天文宇宙検定2級 ③ 太陽系

太陽系の構造と天体の運動を扱う分野です。惑星の順行・逆行や内惑星の満ち欠け、衝や最大離角といった見かけの動きに加え、ケプラーの三法則と万有引力、面積速度一定(角運動量保存)が中心テーマです。小惑星帯や平山清次のファミリー、エッジワース・カイパーベルトやオールトの雲、スノーライン、太陽圏界面(ヘリオポーズ)など太陽系の広がりも問われます。約46億年前の太陽系形成を説明する京都モデルや、はやぶさ2・ボイジャーなど探査の成果も押さえておきましょう。

この分野の問題32問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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68太陽系の惑星が星座の星々とは異なり「さまよう」ように見えるのはなぜか

  1. A地球から見て惑星が逆行する現象が主因だから
  2. B太陽が惑星の周囲を公転しているから
  3. C惑星が太陽の周囲を公転しているから
  4. D星座の星々も不規則に移動しているから
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正解:C惑星が太陽の周囲を公転しているから

太陽の周囲を回る惑星を、同じく公転する地球から見ることで見かけの動きが生じる。

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69内惑星である水星・金星が満ち欠けをするのはなぜか

  1. A地球からの距離が変化するから
  2. B惑星自体が発光しているから
  3. C太陽の光を反射して公転しているから
  4. D太陽に近い軌道を公転しているから
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正解:C太陽の光を反射して公転しているから

惑星は太陽の光を反射しており、地球から見た太陽との位置関係によって満ち欠けして見える。

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70惑星が「順行」から「逆行」へと見かけ上の動きを変える最大の要因は何か

  1. A地球と惑星の公転速度の差
  2. B太陽の自転による影響
  3. C惑星自身の公転速度の変化
  4. D星座の星々が移動しているから
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正解:A地球と惑星の公転速度の差

地球が惑星を追い越す際や、内惑星に追い越される際に、見かけ上の逆行現象が起こる。

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71外惑星が最も明るく見えるのはどのような時か

  1. A衝の頃
  2. B最大離角の頃
  3. C内合の前後
  4. D外合の頃
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正解:A衝の頃

外惑星は衝の時に地球に最も近くなるため、一晩中見え最も明るくなる。

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72水星が近日点付近で公転速度が自転速度を上回ると、太陽はどう見えるか

  1. A急激に大きく明るく見える
  2. B一時的に逆行して戻るように見える
  3. C完全に静止して見える
  4. D沈まずに昇り続けるように見える
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正解:B一時的に逆行して戻るように見える

公転速度が自転速度を上回ると、見かけ上太陽が戻るように見える現象が起こる。

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73ケプラーの第1法則の内容として正しいものはどれか

  1. A惑星は太陽を焦点とする円軌道を公転する
  2. B惑星は太陽を1つの焦点とする楕円軌道を公転する
  3. C惑星は太陽を焦点とする放物線軌道を公転する
  4. D惑星は太陽を真ん中とする楕円軌道を公転する
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正解:B惑星は太陽を1つの焦点とする楕円軌道を公転する

ケプラーの第1法則により、惑星の軌道は太陽を焦点とする楕円である。

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74ケプラーの第2法則が意味することは何か

  1. A惑星の公転周期と軌道長半径には一定の比がある
  2. B惑星の公転速度はどこでも一定である
  3. C太陽と惑星を結ぶ線分が単位時間に描く面積は一定である
  4. D近日点から遠日点に向かう時に速度が増す
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正解:C太陽と惑星を結ぶ線分が単位時間に描く面積は一定である

面積速度一定の法則により、惑星は近日点付近では速く、遠日点付近では遅く動く。

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75ケプラーの第3法則に基づくと、太陽から遠い惑星ほどどうなるか

  1. A軌道長半径の2乗が公転周期の3乗に比例する
  2. B公転速度が遅くなる
  3. C公転周期が短くなる
  4. D公転速度が速くなる
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正解:B公転速度が遅くなる

第3法則により、太陽から遠い惑星ほど公転軌道が長く周期が長くなるため速度は遅くなる。

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76ニュートンが万有引力の法則を見出す際に元とした理論はどれか

  1. Aガリレオの望遠鏡観測結果
  2. B相対性理論と面積速度一定の法則
  3. Cアリストテレスの天動説
  4. Dケプラーの法則と運動法則
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正解:Dケプラーの法則と運動法則

ニュートンはケプラーの惑星運動の法則を自身の運動法則と組み合わせ、万有引力を理論化した。

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77面積速度一定の法則が示す「角運動量保存則」と同じ現象として挙げられるものはどれか

  1. A太陽風によるプラズマ粒子の放出
  2. Bフィギュアスケート選手のスピン
  3. C水星の近日点での逆行現象
  4. D惑星形成時のガス集積過程
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正解:Bフィギュアスケート選手のスピン

回転する物体の半径を小さくすると高速回転になることは、角運動量保存則による。

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78太陽系の最果てにあると考えられている球状の領域は何か

  1. Aオールトの雲
  2. B小惑星帯
  3. C太陽圏界面
  4. Dエッジワース・カイパーベルト
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正解:Aオールトの雲

太陽を包むように広がる球状の領域がオールトの雲である。

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79太陽風が星間ガスの圧力と釣り合って止まる境界を何というか

  1. Aスノーライン
  2. Bヘリオポーズ
  3. Cオールトの雲
  4. Dヘリオスフィア
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正解:Bヘリオポーズ

太陽圏界面であるヘリオポーズで太陽風の速度はほぼ0になる。

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80エッジワース・カイパーベルトについて正しい記述はどれか

  1. A彗星のふるさとである球状の領域である
  2. B海王星よりも遠い領域に小天体がベルト状に分布している
  3. C海王星よりも内側に位置する
  4. D冥王星よりも大きな天体は存在しない
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正解:B海王星よりも遠い領域に小天体がベルト状に分布している

海王星より遠方の領域に小天体がベルト状に分布している領域である。

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81太陽系形成において、水が氷として存在できる境界となる場所を何というか

  1. Aスノーライン
  2. Bヘリオポーズ
  3. Cケプラーの境界
  4. Dロシュ限界
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正解:Aスノーライン

太陽に近い側では水は蒸気となり、遠くの冷たい場所では氷となる境界をスノーラインと呼ぶ。

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82木星が巨大惑星に成長できた理由として最も適切なものはどれか

  1. A強い引力で周囲のガスを大量に集められたから
  2. B太陽に近かったため材料が豊富だったから
  3. C小惑星帯のすべての小惑星を吸収したから
  4. D地球型惑星よりも後に形成されたから
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正解:A強い引力で周囲のガスを大量に集められたから

木星はスノーラインの外側で氷を含む材料が豊富だったため大きく成長し、ガスを集積できた。

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83火星と木星の間に小惑星帯がある理由として考えられている説はどれか

  1. A太陽系の端から飛来した破片が停滞したから
  2. B巨大な天体が衝突して粉々になったから
  3. Cもともと材料がほとんど存在しなかったから
  4. D木星の巨大な引力で惑星の形成が阻害されたから
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正解:D木星の巨大な引力で惑星の形成が阻害されたから

成長中の微惑星が木星の引力で乱され、激しく衝突して砕けたためと考えられている。

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84太陽系において、小惑星の「ファミリー」を提唱し命名したのは誰か

  1. Aクライド・トンボー
  2. Bヨハネス・ケプラー
  3. Cアイザック・ニュートン
  4. D平山清次
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正解:D平山清次

軌道が似ている小惑星群を発見し「ファミリー」と命名したのは平山清次である。

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851930年に冥王星を発見したクライド・トンボーが用いた方法はどれか

  1. A写真乾板を利用した比較捜索
  2. B分光分析による組成調査
  3. Cレーダーを用いた距離測定
  4. D電波望遠鏡による観測
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正解:A写真乾板を利用した比較捜索

夜空の同じ範囲を数日間あけて2回撮影し、動く天体を見つける方法をとった。

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86太陽系の年齢はどの程度と推定されているか

  1. A約100億年前
  2. B約40億年前
  3. C約138億年前
  4. D約46億年前
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正解:D約46億年前

現在のシナリオでは、太陽系は約46億年前に形成されたと考えられている。

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87太陽系外縁天体セドナの軌道離心率はどれくらいか

  1. A0.521
  2. B1.0
  3. C0.85
  4. D0.206
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正解:C0.85

セドナの離心率は0.85であるとされている。

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88太陽系形成の基本的なシナリオとして標準となっているモデルは何か

  1. Aニュートンモデル
  2. Bコペルニクスモデル
  3. C京都モデル
  4. Dケプラーモデル
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正解:C京都モデル

林忠四郎が提唱した京都モデルが太陽系形成の標準的なシナリオである。

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89太陽系外縁部で形成された可能性が高いとされている小惑星はどれか

  1. Aリュウグウ
  2. Bエリス
  3. Cセドナ
  4. Dベスタ
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正解:Aリュウグウ

リュウグウの母天体は太陽系外縁部で形成されたと考えられている。

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90春分から秋分までの日数が秋分から春分までの日数より長い理由は何か

  1. Aケプラーの第2法則により近日点付近で速く動くから
  2. B地球の自転速度が変化するから
  3. C太陽の重力が季節によって変化するから
  4. D地球の公転軌道が円に近いから
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正解:Aケプラーの第2法則により近日点付近で速く動くから

地球は近日点付近を速く通過するため、秋分から春分の期間が短くなる。

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91リュウグウの分析から見つかった、生命の原材料となる物質はどれか

  1. A鉄鉱石
  2. Bウラシル
  3. C水素原子
  4. D高温鉱物
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正解:Bウラシル

アミノ酸やRNAの元となるウラシルが見つかった。

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92太陽圏(ヘリオスフィア)を脱出し星間空間に入ったとされている探査機はどれか

  1. Aニューホライズンズ
  2. Bはやぶさ2
  3. Cボイジャー1号
  4. Dルナ・プロスペクター
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正解:Cボイジャー1号

2012年8月以降、ボイジャー1号が星間空間に入ったと考えられている。

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93彗星の軌道を逆方向にたどると到達する領域はどこか

  1. A太陽の表面
  2. B小惑星帯
  3. Cエッジワース・カイパーベルトまたはオールトの雲
  4. D惑星の軌道面
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正解:Cエッジワース・カイパーベルトまたはオールトの雲

彗星はエッジワース・カイパーベルトやオールトの雲から飛来すると考えられている。

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94天王星と海王星が巨大ガス惑星になりきれなかった理由は何か

  1. A公転周期が長すぎたから
  2. B太陽から遠すぎて材料が不足したから
  3. C原始太陽系円盤のガスが早くになくなったから
  4. D木星の引力によってガスを吹き飛ばされたから
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正解:C原始太陽系円盤のガスが早くになくなったから

ガスを十分に集める前に周囲のガスがなくなったことが原因と考えられている。

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95「惑わす」という意味を含むギリシャ語の「planetes」を語源とする言葉はどれか

  1. Aasteroid
  2. Bcomet
  3. Cmeteor
  4. Dplanet
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正解:Dplanet

「さまよう人」を意味するギリシャ語からplanetという言葉が来ている。

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96内惑星が日の出前の東の空に見えるのは、太陽に対してどのような位置にある時か

  1. A内合
  2. B外合
  3. C東方最大離角
  4. D西方最大離角
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正解:D西方最大離角

太陽の西側にある西方最大離角の時に、内惑星は日の出前の東の空に見える。

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97太陽系外縁天体のエリスが発見されたのはいつか

  1. A2006年
  2. B1930年
  3. C1992年
  4. D2005年
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正解:D2005年

2005年に冥王星よりも大きな天体としてエリスが発見された。

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98地球型惑星である「ベスタ」の内部構造について正しい記述はどれか

  1. A液体の金属核を持っている
  2. B中心核・マントル・地殻の層構造を持つ
  3. C表面の氷で覆われている
  4. D層構造を持たない単一の岩石である
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正解:B中心核・マントル・地殻の層構造を持つ

ベスタは珍しく中心核・マントル・地殻の層構造を持つ原始惑星である。

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99小惑星の軌道が似ているグループを何と呼ぶか

  1. A小惑星帯
  2. Bカイパーベルト
  3. Cオールトの雲
  4. Dファミリー
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正解:Dファミリー

平山清次によって、同じ母天体から生まれた集まりを「ファミリー」と命名された。

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