太陽系と天体の運動（知識）の問題
太陽系の誕生と、地球型惑星・木星型惑星の特徴について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア 地球型惑星は主に岩石と金属からなるため、木星型惑星に比べて平均密度が小さい。
- イ 木星型惑星は地球型惑星に比べて、もっている衛星の数が少ない。
- ウ 原始太陽は、収縮によって中心部の温度が十分に高くなる前から、中心部で水素の核融合反応を起こして輝いていた。
- エ 原始太陽系円盤では、太陽から遠い領域ほど温度が低く、水などが氷として固体になったため、微惑星の材料となる固体物質が多く、大きな原始惑星が形成された。
- オ 地球型惑星は、微惑星が衝突・合体してできた原始惑星が、周囲の円盤に含まれる大量の水素やヘリウムのガスを引きつけて形成された。
この問題で使うもの
- 太陽系の誕生（説明と入口の問題）
- 地球型惑星と木星型惑星（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（3 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
原始太陽がどのようなエネルギーで輝いていたか、また原始太陽系円盤の中で太陽からの距離によって温度や固体の成分がどう違うかを思い出そう。
ヒント 2
太陽から遠い領域では水などが氷になる。地球型惑星は密度が大きく衛星が少ない、木星型惑星は密度が小さく衛星が多い、という対比が鍵になる。
ヒント 3
アとイは地球型惑星と木星型惑星の性質の比較が逆になっている。ウは原始太陽の輝くしくみ、オはガスを引きつけたのがどちらのタイプの惑星かに注目すると、残る選択肢は 1 つになる。
答えと解説
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エ
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解説を読む
正解はエである。
エ（正しい）：原始太陽系円盤（原始太陽系星雲）では、太陽に近い領域は温度が高く、岩石や金属の成分しか固体にならない。一方、太陽から遠い領域は温度が低く、水などが氷として固体になるため、微惑星の材料となる固体物質が多い。そのため遠い領域では大きな原始惑星ができ、これが木星型惑星の形成につながった。
ア（誤り）：地球型惑星が主に岩石と金属からなるという点は正しいが、そのため平均密度は木星型惑星より大きい。木星型惑星は水素やヘリウムなどを多く含むため平均密度が小さい（土星は水より小さい）。
イ（誤り）：木星型惑星は多数の衛星をもち、環（リング）ももつ。地球型惑星の衛星は、水星・金星が 0 個、地球が 1 個、火星が 2 個と少ない。衛星の数が少ないのは地球型惑星のほうである。
ウ（誤り）：原始太陽は、ガスが重力によって収縮するときに解放されるエネルギー（重力エネルギー）で輝いていた。収縮によって中心部の温度が上昇し、水素の核融合反応が始まると、主系列星としての太陽になった。核融合が収縮・温度上昇より先に起こっていたという点が誤りである。
オ（誤り）：原始惑星が周囲の水素やヘリウムのガスを大量に引きつけて形成されたのは、木星や土星などの木星型惑星である。地球型惑星は、太陽に近い領域で岩石や金属を主とする微惑星が衝突・合体して形成され、大量のガスはまとっていない。
別解
各選択肢を検討する。
ア：地球型惑星は岩石と金属からなり、平均密度は大きい（地球は約5.5 g/cm³）。木星型惑星は水素・ヘリウムや氷が主体で平均密度が小さい。「密度が小さい」は誤り。
イ：木星型惑星は衛星の数が多い（木星・土星は多数）。地球型惑星は水星・金星が0、地球1、火星2。「少ない」は誤り。
ウ：原始太陽は重力収縮で中心部の温度が上がり、約1000万K以上になって水素の核融合が始まり主系列星となる。「十分に高くなる前から核融合」は誤り。
エ：原始太陽系円盤では、雪線（氷境界）より外側では水などが氷として固体になり、固体物質が多くなるため、大きな原始惑星（巨大な核）ができ、周囲のガスを集めて木星型惑星になった。記述は教科書の内容と合う。正しい。
オ：大量の水素・ヘリウムのガスを引きつけたのは木星型惑星である。地球型惑星については誤り。
よって正解はエ。