技能一覧 › 高校地学 太陽系と天体の運動(知識)

地球型惑星と木星型惑星

地球型惑星・木星型惑星の大きさ・質量・平均密度・主成分・衛星の数・環の有無の違いを、形成時の円盤の温度(雪線)と結びつけて正誤を判定できる

前提

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  1. 太陽系の天体と銀河系 (中学理科 地学分野の用語と知識)
  2. 太陽系の誕生 (高校地学 太陽系と天体の運動(知識))

説明

太陽系の 8 つの惑星は、太陽に近い水星・金星・地球・火星の地球型惑星と、遠い木星・土星・天王星・海王星の木星型惑星の 2 つのグループに分けられます。この技能では、2 つのグループの大きさ・質量・平均密度・主成分・衛星の数・環の有無の違いを、太陽系ができたときの円盤の温度と結びつけて理解し、文の正誤を判定できるようになります。

なぜそうしてよいのか

違いの出発点は、原始太陽系円盤の温度です。円盤は太陽に近いほど高温で、遠いほど低温でした。太陽から一定の距離より内側では温度が高く、水は氷にならずに気体のままです。この境目を雪線(スノーライン)といいます。雪線はおよそ火星と木星の軌道の間にあったと考えられています。

雪線より内側では、固体になれるのは岩石や金属だけでした。固体の材料が少ないので微惑星も原始惑星も大きく育たず、小さくて岩石と金属でできた惑星になりました。これが地球型惑星で、岩石や金属は重いので平均密度は大きく(約 )、質量や半径は小さいのが特徴です。

雪線より外側では、岩石や金属に加えて氷も固体になれたので、固体の材料がずっと多くありました。そのため大きな原始惑星(核)がすばやく育ち、その強い重力で周囲の円盤にあった水素やヘリウムのガスを大量に引き寄せました。こうしてできたのが木星型惑星で、半径も質量も大きい一方、軽い水素やヘリウム、氷を多く含むので平均密度は小さく(約 、土星は水より小さい)なっています。重力が強く周りに材料も多かったので、木星型惑星はどれも多くの衛星をもち、環もすべての木星型惑星にあります。地球型惑星は衛星が少なく(水星と金星は 0 個、地球は 1 個、火星は 2 個)、環をもちません。

手順

  1. 選択肢の惑星が地球型惑星(水星・金星・地球・火星)か木星型惑星(木星・土星・天王星・海王星)かを確かめる

  2. 雪線との位置関係を思い出す:地球型惑星は雪線の内側(高温で氷がない)、木星型惑星は雪線の外側(低温で氷がある)でできた

  3. 大きさ・質量を判定する:地球型惑星は小さく軽い、木星型惑星は大きく重い

  4. 平均密度・主成分を判定する:地球型惑星は岩石と金属で密度が大きい、木星型惑星は水素・ヘリウムや氷を多く含み密度が小さい

  5. 衛星と環を判定する:地球型惑星は衛星が少なく環がない、木星型惑星は衛星が多く、すべて環をもつ

  6. 選択肢の文の中で入れかえられている語句(大きい/小さい、多い/少ない、内側/外側、など)を見つけて正誤を決める

例題

地球型惑星と木星型惑星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 地球型惑星は、木星型惑星に比べて平均密度が小さい。
イ 木星型惑星は、原始太陽系円盤の雪線より外側の、氷が固体として存在できる領域でできた。
ウ 地球型惑星はすべて環をもつが、木星型惑星には環をもたないものがある。
エ 木星型惑星は、おもに岩石と金属でできており、質量は地球型惑星より小さい。

例題の解答

手順 1:地球型惑星と木星型惑星の両方の性質を比べる問題である。

手順 4(アの判定):地球型惑星は岩石と金属でできていて平均密度が大きい。木星型惑星は水素・ヘリウムや氷を多く含み平均密度が小さい。アは大小が逆なので誤り。

手順 2(イの判定):木星型惑星は、雪線より外側の低温の領域で、氷も材料にして大きな核をつくり、周りのガスを引き寄せてできた。イは正しい。

手順 5(ウの判定):環をもつのは木星型惑星で、木星型惑星はすべて環をもつ。地球型惑星は環をもたない。ウは誤り。

手順 3・4(エの判定):岩石と金属が主成分なのは地球型惑星である。木星型惑星は質量が地球型惑星よりずっと大きい。エは誤り。

手順 6:正しいものはイである。

答え:

イ

よくある誤り

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。

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