星間雲の収縮・原始太陽・原始太陽系円盤・微惑星・原始惑星という太陽系形成の流れを順に説明でき、各段階について述べた文の正誤を判定できる
太陽系は、約 46 億年前に、宇宙空間に漂うガスと塵（ちり）の集まりから生まれたと考えられています。この技能を身につけると、星間雲の収縮 → 原始太陽と原始太陽系円盤の誕生 → 微惑星の形成 → 原始惑星への成長 → 惑星の完成という太陽系形成の流れを順に説明でき、各段階について述べた文の正誤を判定できるようになります。地球型惑星と木星型惑星の違いがなぜ生じたのかも、この流れから理解できます。
出発点は、恒星と恒星の間に漂う、水素とヘリウムを主成分とするガスと、わずかな塵からなる星間雲です。星間雲の濃いところでは、ガスと塵どうしが重力で引き合い、自分自身の重力で収縮していきます。収縮すると物質が中心に集まって高温・高密度になり、輝き始めます。これが原始太陽です。原始太陽は、はじめは収縮によって解放されるエネルギーで輝いており、やがて中心部の温度が十分に高くなると水素の核融合が始まって、現在のような太陽になります。
星間雲ははじめからわずかに回転しているので、収縮するにつれて回転が速くなり、中心に集まりきらなかったガスと塵は原始太陽のまわりに平たい円盤をつくります。これが原始太陽系円盤です。惑星がほぼ同じ平面上を同じ向きに公転しているのは、惑星がこの 1 枚の回転する円盤の中から生まれたからです。円盤の中では塵が集まって、直径数 km 程度の小天体がたくさんできました。これを微惑星といいます。微惑星どうしは衝突・合体をくり返して大きくなり、月から火星ほどの大きさの原始惑星に成長し、原始惑星どうしがさらに衝突・合体して現在の惑星ができました。
原始太陽に近い内側の領域は温度が高く、氷は存在できないため、微惑星は岩石と金属からできていました。そのため内側では、小さく密度の大きい地球型惑星ができました。外側の温度の低い領域では、岩石や金属に加えて氷も材料になったので、微惑星の材料が多く、原始惑星が大きく成長しました。大きく成長した原始惑星は強い重力で周りの水素やヘリウムのガスを大量に引きつけ、大きく密度の小さい木星型惑星になりました。惑星にならずに残った微惑星の生き残りが、小惑星やすい星の起源と考えられています。
星間雲（水素・ヘリウムのガスと塵）が自分自身の重力で収縮する
収縮した中心部が高温・高密度になって原始太陽ができ、まわりに回転する原始太陽系円盤ができる
円盤の中で塵が集まり、直径数 km 程度の微惑星が多数できる
微惑星が衝突・合体をくり返して原始惑星に成長する
原始惑星がさらに衝突・合体して惑星になる。内側では岩石・金属から地球型惑星、外側では氷も材料になって大きく成長し、ガスを集めて木星型惑星ができる
太陽系の形成について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア 原始惑星どうしが衝突・合体して微惑星ができ、微惑星が集まって惑星になった。
イ 星間雲が収縮して原始太陽ができ、そのまわりに回転する原始太陽系円盤ができた。
ウ 原始太陽に近い内側の領域では、氷を多く含む微惑星から木星型惑星ができた。
エ 原始太陽は、誕生したときから中心部で水素の核融合によって輝いていた。
手順 1・2: 星間雲が自分自身の重力で収縮し、中心に原始太陽、まわりに回転する原始太陽系円盤ができる。イはこの内容と一致するので正しい。
手順 2（原始太陽の輝き）: 原始太陽ははじめ収縮によるエネルギーで輝き、中心部が十分高温になってから核融合が始まる。エは誤り。
手順 3・4: 塵から微惑星ができ、微惑星が衝突・合体して原始惑星になる。アは微惑星と原始惑星の順序が逆なので誤り。
手順 5: 内側は高温で氷が存在できず、岩石・金属から地球型惑星ができた。ウは誤り。
以上より、正しいものはイである。
答え: イ
微惑星と原始惑星の順序を逆にしてしまう誤り。正しくは、塵 → 微惑星（直径数 km 程度）→ 原始惑星（月〜火星ほどの大きさ）→ 惑星の順に、衝突・合体で大きくなっていく
原始太陽が誕生した瞬間から核融合で輝いていたとしてしまう誤り。正しくは、原始太陽ははじめ収縮によって解放されるエネルギーで輝き、中心部の温度が十分に上がってから水素の核融合が始まる
内側の温度の高い領域で木星型惑星ができたとしてしまう誤り。正しくは、内側は高温で氷が存在できず、岩石と金属から小さく密度の大きい地球型惑星ができ、外側では氷も材料になって大きな原始惑星ができ、ガスを集めて木星型惑星になった
惑星はそれぞれ別々のガスの雲から生まれたとしてしまう誤り。正しくは、すべての惑星が 1 枚の回転する原始太陽系円盤の中で生まれたので、惑星はほぼ同じ平面上を同じ向きに公転している
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
太陽系の誕生について述べた次の文章を読み、下の問いに答えよ。
約 46 億年前、銀河系の中の星間雲の一部が自らの重力で収縮し、その中心に原始太陽が誕生した。原始太陽のまわりには、水素やヘリウムを主とするガスと、固体の微粒子（ちり）からなる円盤ができた。円盤の中のちりはしだいに円盤の中心面（赤道面）に沈んで集まり、薄い層をつくった。やがてこの層の中でちりが集まって、直径が数 km〜10 km 程度の固体の小天体である【 A 】が無数に形成された。【 A 】は互いに衝突・合体をくり返して成長し、月から火星ほどの大きさの原始惑星となった。太陽に近い領域では、岩石や金属を主成分とする【 A 】から地球型惑星がつくられた。太陽から遠い領域では、氷も含む【 A 】から大きな固体の核ができ、その核が周囲のガスを大量に取り込んで木星型惑星となったと考えられている。
問 文章中の空欄【 A 】に共通して入る語を、漢字で答えよ。
ある生徒が、約 46 億年前に太陽系ができたときのようすを 4 枚のカード A〜D にまとめたが、カードの順番がばらばらになってしまった。
| カード | 書かれている内容 |
|---|---|
| A | 円盤の中で塵（固体の粒）が集まり、直径数 km ほどの小天体が無数にできた |
| B | 宇宙空間に広がるガスと塵の集まり（星間雲）の一部が、自身の重力で収縮しはじめた |
| C | 小天体どうしが衝突・合体をくり返し、月から火星ほどの大きさの天体に成長した |
| D | 中心に原始太陽ができ、そのまわりを回転するガスと塵の円盤ができた |
カード A〜D を、起こった順に古いものから並べたものとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。