共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)追・再試験
問65 (地学基礎(第3問) 問1)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和6年度(2024年度)追・再試験 問65(地学基礎(第3問) 問1) (訂正依頼・報告はこちら)

太陽に関する次の問いに答えよ。

太陽について述べた文として最も適当なものを、下線部に注意して、次の選択肢のうちから一つ選べ。
  • 太陽定数は地表(陸面や海面)で太陽光線に垂直な面が受け取る太陽の放射エネルギー量で、約1.37kW/m2である。
  • 太陽の表面温度は約5800Kで、放射の波長別のエネルギー強度は紫外線で最も強くなる。
  • フラウンホーファー線の多くは、太陽大気中の原子などが特定の波長の光を吸収することによって生じる。
  • 太陽内部では、2個の水素原子核が1個のヘリウム原子核に変わる核融合反応が起こっている。

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この過去問の解説 (3件)

01

この問題は、太陽の構造や核融合について問われています。

選択肢1. 太陽定数は地表(陸面や海面)で太陽光線に垂直な面が受け取る太陽の放射エネルギー量で、約1.37kW/m2である。

太陽定数とは、大気圏外で、太陽光線に垂直な1m2の面が1秒間に受け取る太陽放射エネルギーのことです。値は、約1.37kW/m2で正しいですが、、問題文では、「地表」で受け取るとなっています。実際には、大気による吸収や散乱があるため、地表に届くエネルギーはこれより小さくなります。

よって、この選択肢は、誤りとなります。

選択肢2. 太陽の表面温度は約5800Kで、放射の波長別のエネルギー強度は紫外線で最も強くなる。

太陽の表面温度は、約5800Kで正しいですが、放射エネルギーが最も強いのは可視光線です。

よって、この選択肢は、誤りとなります。

選択肢3. フラウンホーファー線の多くは、太陽大気中の原子などが特定の波長の光を吸収することによって生じる。

太陽内部では、様々な波長の光(連続スペクトル)が放射されています。その光が、太陽大気を通ると、大気中の水素やナトリウムなどの原子が特定の波長だけを吸収します。その結果、スペクトルの中に暗い線として現れるのが、フラウンホーファー線(吸収線)です。

よって、この選択肢は正しいと言えます。

選択肢4. 太陽内部では、2個の水素原子核が1個のヘリウム原子核に変わる核融合反応が起こっている。

太陽では核融合が起こっていますが、2個の水素原子核からヘリウム原子核ができるわけではありません。

実際には、4個の水素原子核(陽子)が反応を繰り返し、1個のヘリウム原子核になります。この過程で失われた質量がエネルギーに変わり、太陽は光と熱を放出しています。

よって、この選択肢は誤りとなります。

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02

太陽に関する基本事項として、太陽定数・太陽放射の波長・フラウンホーファー線・核融合反応を正しく理解しているかを問う問題です。

選択肢1. 太陽定数は地表(陸面や海面)で太陽光線に垂直な面が受け取る太陽の放射エネルギー量で、約1.37kW/m2である。

誤りです。

太陽定数は、大気圏外で太陽光線に垂直な面が受け取るエネルギー量です。

地表では大気による吸収や散乱を受けます。

選択肢2. 太陽の表面温度は約5800Kで、放射の波長別のエネルギー強度は紫外線で最も強くなる。

誤りです。

太陽の表面温度は約5800Kですが、放射の強さが最大になるのは主に可視光線の範囲です。

選択肢3. フラウンホーファー線の多くは、太陽大気中の原子などが特定の波長の光を吸収することによって生じる。

正しい記述です。

太陽光の連続スペクトルの中に見られる暗線は、太陽大気中の原子などが特定の波長の光を吸収することで生じます。

選択肢4. 太陽内部では、2個の水素原子核が1個のヘリウム原子核に変わる核融合反応が起こっている。

誤りです。

太陽内部では、最終的に4個の水素原子核から1個のヘリウム原子核がつくられる核融合反応が起こっています。

まとめ

最も適当なものは、

「フラウンホーファー線の多くは、太陽大気中の原子などが特定の波長の光を吸収することによって生じる。」 

です。

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03

太陽の構造と物理的性質について問う問題です。

では、問題を見てみましょう。

選択肢1. 太陽定数は地表(陸面や海面)で太陽光線に垂直な面が受け取る太陽の放射エネルギー量で、約1.37kW/m2である。

太陽定数は地球大気の上端(大気圏外)で太陽光線に垂直な面が受け取るエネルギー量として定義されます。

地表では大気による吸収・散乱があるためエネルギー量は減少します。

そのため、この選択肢は誤りです。

選択肢2. 太陽の表面温度は約5800Kで、放射の波長別のエネルギー強度は紫外線で最も強くなる。

5800Kの黒体放射のピーク波長は約500nm(可視光の緑色付近)です。

紫外線(400nm以下)ではなく可視光線の波長域でエネルギー強度が最も強くなります。

そのため、この選択肢は誤りです。

選択肢3. フラウンホーファー線の多くは、太陽大気中の原子などが特定の波長の光を吸収することによって生じる。

太陽の内部から放出された連続スペクトルの光が、太陽大気(主に光球の外側)を通過する際に、大気中の原子が特定の波長の光を吸収します。

この吸収によって連続スペクトルに暗線(吸収線)が現れ、これをフラウンホーファー線と呼びます。

フラウンホーファー線を分析すると、太陽大気の元素組成がわかります。

そのため、この選択肢は正しいです。

選択肢4. 太陽内部では、2個の水素原子核が1個のヘリウム原子核に変わる核融合反応が起こっている。

太陽内部では4個の水素原子核(陽子)が融合して1個のヘリウム原子核が生成されます。

そのため、この選択肢は誤りです。

まとめ

・太陽定数 = 大気圏外で約1.37kW/m²(地表ではない)

・5800Kの放射ピーク = 可視光(約500nm・緑色付近)

・フラウンホーファー線 = 太陽大気中の原子による吸収線(太陽大気の組成がわかる)

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