄えた高さ80ｃｍくらいの木、クックソニアは古生代シルル紀からデボン紀にかけて栄えた高さ数ｃｍの最初期の植物です。
したがって、正解は二酸化炭素とクックソニアの組合せである(3)です。
第３問 恒星の誕生と宇宙の進化に関する高校生のムサシさんと大学院生のサクラさんの次の会話文を読み、下の問い(問１〜３)に答えよ。
ムサシ：この前、ハワイに行ったんだって？
サクラ：ハワイ島にある天文台で、星の誕生現場を観測してきたんだ。
ムサシ：星は生まれたり死んだりするんだね。太陽はどうやって誕生したの？
サクラ：「ア」中の密度が特に高い場所で「イ」、原始星として誕生したんだよ。
ムサシ：その後どうなったの？
サクラ：やがて今の太陽のように安定した状態になったのだけど、今から約「ウ」年後には寿命が尽きるの。寿命が尽きるまでに(a) いろいろな元素がつくられるわ。(b) 宇宙誕生から今まで、星や元素の誕生が繰り返されているんだよ。
ムサシ：いつか、ハワイの天文台で観測して、元素の起源について調べてみたいなぁ。
問１ 上の会話文中の「ア」〜「ウ」に入れる語句の組合せとして最も適当なものを、次の(1)〜(6)のうちから一つ選べ。
. 「ア」 「イ」 「ウ」 .
(1) 惑星状星雲 微惑星が互いの重力で衝突・合体し 5000万
(2) 惑星状星雲 ガスが自分の重力で収縮し 5億
(3) 惑星状星雲 微惑星が互いの重力で衝突・合体し 50億
(4) 星間雲 ガスが自分の重力で収縮し 5000万
(5) 星間雲 微惑星が互いの重力で衝突・合体し 5億
(6) 星間雲 ガスが自分の重力で収縮し 50億
答 太陽のような恒星は、「星間雲」中の密度が特に高い場所で「ガスが自分の重力で収縮し」、原始星として誕生しました。
また、太陽の寿命は約100億年で、すでに半分ほど経過し、残りの寿命は約50億年です。
したがって、正解は「星間雲」、「ガスが自分の重力で収縮し」、「50億」の組合せである(6)です。
問２ 前ページの会話文中の下線部(a)に関連して、元素の起源について述べた次の文ａ・ｂの正誤の組合せとして最も適当なものを、下の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
ａ ヘリウムは、すべてビッグバンの直後につくられた。
ｂ 太陽が赤色巨星となったのち、その中心部では核融合により炭素がつくられる。
ａ ｂ .
(1) 正 正
(2) 正 誤
(3) 誤 正
(4) 誤 誤
答 ヘリウムはビッグバン直後以外に恒星の内部で水素の核融合によってもつくられるので、ａは誤。
太陽が赤色巨星となった後、その中心部ではヘリウムの核融合により炭素がつくられるので、ｂは正。
したがって、正解は誤正の組合せである(3)です。
問３ 前ページの会話文中の下線部(b)に関連して、宇宙が誕生してから現在までに起こった現象について述べた文として最も適当なものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
(1) 宇宙誕生の数分後には、陽子や中性子は存在していた。
(2) 宇宙誕生の数日後に宇宙の晴れ上がりが起きた。
(3) 宇宙誕生の数十億年後に、最初の恒星が誕生した。
(4) 宇宙誕生の約50億年後に太陽系が誕生した。
答 宇宙誕生の数分後にはクォークが合体して陽子や中性子ができていたので、(1)は正。
宇宙の晴れ上がりは宇宙誕生から約38万年後なので、(2)は誤。
最初の恒星が誕生したのは宇宙誕生の数億年後なので、(3)は誤。
太陽系が誕生したのは今から約46億年前なので、(4)は誤。
したがって、正解は(1)です。
・理科２ 地学
第1問
地球に関する次の問い（Ａ・Ｂ）に答えよ。
Ａ 地球の自転と内部構造に関する次の問い（問１〜３）に答えよ。
問１ 地球は、北極と南極を結ぶ軸の周りを自転している。その周期は、遠方の恒星を基準として求められる。現在の地球の自転の向きと周期の組合せとして最も適当なものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
. 向き(北極側から見て) 周期 .
(1) 反時計回り 23時間56分
(2) 反時計回り 24時間00分
(3) 時計回り 23時間56分
(4) 時計回り 24時間00分
答 地球は北極側から見て反時計回りに回転しており、その周期は23時間56分なので、正解は(1)です。
第２問
地質と岩石に関する次の問い（Ａ〜Ｃ）に答えよ。
Ｂ 地史に関する次の問い（問４・問５）に答えよ。
問４ 生物の絶滅とそのおもな原因について述べた次の文ａ・ｂの正誤の組合せとして最も適当なものを下の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
ａ 白亜紀末には恐竜やアンモナイトなど多くの生物が絶滅し、そのおもな原因は巨大隕石（いんせき）衝突による環境変化であると考えられている。
ｂ ペルム紀末にはフズリナ（紡錘虫（ぼうすいちゅう））や三葉虫など多くの生物が絶滅し、そのおもな原因は全球凍結による環境変化であると考えられている。
. ａ ｂ .
(1) 正 正
(2) 正 誤
(3) 誤 正
(4) 誤 誤
答 中生代白亜紀末の大絶滅の原因は、巨大隕石衝突による環境変化と考えられているので、ａは正。
全球凍結はカンブリア紀より前に数回起こっているが、それ以降は起こっていないので、ｂは誤。
したがって、正解は正誤の組合せである(2)です。
第３問
大気と海洋に関する次の問い（Ａ・Ｂ）に答えよ。
Ａ 地球と金星、火星の大気に関するトラさんとヒコくんの次の会話文を読み、下の問い（問１〜３）に答えよ。
トラさん：地球と金星、火星の大気の違いを知っているかい？
ヒコくん：はい。地球の大気の主成分は窒素と酸素ですが、金星と火星の大気の主成分は「ア」であり、酸素はほとんど含まれません。また地表の気圧は、金星では地球の約90倍、火星では約100分の1です。
トラさん：それぞれの惑星の気温の鉛直分布について考えてみよう。まず地球はどうかな？
ヒコくん：地球の場合、対流圏と(a) 中間圏では上空ほど気温が低くなり、成層圏と(b) 熱圏では上空ほど気温が高くなります。
トラさん：よく知っているね。成層圏で上空ほど気温が高くなるのは、オゾン層が存在するからだね。では、大気に酸素がほとんどない(c) 金星と火星の気温の鉛直分布はどうなっているのかな？
問１ 上の会話文中の「ア」に入れる語として最も適当なものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
(1) 水 素 (2) ヘリウム (3) メタン (4) 二酸化炭素
答 金星と火星は、気圧はまったく異なるものの、大気の主成分が二酸化炭素であるという点で共通しています。
したがって、正解は(4)です。
問２ 地球の大気に関して、全ページの会話文中の下線部(a)および下線部(b)について、それぞれ述べた次の文ａ・ｂの正誤の組合せとして最も適当なものを、下の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
ａ 中間圏では、太陽活動の影響によりオーロラが発生しやすい。
ｂ 熱圏では、成層圏と同様、オゾン層の存在により上空ほど気温が高い。
. ａ ｂ .
(1) 正 正
(2) 正 誤
(3) 誤 正
(4) 誤 誤
答 オーロラは主に中間圏より上の熱圏で発生するので、ａは誤。
熱圏では上空ほど気温が高いが、それはオゾン層の存在によるものではなく太陽からの短波長の電磁波などによるものなので、ｂは誤。
したがって、正解は誤誤の組合せである(4)です。
問３ 126ページの会話文中の下線部(c)について、金星と火星の気温の鉛直分布は、次のグラフａ〜ｄのうちそれぞれどれか。その組合せとして最も適当なものを、下の(1)〜(8)のうちから一つ選べ。ただし、グラフの縦軸は高度に対応しており、グラフ中の黒丸は惑星表面における値を表している。
（グラフを言葉で描写する。縦軸は高度の代理変数である気圧(hPa)であり、目盛は対数目盛で、上に行くほど小さくなる。一番下から105、次が103、さらに101、10−1、10−3、10−5と続き、一番上は10−7。横軸は気温(Ｋ)で、目盛は一番左が100で右に行くほど100刻みに増加し、一番右は700。）
大雑把にいって、ａとｃは「く」の字形、ｂとｄは「Ｗ」を時計回りに90°回転させた形をしている。また、ａとｂは気温の変化（左右の動き）が大きく、ｃとｄは小さい。
以下、頂点の値を上から順に並べる。
ａ 10−7hPa、300Ｋ
10−1hPa、100K近く
105hPa、700Ｋ強
ｂ 10−7hPa、700Ｋ
10−4hPa、150Ｋ
1hPa、650Ｋ
103hPa、200Ｋ強
105hPa、700Ｋ
ｃ 10−7hPa、200Ｋ
10−1〜10−5hPa、100Ｋ強
10hPa、200Ｋ
ｄ 10−7hPa、200Ｋ
10−5hPa、100Ｋ
10−2hPa、200Ｋ
1hPa、100Ｋ
10hPa、200Ｋ
. 金星 火星 .
(1) ａ ｃ
(2) ａ ｄ
(3) ｂ ｃ
(4) ｂ ｄ
(5) ｃ ａ
(6) ｃ ｂ
(7) ｄ ａ
(8) ｄ ｂ
答 金星の地表面の気圧は約105hPa、気温は約700K、オゾン層がないため成層圏に当たる部分はないので、ａが金星のグラフです。
火星の地表面の気圧は約10hPa、気温は約200Ｋ、オゾン層がないため成層圏に当たる部分はないので、ｃが火星のグラフです。
したがって、正解はａｃの組合せである(1)です。
第4問
宇宙に関する次の問い（Ａ・Ｂ）に答えよ。
Ａ 天体とその進化に関する次の文章を詠み、下の問い（問１〜５）に答えよ。
太陽系は、恒星である太陽と、8つの惑星をはじめとする小さな天体などからなる。惑星などの小さな天体の全質量は太陽系全体の質量の「ア」である。これらの小さな天体は、数は多いが、質量が小さく、恒星のように自ら光ることはない。一方、太陽をはじめとする恒星は、その一生の大半を(a) 主系列星として過ごす。主系列星は「イ」の核融合によってエネルギーを生じている。また主系列星は、中心部で燃料となる「イ」の大部分が消費されると、半径の大きな赤色巨星へと膨張したあと、(b) その質量により異なる末期を迎える。
問１ 上の文章中の「ア」・「イ」に入れる語の組合せとして最も適当なものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
. ア イ .
(1) １％以下 酸素
(2) １％以下 水素
(3) 約5％ 酸素
(4) 約5％ 水素
答 木星の質量は太陽の0.1％程度であり、太陽系における太陽と木星以外の天体の質量を全部足し合わせても木星質量に及ばないので、アは「１％以下」です。
主系列星は水素の核融合によってエネルギーを生じているので、イは「水素」です。
したがって、正解は「１％以下」と「水素」の組合せである(2)です。
問２ 前ページの文章中の下線部(a)について述べた次の文ａ・ｂの正誤の組合せとして最も適当なものを、下の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
ａ 質量の大きい主系列星ほど、核融合反応の燃料が多く寿命が長い。
ｂ 質量の小さい主系列星ほど、光度が小さく赤い色を示す。
. ａ ｂ .
(1) 正 正
(2) 正 誤
(3) 誤 正
(4) 誤 誤
答 質量の大きい主系列星ほど燃料は多いが、それ以上に反応が速く進むため寿命が短いので、ａは誤。
質量の小さい主系列星ほど、光度が小さく赤い色を示すので、ｂは正。
したがって、正解は誤正の組合せである(3)です。
問３ 前ページの文章中の下線部(b)に関連して、恒星の質量が太陽の約８倍以上のとき、その一生の末期に起こる現象およびその結果として残される天体について述べた文として最も適当なものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
(1) 超新星爆発を起こし、中性子星あるいはブラックホールを残す。
(2) 超新星爆発を起こし、白色矮星（はくしょくわいせい）を残す。
(3) 惑星状星雲を形成し、中性子星あるいはブラックホールを残す。
(4) 惑星状星雲を形成し、白色矮星を残す。
答 太陽質量の約８倍以上の恒星は、末期に超新星爆発を起こし、中性子星あるいはブラックホールを残します。
したがって、正解は(1)です。
ちなみに、太陽質量の約８倍未満の恒星は、末期に惑星状星雲を形成し、白色矮星を残します。
問４ 恒星の半径は、その光度と表面温度をもとに、シュテファン・ボルツマンの法則を用いて推定できる。その推定をもとに導いた恒星の半径が一定の線（破線）を、ヘルツシュプルング・ラッセル図（ＨＲ図）上に描き入れたものとして最も適当なものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。ただし、図中の実線は主系列星の分布を表し、破線上の枠内の数値は太陽を１とした半径を示すものとする。
（４つの図を文章で描写する。４つとも、縦軸が絶対等級（等）で、目盛は下から10.0、5.0、0、−5.0と上に行くほど明るい。横軸はスペクトル型で、左から右へB0，A0，F0，G0，K0，M0となっている。主系列星の分布を表す実線は左上から右下がりの曲線を描き、B0で−5.0等くらいで、M0では10.0等よりも下になっている。）
(1) 下から順に0.1、1、10、100という4本の破線が描かれ、それぞれの間隔は5等級で、実線より緩い右下がりの曲線になっている。
(2) 下から順に0.01、1、100という3本の破線が描かれ、それぞれの間隔は5等級で、実線より緩い右下がりの曲線になっている。
(3) 下から順に0.1、1、10、100という4本の破線が描かれ、それぞれの間隔は5等級で、実線とは逆の緩い右上がりの曲線になっている。
(4) 下から順に0.01、1、100という3本の破線が描かれ、それぞれの間隔は5等級で、実線とは逆の緩い右上がりの曲線になっている。
答 シュテファン・ボルツマンの法則とは、「黒体表面の単位面積から単位時間に放射される電磁波のエネルギー総量は、その絶対温度の4乗に比例する」。
恒星の光度は単位面積当たりの放射エネルギー×表面積に比例し、表面積は半径の2乗に比例します。
したがって、恒星の光度は、表面の絶対温度の4乗と半径の2乗に比例します。
光度5等級の違いは100倍です。（1等級の違いは100の5乗根≒2.5）
ＨＲ図の横軸は、左ほど表面温度が高く、右ほど表面温度が低くなっています。
半径一定の恒星は、表面温度が高い（左）ほど光度が高く、表面温度が低い（右）ほど光度が低いので、右下がりの曲線となるはずです。
また、5等級の違いは光度100倍に相当しますが、半径では10倍に相当します。
したがって、正解は破線が右下がりで5等級の違いが半径の10倍に相当する(1)です。
問５ ブラックホールが関係する天体について述べた文として誤っているものを次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
(1) クェーサーの活動は、巨大ブラックホールにガスが落ち込むことによると考えられている。
(2) 銀河系の中心には、巨大ブラックホールがあることが確実視されている。
(3) 強いＸ線を放射する天体には、ブラックホールを伴うものがある。
(4) かに星雲の中心には、ブラックホールがあると推定されている。
答 (1)〜(3)は正。
かに星雲の中心にはかにパルサーがあり、パルサーは中性子星なので、(4)は誤。
したがって、正解は(4)です。
Ｂ 銀河系に関する次の文章を読み、下の問い（問６〜８）に答えよ。
銀河系の円盤部に存在する天体は、銀河系の中心（銀河中心）のまわりを、ほぼ円軌道を描いて公転している。次の図１は、銀河中心からの距離と銀河回転の速さの関係を表している。銀河中心から４万光年の距離にある天体が１周する時間（回転周期）は約「ウ」年である。万有引力およびケプラーの法則を使って回転周期から求められる銀河系の質量は、光や電波の観測をもとに導き出される銀河系内の天体の総質量より「エ」ことから、「オ」の存在が推定されている。
（上の文章の下に「図１ 銀河中心からの距離と銀河回転の関係」というグラフがあり、縦軸は銀河回転の速さ（km/s）で、目盛は下から順に0（原点）、100、200、300まで、横軸は銀河中心からの距離（万光年）で、目盛は左から順に0（原点）から1、2、3、4、5までとなっている。グラフの曲線は大部分の距離において銀河回転の速さ200km/s前後でほぼ一定（水平）となっている。）
問６ 上の文章中の「ウ」に入れる数値として最も適当なものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。ただし、１光年は1013km，1年は3×107秒とする。
(1) 400万 (2) 4000万 (3) 4億 (4) 40億
答 銀河中心から4万光年の距離にある天体の円軌道の長さを分子、回転速度を分母として、単位をｋｍと年に合わせて割り算すると、
2×π ×4×104 ×1013 ／ (200 ×3×107) ≒ 3.14×4×108／3
≒ 4×108
したがって、正解は4億年の(3)です。
問７ 前ページの文章中の「エ」・「オ」に入れる語の組合せとして最も適当なものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
. エ オ .
(1) 大きい 暗黒エネルギー(ダークエネルギー)
(2) 大きい 暗黒物質(ダークマター)
(3) 小さい 暗黒エネルギー(ダークエネルギー)
(4) 小さい 暗黒物質(ダークマター)
答 「万有引力およびケプラーの法則を使って回転周期から求められる銀河系の質量は、光や電波の観測をもとに導き出される銀河系内の天体の総質量より「大きい」ことから、「暗黒物質」の存在が推定されている」ので、正解は「大きい」と「暗黒物質」の組合せである(2)です。
問８ 銀河系および銀河について述べた文として最も適当なものを、次の(1)〜(4)のうちから一つ選べ。
(1) 宇宙の晴れ上がりと同時に、多くの銀河が誕生したと考えられている。
(2) 銀河系は、アンドロメダ銀河や質量の小さい銀河とともに、ボイドと呼ばれる構造をなしている。
(3) 約３億光年離れた銀河から銀河系を観測したとすると、銀河系が遠ざかっているのが観測されると考えられる。
(4) 銀河系の中心付近に存在する恒星が観測できたとすれば、その年周視差は約0.01”である。
答 宇宙の晴れ上がりから数億年後に多くの銀河が誕生したと考えられているので、(1)は誤。
銀河系は、アンドロメダ銀河や質量の小さい銀河とともに、局部（局所）銀河群をなしているので、(2)は誤。ちなみに、ボイド(void)とは、銀河の分布が極めて少ない空洞領域のこと。
約3億光年離れた銀河は宇宙膨張により銀河系から遠ざかっているので、その銀河から銀河系を観測すると銀河系が遠ざかっているのが観測されるはずだから、(3)は正。
年周視差1”の距離が1パーセク≒3.26光年なので、年周視差0.01”の距離は100パーセク≒326光年です。一方、太陽は銀河中心から約2.8光年の距離にあるので、(4)は誤。
したがって、正解は(3)です。
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