1 次の円グラフは宇宙の内容物の割合を表しているが、Aに相当す るモノは何か。 ①バリオン物質 ②ミッシングバリオン ③ダークマター ④ダークエネルギー ③ 宇宙の内容物は、通常の物質（バリオン物質）が約 4％、暗黒物質（ダークマター）が約23％、ダークエネル ギーが約73％ぐらいと考えられている。プランク衛星に よる最新の成果では数値が数％変わるだろう。ミッシン グバリオンは、バリオン物質だが観測にかかっていな いもの。 1 2 太陽が高温の巨大なガス球であることの証拠は何か。 ①黒点がある ②周縁部が暗い ③スペクトルに吸収線がある ④周期的に活動が変化する ② 太陽面全体を写した画像を見ると、周縁部が暗くなっ ている。太陽が固体で高温の球体であれば、全体は一 様に光っているはずである（満月がそうである）。ガス 球であるために、周縁部では太陽大気のガスのため 夕焼けのような効果が起こり、暗くなっている。 2 3 地球から見た内惑星（水星、金星）の様子として、正しくないものは どれか。 ①満ち欠けして見え、ときには三日月状、半月状、満月状に見える ②星座の間を順行するが逆行することはない ③太陽の前を通過することがある ④太陽からある一定角度以上に離れて見えることはない ② 内惑星は地球よりも公転周期が短いため、地球を追い 越してゆく時期がある。東方最大離角～内合～西方最 大離角の時期がそれに当たり、星座間を逆行して見え る。この時期は地球軌道に近いため相対的運動が極 めて速い。たとえば金星の場合、逆行期間はわずか5 カ月、順行期間は14カ月にも及ぶ。 3 4 恒星を温度の高い順から並べたスペクトル型の一部を抜き出した ものを次に示す。正しいのはどれか。 ①A、B、C ②F、G、K ③ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ ④ＩＶ、ＩＩＩ、ＩＩ ② 高温から並べたスペクトル型は、OBAFGKM（ＬＴＹ）で あり、その一部が、ＦＧＫである。 4 5 太陽質量の0.4倍の星の進化として正しいのはどれか。 ①原始星→褐色矮星 ②原始星→主系列星→白色矮星 ③原始星→主系列星→赤色巨星→白色矮星 ④原始星→主系列星→赤色巨星→超新星爆発 ② 太陽質量の0.08倍未満の星は水素の核融合が起こら ないので主系列星にはならない。0.08倍から0.46倍の 星は、水素が全てヘリウムに変わるまで主系列として 輝き、そのままヘリウムからなる白色矮星になると考え られている。0.46倍以上の星は赤色巨星段階を経た後 に、質量に応じた進化の道筋をたどる。 5 6 現在ではその存在は否定されているが、光を伝達する媒質として 考えられてきたものは何か。 ①エーテル ②カテーテル ③メーテル ④カーテン ① エーテルは、古くはアリストテレスにより世界を構成す る元素の１つとして考えられてきた。 6
7 次の写真の中で、SBbに分類される銀河はどれか。 ③ SBbは、S（渦巻）、B（棒構造）、b（バルジの大きさ、腕 の巻き込みが中間程度）の銀河形態を表す記号であ る。 ①は渦巻銀河であるが、棒構造が認められないので SBではない。M101：Sc型 ②は円盤構造をもたない楕円銀河である。 M32：E2型 ③は銀河中央に棒構造が認められ、腕の巻き込みも きつくない。NGC1365：SBb型 ④は渦巻や楕円銀河と異なり明確に分離できる構造 をもたない不規則銀河。NGC4449：Irr型 7 8 陰陽師で有名な安倍晴明の役職は何か。 ①陰陽博士 ②天文博士 ③暦博士 ④漏刻博士 ② 律令時代に太政官陰陽寮には４つの部署があり４人 の博士がいた。安倍晴明は②に任じられ、天文現象を 観測し記録していた。 8 9 以下のロケットで燃料（推進剤）を積んでいく必要があるタイプはど れか。 ①レーザーロケット ②ソーラーセール ③ラムロケット ④プラズマロケット ④ レーザーロケットは発射基地などからレーザー光を受 けて推進する。ロバート・L・フォワードのSF『ロシュワー ルド』などに出てくる。ソーラーセール（ソーラーセイ ル、太陽帆）は太陽光を受けて推進する。アーサー・ C・クラークのSF『太陽からの風』に出てくる。ラムロケッ ト（星間ラムジェット）は宇宙空間の水素を集めて核融 合燃料とする。ポール・アンダースンのSF『タウゼロ』が わかりやすい。プラズマロケットは推進剤をプラズマ状 にして噴射する。 9 10 主系列星の周りを回る太陽系外惑星が一番最初に発見された年 はいつか。 ①1609年 ②1801年 ③1930年 ④1995年 ④ ①は望遠鏡による最初の天体観測の年、②は小惑星 の最初の発見の年、③は冥王星発見の年。最初の系 外惑星は1995年ヨーロッパのグループ（メイヨールとケ ローズ）によって発見された。 10 11 ブラックホールの命名者はだれか。 ①ジョン・A・ホイーラー ②キップ・S・ソーン ③スティーヴン・ホーキング ④カール・セーガン ① ジョン・A・ホイーラーが1967年ごろに講演で初めて使 用したとされている。ホイーラーの弟子であるキップ・ S・ソーンも相対論の大家で、一般向けの著書『ブラック ホールと時空の歪み アインシュタインのとんでもない 遺産』は一読の価値がある。 1 12 太陽の様々な場所の中で、次のうち最も温度が高いところはどこ か。 ①コロナ ②光球面 ③黒点 ④中心核 ④ それぞれの温度はコロナが約100万K、光球面が約 6000K、黒点が約4000K、中心核が1400万Kで、中心核 が最も温度が高い。中心核では水素の熱核融合反応 が起こっており、それが太陽を輝かせるエネルギー源 となっている。 2
13 現在の理論で太陽系形成の初期に起こったと考えられているもの として正しいのは、次のどれか。 ①分子雲全体が膨張と収縮を繰り返すうちにむらができ、惑星のも とが形成された ②最初に1個の巨大惑星が生まれ、それが分裂し8個の惑星となっ た ③分子雲が収縮する際、角運動量の保存により太陽の回転速度 が速くなった ④地球型惑星は、若い太陽が放つ強い熱により焼き固められてで きた ③ ゆっくり回転する分子雲が収縮するとき、角運動量が 保存され、生まれた直後の太陽は、いまよりもずっと速 い自転速度をもっていたはずである。太陽の強い磁場 が高速に回転していると、それがブレーキとして働き、 長い年月の間に今日のようなゆっくりした自転になった と考えられている。 3 14 主系列星の段階において、太陽程度の質量であった恒星は、核融 合反応によるエネルギーの放出が行われなくなると、最終的に何 になるか。 ①中性子星 ②超新星 ③褐色矮星 ④白色矮星 ④ 太陽質量の恒星は、巨星を経て、最終的に白色矮星と なる。 4 15 パルサーとは何か。 ①規則正しく振動する赤色巨星 ②不規則に大規模フレアを起こす主系列星 ③規則正しい電波のパルスを放射する天体 ④宇宙人の通信に使われる電波 ③ パルサーは、短周期で規則正しい電波放射として発見 されたため、発見当時は異星人による人工的な電波と も考えられた。その正体は高速で自転する半径10km ほどの中性子星で、磁力線によって絞られた電波が磁 極方向に放射される。自転軸と磁極軸が大きく傾いて いると、電波放射は中性子星を頂点とする円錐を描 き、この円錐面上に地球があると、灯台の光のように 周期的に電波放射が観測される。 5 16 星の光（可視光）は星間塵により減光される。可視光が太陽系近傍 で6500光年の距離を進むと、一般的に約何等級減光すると考えら れるか。 ①0.1等級 ②0.5等級 ③2等級 ④10等級 ③ 太陽系近傍での可視光の減光量は、1kpc（＝3260光 年）当たり約1等級であることが知られている。 6 17 かみのけ座の方向には、銀河が多数集まった領域であるかみのけ 座銀河団があり、後退速度約7000km/s で遠ざかっている。ハッブ ル定数を70km/s/Mpcとして、この銀河団までの距離を求めよ。 ①490000Mpc ②0.01Mpc ③100Mpc ④6930Mpc ③ ハッブルの法則は、天体までの距離をr, 後退速度をV, ハッブル定数をHoとすれば、V＝Hr となる。 この式を距離について書き直すと、 ｒ＝V/Ho となる。 今回の問題では、 V＝7000km/s, Ho＝70km/s/Mpc なので、この値を代入すれば r＝100Mpc となる。 ①は r＝HoV ②は r＝Ho/V ③は r＝V/Ho (正解) ④は r＝V-Ho なお、かみのけ座銀河団の実際の後退速度は 6925km/s である。 7 18 江戸時代に渋川春海が行った改暦は何暦から何暦への改暦と言 われているか。 ①太陰暦から太陽暦に ②宣明暦から貞享暦に ③貞享暦から天保暦に ④授時暦から寛政暦に ② 渋川春海は中国の元の時代の暦である授時暦を参考 に、平安時代から800年間以上使われた宣明暦を改定 し、その暦は貞享暦と言われる。テキストP116～117に 書いてあるように江戸時代には４回の改暦があり、改 暦年の翌年から実施された。いずれも太陽太陰暦であ り、太陽暦採用になったのは明治になってからである （1872年）。 8 19 液体ロケットを考案したのは、次のうち誰か。 ①糸川英夫 ②ヴェルナー・フォン・ブラウン ③コンスタンチン・ツィオルコフスキー ④ロバート・ゴダード ③ 1903年、ツィオルコフスキーによって考案された。ゴ ダードが初めて飛行実験に成功し、1942年にフォン・ブ ラウンによって本格的な液体ロケットの発射が成功し た。糸川は日本の宇宙開発の父と呼ばれるペンシルロ ケット開発者。 9
20 次の図は系外惑星をさがすための観測データである。どの観測法 によるデータか。 ①トランジット法 ②ドップラー法 ③直接撮像法 ④重力レンズ法 ② 図から速度が周期的に変化していることがわかる。惑 星の公転による親星の速度のふらつきを測定している ので、ドップラー法。 10 21 4つのスケールを小さいものから大きいものへと順に並べたものは どれか。 ①太陽系サイズ＜散開星団サイズ＜星々の平均的間隔＜球状星 団サイズ ②星々の平均的間隔＜太陽系サイズ＜散開星団サイズ＜球状星 団サイズ ③太陽系サイズ＜星々の平均的間隔＜散開星団サイズ＜球状星 団サイズ ④太陽系サイズ＜星々の平均的間隔＜球状星団サイズ＜散開星 団サイズ ③ 天体などの大きさを大雑把に把握しておくことは重要 である。天文学では正確な値を必要とするものもある 一方、現象などを理解するために定性的にそのオー ダー程度の数値を使うことがよくある。本問では、1つ の恒星を中心とした系のみの大きさである太陽系のサ イズは、他の3つの距離よりも小さいと考えられる。 星々の平均的間隔はいわば2つの星の距離であり～１ 光年のオーダー、一方、散開星団および球状星団は 多数の星々が集まった天体であり、構成する星の数は それぞれ数十から数百、数万から数十万であり、サイ ズはそれぞれ～数光年、～数百光年のオーダーであ る。 1 22 次のうち、コロナ質量放出が発生した際に起きうる現象として誤っ ているのはどれか。 ①発電所や変電所の機械が壊れ停電が起きる ②宇宙飛行士が被曝する ③オーロラが見えなくなる ④長距離電波通信に障害が発生する ③ コロナ質量放出（CME）が地球に到達すると、地球の磁 気圏のバランスが崩れる磁気嵐が発生する。そのと き、発電所や変電所の電気機械が壊れて停電が起き たり、長距離の電波通信に障害が発生したりする。ま た爆発的に太陽風の密度や速度が高まり、大量の高 エネルギー粒子が地球へ飛来する。そのときに人工衛 星が壊れたり宇宙飛行士が被曝する危険がある。 オーロラは太陽風の粒子が地球の磁気圏にとらえられ 地球大気の原子を励起して光る現象であるため、見え なくなるのではなく、むしろより活動的になる。 2 23 地球誕生の様子を知る手がかりを得るために調べるものとして、有 効と考えられるのは次のどれか。 ①カンラン石の中の鉄とマグネシウムの比を測定する ②月探査により、月の裏側の鉱物組成を調べる ③隕石の中に含まれる有機物を調べる ④彗星探査により、その元素組成を調べる ④ 地球や太陽系の誕生当時（46億年前）の様子を知るた めには、その原料物質を留めている天体を調べるのが 有効である。彗星は太陽の重力が弱くしか作用しない 太陽系外縁部（オールトの雲）に多く存在し、それがと きどき太陽系内部にやってくると考えられている。した がって、そのような暗く冷たい世界にいる彗星は太陽 系誕生時の材料の名残なのではないかと考えられて いるのである。 3 24 ある星団について作成したHR図から求められることとして、最も精 度が期待できないものは次のどれか。 ①星団の距離 ②星団の年齢 ③星団中の恒星の質量 ④星団中の恒星の金属量 ④ 星団の距離、年齢、恒星の質量はＨＲ図から求められ るが、金属量によっても変わるが、元素ごとの組成な ど精密な測定は無理である。 4
25 原始星のエネルギー源は何か。 ①収縮するガス雲の重力エネルギー ②水素の核融合反応 ③塵が放射する赤外線 ④近くの大質量星の紫外線 ① 原始星は収縮するガスの重力エネルギーが熱エネル ギーに変わって大量の赤外線を放射する。水素の核 融合反応は主系列星のエネルギー源である。塵が放 射する赤外線は塵の黒体放射によるもので、絶対温 度数十K〜100K程度の塵は遠赤外線を大量に放射す る。また、大質量星が放射する紫外線のエネルギーに より周囲の水素ガスが電離すると、ＨII領域という赤い 星雲として輝いて見える。 5 26 中性水素原子の放射する波長21cmの輝線スペクトルは、天文学 的に大変重要である。その理由は何か。 ①星間塵による吸収・散乱を受けにくく、銀河の構造を推定できる ため ②星間塵による吸収・散乱を受けやすく、星間塵の広がりや量を推 定できるため ③星間ガスによる吸収・散乱を受けにくく、恒星の進化を推定でき るため ④星間ガスによる吸収・散乱を受けやすく、原始惑星の発見に役 立つため ① 波長の長い21cm線は、銀河の渦巻構造の解明にも利 用された。 6 27 ハッブルの法則をグラフで表すと、どうなるか。以下の①～④のう ちから適当なものを選べ。 ③ ハッブルの法則とは、銀河までの距離と後退速度の関 係を表したもので、遠い銀河ほど速い後退速度をもつ という関係のこと。この関係は距離をr、後退速度をV、 ハッブル定数をHoとおくと、 V＝Hor と書き表され、距 離と後退速度は比例関係となる。したがって正解は③ ①、②はフリードマンの宇宙モデルを模した図、④は加 速膨張を模した図であり、ハッブルの法則とは異なる。 7 28 日本において記録に残る、望遠鏡を用いた民間による最初の観望 会はいつ開催されたか。 ①1684年 ②1781年 ③1793年 ④1846年 ③ ちなみに、1684年は貞享改暦、1781年は天王星の発 見の年、1846年は海王星の発見の年。 8
29 写真のロケットは、2013年9月14日に、内之浦宇宙空間観測所から 打ち上げられた。このロケットは、次のどの種類に分類されるか。 ①イオンロケット ②固体ロケット ③ハイブリッドロケット ④非化学ロケット ② 写真はイプシロンロケット。宇宙航空研究開発機構 （JAXA）とIHIエアロスペースによって開発された、小型 人工衛星打ち上げ用固体ロケット。1段目にはH-IIAロ ケット用補助ブースターを活用、一方2段目と3段目に は世界最高性能と謳われたM-Vロケットの上段モータ を改良して用いた。我が国が世界に誇る高性能・低コ ストの新時代の固体燃料ロケット。 9 30 系外惑星の類型に含まれないものはどれか。 ①ホットジュピター ②ホットネプチューン ③コールドサターン ④スーパーアース ③ 親星から近い軌道を公転している木星サイズの惑星 がホットジュピター、同様の軌道で海王星の数倍の質 量の惑星がホットネプチュ−ン。親星からの距離に関係 なく、地球の数倍の質量の惑星がスーパーアース。 コールドサターンという類型はない。 10 31 日本版GPS衛星「みちびき」は、次に挙げるどの軌道を周回してい るか。 ①準天頂軌道 ②太陽同期準回帰軌道 ③静止軌道 ④回帰軌道 ① 準天頂軌道を周回する衛星からの信号はその名の通 りほぼ真上から受信できるので、山や高層ビルの影響 を受けにくく、GPS等に適している。気象衛星「ひまわ り」は日本からみて常に上空に止まって見える静止軌 道を周回している。静止軌道よりも高緯度の観測が可 能な回帰軌道や、地球全体を隙間なく観測できる太陽 同期準回帰軌道は、地球観測衛星に適している。 9 32 次の図は間重富がつくらせた観測装置のCGである。これを何とい うか。 ①渾天儀 ②圭表 ③大象限儀 ④分光器 ③ 寛政改暦のための天体観測装置としてつくられたのが 大象限儀。寛政改暦には、高橋至時が幕府の天文方 として登用され、大阪の町人であり天文学者でもあっ た間重富も参加した。 8
33 一見すると一定値をとっていると見える現象でも、詳細に観測する とその値は変動している。この変動は自然界では不可避なもので ある。宇宙誕生以前にもこのように状態が変動しており、その中か ら何らかのきっかけにより現在の宇宙が誕生したと考えられてい る。このような状態の変動のことを何というか。 ①インフレーション ②ビッグバン ③ゆらぎ ④暗黒時代 ③ ①はゆらぎの成長後に起きた急激な宇宙空間の膨張 を指す。 ②は宇宙誕生初期の高温・高密度の状態。 ④はビッグバン後、初期の星が誕生するまでの時代。 7 34 次の4種類の天体のうち、最も温度の低いものはどれか。 ①輝線星雲 ②HI雲 ③暗黒星雲 ④HII領域 ③ 典型的な暗黒星雲の温度は10～20K程度である。暗 黒星雲は星の誕生の場として知られている。 6 35 前主系列星の説明として正しいのはどれか。 ①収縮するガスの重力エネルギーで輝く ②背後に主系列星がある ③可視光で見える ④惑星状星雲を伴う ③ と ① 収縮するガスの重力エネルギーが熱エネルギーに変 わり大量の赤外線を放射する段階は原始星と呼ば れ、ガス星雲に含まれる塵に隠されているため可視光 では見えない。原始星から吹き出すジェットやアウトフ ローでガスが薄まり可視光で見える状態になると前主 系列星とよばれる。惑星状星雲は主系列以後の進化 により形成される。 ※なお、可視光で見えるようになっても、主系列以前で は重力エネルギーで光っているので、選択肢①も正解 とします。 5 36 次の図は、太陽近傍の多数の星から作成したHR図である。太陽の 位置として最も適当なものを選べ。 ② HR図上で、①や②を含む左上から右下に帯状に存在 している星を主系列星といい、左上ほど高温で質量が 大きい恒星、右下ほど低温で質量が小さい恒星が分 布している。一方、③のような高温で暗い星を白色矮 星、④のような低温で明るい星を赤色巨星といい、主 系列星から進化が進んだ段階にある。太陽は比較的 低温の主系列星であるため、現在は②の位置にある。 進化が進むと④の位置を経て③になると予測されてい る。 4 37 小惑星探査「はやぶさ」に関する記述として正しいものは、次のど れか。 ①「はやぶさ」は試料を持ち帰ることに専念したため、他の科学観 測は行わなかった ②「はやぶさ」が訪れた小惑星イトカワは、これまで探査機が直接 訪れた天体としては最も小さい ③イトカワ表面から最大1cm程度の試料を持ち帰った ④「はやぶさ」の持ち帰った試料も、地球大気圏突入時の高温の影 響を大きく受けて、隕石から得られる情報と大差なかった ② 小惑星イトカワ（約500×300×200m）は、これまで探 査機が訪れたことのある天体としては最も小さい。① 「はやぶさ」は分光計などの科学観測機器を搭載し、イ トカワの表面の様子や物質を分析している。③最大の 微粒子は0.01mm程度。④熱防護システムに包まれた カプセルにより持ち帰ったので、宇宙空間にいたときの 元の情報が残っていると期待されている。 3
38 現在、太陽の内部を調べるために用いられている方法と同じ原理 を用いているものはどれか。 ①海底を掘り、地球内部の物質を直接手に入れる（ボーリング） ②地震波を利用して、地球の内部構造を推定する（地震波トモグラ フィ） ③X線を利用して、人の身体の内部の骨の状態を調べる（レントゲ ン撮影） ④人の身体に含まれる水分子を構成する原子の磁気の性質を利 用して内臓の様子を調べる（MRI） ② 太陽内部の調査研究は、太陽表面に見られる平均5分 間の振動現象を解析して行われる。これは、地震波の 伝播の様子を観測して地球の内部構造を調べる方法 と原理的には同じである。ボーリングのように太陽内 部の様子を直接調べることは現在の科学技術ではほ とんど不可能であろう。レントゲン写真はX線の透過率 の違いを利用したもの、MRIは物質を構成する原子の 磁気的性質を利用するもので、どちらも太陽に用いら れている手法とは原理が異なる。 2 39 宇宙の歴史における出来事を起きた順に正しく並べたものはどれ か。 ①重力の誕生―水素原子ができる―銀河の老齢化―ブラックホー ルの蒸発 ②水素原子ができる―重力の誕生―銀河の老齢化―ブラックホー ルの蒸発 ③重力の誕生―水素原子ができる―ブラックホールの蒸発―銀河 の老齢化 ④水素原子ができる―重力の誕生―ブラックホールの蒸発―銀河 の老齢化 ① 宇宙のごく初期には、４つの力のうちまず重力が生ま れた。その後、陽子と電子が結合して水素原子が生ま れ、最初の天体が生まれ、多数の銀河も形成され、銀 河系太陽系には我々の住む地球が形成され生命が誕 生した。ここまでが現在である。しかし、燃料となる水 素が枯渇すると星々は死を迎え銀河は衰えて光のな い宇宙となり、やがてブラックホールさえ蒸発すると考 えられている。 1 40 新たに発見された系外惑星には、観測衛星などにちなんだ名前が つけられる。系外惑星探査衛星Keplerで発見された惑星でないも のはどれか。 ①Kepler-11a ②Kepler-11b ③Kepler-11c ④Kepler-11d ① 系外惑星は親星の名前に小文字のbcdを発見順につ ける。小文字のaはつけない。 10 41 次のうち、太陽活動によってほとんど変化しないものはどれか。 ①太陽スペクトル中の吸収線の数 ②黒点の数 ③地球に降り注ぐ銀河宇宙線の量 ④コロナの形状 ① 太陽スペクトル中の吸収線は、彩層中の元素の種類 に由来する。よって太陽活動に影響されることはない。 黒点は太陽活動が活発化するほど多く、地球に降り注 ぐ銀河宇宙線の量は逆に太陽の活動が弱まると増え る。コロナの形状も、太陽表面の黒点群など磁力線の 影響を受けるため、太陽活動が活発なときと静穏なと きとでは形状が異なる。 2 42 火星とそのテラフォーミングについて、次の記述のうち誤っているも のはどれか。 ①火星は赤褐色の砂に覆われた乾いた惑星のようにみえるが、地 下には大量の水が凍っていると考えられている ②人が住むのに適するようにするために、氷を溶かし水蒸気など の温室効果で大気を暖める ③火星のすぐ外側の軌道にいる小惑星を捕獲し、そこに豊富に含 まれる氷や有機物を火星の土壌改良に用いる ④水を分解してできる酸素を用いて、大気中の酸素濃度を高めて 呼吸をできるようにする ③ 環境を変えられるほどの大きな天体を別の軌道で捕獲 し持ち運ぶことは、他の技術に比べて現実的ではな い。 3 43 ある超新星が最も明るいとき、見かけの等級が－7.5等に達した。 このとき、超新星の明るさは地球から見て満月の何倍か。最も適当 なものを選べ。ただし満月の明るさは－12.5等とする。 ①1/100倍 ②1/5倍 ③5倍 ④100倍 ① 超新星と満月の明るさの差は5等である。星の等級は5 等変わると、明るさにして100倍違うことを意味する。こ こで、星の等級は値が小さいほど光度は明るいことに 注意すると、超新星の方が満月より等級が5等小さい ので、明るさは満月の１/100倍となる。 4
44 撮影時期の違うかに星雲の写真を拡大して比較すると、星とガス 星雲の位置関係が変わっている。これはなぜか。 ①かに星雲が収縮したから ②かに星雲が膨張したから ③星が固有運動で位置が変わったから ④かに星雲が移動したから ② かに星雲の上縁付近の拡大写真を比較すると、時間 の経過によるガスの移動方向はかに星雲の中心から 外側に向けてであるので、かに星雲が膨張しているこ とが推察される。現在も1000km/sの速度で広がり続け ている。 5 45 以下の写真のAの印を付けた部分が黒く見えるのはなぜか。 ①この部分にはガスや塵がないから ②この部分には星がないから ③明るいHII領域の向こうに希薄な暗黒星雲があるから ④明るいHII領域の手前に濃密な暗黒星雲があるから ④ 写真はハッブル宇宙望遠鏡がとらえた馬頭星雲であ る。HII領域からの光が手前の暗黒星雲により吸収さ れ、黒い馬の頭のように見える。 6 46 銀河団の中で最も数が多い銀河はどの種類か。 ①楕円銀河 ②渦巻銀河 ③棒渦巻銀河 ④矮小銀河 ④ 楕円銀河は銀河団中心付近に比較的多数存在する。 一方、渦巻・棒渦巻銀河は銀河団周辺部での存在割 合が高い。しかしながら最も数が多いのは矮小銀河で ある。矮小銀河は通常の銀河に比べ規模が小さく暗い ため観測が難しいが、数としては多い。 7 47 次のうち、万有引力について記されたニュートンの著作はどれか。 ①プリンキピア ②アルマゲスト ③星界の報告 ④天球の回転について ① 『アルマゲスト』はプトレマイオス、『星界の報告』はガリ レオ、『天球の回転について』はコペルニクスの著作。 8 48 ロシアで考えられた近地点高度500km、遠地点高度4万km、軌道 傾斜角63°、軌道周期12時間の楕円軌道を何と呼ぶか。 ①モルニア軌道 ②トランスファ軌道 ③空間軌道 ④ホーマン軌道 ① 高緯度に国土が広がるロシアでは、赤道上空の静止 軌道に打ち上げた衛星では都合が悪い。モルニア軌 道であれば、天頂付近に長く衛星をとどまらせることが できる。③の空間軌道は『銀河鉄道999』で銀河鉄道が 宇宙空間を走るための軌道のこと。 9 49 直径6.5km、長さ32kmの円筒形のスペースコロニーで、円筒面での 遠心力がちょうど地球の重力と同じになるための自転周期に最も 近いものはどれか。 ①2秒 ②2分 ③2時間 ④20時間 ② スペースコロニーの半径をR、自転周期をT、地表の重 力加速度をgとすると、遠心力＝重力より、 4π2R/T2＝g g＝9.8m/s2、R＝3250mを代入して計算すると、 T＝114s～2分 10
50 光さえ出ることのできない天体ブラックホールは直接には観測する ことはできないが、電磁波の特定の波長による観測でその存在を 推測できる場合がある。その電磁波の波長域は次のうちどれか。 ①Ｘ線 ②可視光 ③赤外線 ④紫外線 ① ブラックホール自体が電磁波を放射することはない が、ブラックホール連星などでは、ブラックホールの相 手の星からブラックホールへ流れ込んだガスが高温に なり、電磁波を放射することがある。ガスはブラック ホール近傍で非常に高温になるため、ブラックホール 連星ではX線領域で電磁波を放射し、その時間的振る 舞いやスペクトルなどから（中性子星などではなく）ブ ラックホールだと強く推測できる。活動銀河中心核で も、ブラックホール近傍のガスからは可視光や紫外線 が放射され、ガス降着円盤の存在などは推測できる が、ブラックホール特有の特徴はX線領域ほど顕著で はない。 1 51 太陽黒点と地球の関係について、正しいものを選べ。 ①黒点の数が増えると太陽の明るさが暗くなり地球の気温が下が る ②黒点は太陽風の吹き出し口であり、黒点が見られないときは地 球に太陽風が降り注がない ③黒点の数は太陽活動と関係があり、黒点が見られない時期が続 くと地球の気温が下がる ④太陽黒点と地球の間には何の関係もない ③ 黒点は太陽表面へ磁力線が現れた場所であり、黒点 数が多いことは太陽活動が活発であることを意味す る。逆に黒点が現れないときは太陽活動が静穏で、地 球の気温も低下する。実際、17世紀後半に太陽黒点 がほとんど現れない時期が70年ほど続き、世界的に寒 冷であったことが、樹木の年輪中の炭素の放射性同位 体調査によって明らかにされている。 2 52 木星に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。 ①木星は太陽系のみならず、これまで見つかった系外惑星を含め ても、最大の惑星である ②木星はたくさんの氷を集めたため、そのガスの2大成分は水素と 酸素である ③木星の質量があと10倍大きかったら、太陽のような光り輝く恒星 になっていたと考えられている ④木星の巨大な引力が小惑星帯にある天体の軌道を乱し、互い の衝突を引き起こし、多くの小惑星をつくったと考えられている ④ ①木星よりはるかに重い系外惑星がたくさん見つかっ ている。 ②木星の大気組成は太陽と似ており、水素とヘリウム が2大成分。 ③現在の木星の100倍程度の質量でないと、核融合反 応は開始しない。 3 53 進化した星の中には、ヘリウムの核融合反応が進行しているもの がある。この反応でつくられる元素は何か、最も適当なものを選 べ。 ①水素（H） ②炭素（C） ③鉛（Pb） ④ウラン（U） ② 太陽のような主系列星の中心部では、水素の核融合 反応が起こり、ヘリウムが生成されている。恒星が進 化して十分大きな密度と温度になると、ヘリウムの核 融合反応が起き、炭素が合成される。さらに、恒星内 部で核融合反応が進むと、酸素、ケイ素･･･と合成さ れ、いくつかの過程を経て鉄までの元素ができる。主 系列星の内部ではこれ以上に重い元素は合成されな い。鉛は、赤色巨星で主に合成され、ウランは超新星 爆発時につくられる。 4 54 球状星団M13の中に見られる赤く明るい星たちは、どのような星 か。 ①赤色巨星 ②赤色矮星 ③原始星 ④褐色矮星 ① 球状星団は太陽よりも古いため、主系列星から進化し た赤色巨星が多数見られる。赤色矮星も数多くあるは ずだが、赤色巨星と比べると桁違いに暗いため、球状 星団中の赤く明るい星は全て赤色巨星である。また、 球状星団は古く、ガスをほとんど伴なわず、新たに星 形成は起こらないので、原始星は見られない。球状星 団の年齢では、褐色矮星は冷えて暗くなり、観測でき ない。 5 55 超新星爆発を起こす星は、主系列星の頃に太陽の何倍の質量が 必要か。以下の中から最も適当なものを選べ。 ①0.1倍 ②0.8倍 ③3倍 ④10倍 ④ 超新星爆発を起こすためには、太陽の8倍以上の質量 が必要だと考えられている。 6
56 ダークマターの説明として適切なものを次の文から選べ。 ①星が形成される領域に存在し、背景の星の光を遮るので大量に 存在する領域は暗く見える ②詳細は不明だが、重力と反対の斥力の源となり宇宙膨張に影響 を与えると考えられている ③電磁波では観測できないが、重力は働くので星や銀河の分布に 影響を与える ④ビッグバンの後、初期の星の誕生までの光が存在しない暗黒の 時期 ③ ①は暗黒星雲の説明 ②はダークエネルギーの説明 ④は宇宙の暗黒時代の説明 7 57 ガリレオは「地球が動くなら星は反対方向に動くはずだ」という反論 に対応できなかった。この事実（年周視差）を発見したのはだれ か。 ①ハレー ②ハーシェル ③ベッセル ④ハッブル ③ 1838年に、はくちょう座61番星年周視差0.3"を発見し た。 8 58 2013年現在、アメリカの宇宙監視ネットワークによって監視されて いる約10cm以上のスペースデブリは少なくとも何個あるか。 ①約2万2000個 ②約8万2000個 ③約10万3000個 ④約50万個 ① このうち1000個は運用中の宇宙機。推定では、直径1 ～10cmほどの粒子は、およそ50万個、1cm以下の大き さのものは、およそ数千万以上あるだろうと考えられて いる。 9 59 ハビタブルゾーンに関して間違っているものはどれか。 ①親星の周辺で水が液体で存在することが可能な領域 ②ハビタブルゾーンの惑星の大気には酸素が含まれている ③どのような星に対しても決まった距離の領域ではなく、親星の質 量や温度によって変わる ④太陽系の惑星では地球のみがハビタブルゾーンに含まれる ② ハビタブルゾーンは、親星の周辺で水が液体で存在で きる軌道領域で、惑星の大気組成は関係ない。 10 60 下図は太陽の構造のイメージである。プラージュが見られるのは図 中のどれか。アルファベットとその名称の組み合わせが正しいもの を選べ。 ①Aで彩層 ②Bで彩層 ③Cでプロミネンス ④Dでプロミネンス ② プラージュは活動領域で複雑に交差する磁場によって 彩層のガスが明るくなる現象である。よって②が正解と なる。Ａは彩層ではなくコロナ、Ｃはプロミネンスではな く黒点、Ｄは名称は正しいが、プロミネンスは彩層上空 に浮かぶガスの塊であるためプラージュが見られる場 所ではない。 2 61 宇宙を構成する元素で一番多いものは水素である。では、二番目 に多い元素は何か。 ①ヘリウム（He） ②酸素（O） ③鉄（Fe） ④ウラン（U） ① ビッグバン宇宙の初期に最初に形成された安定な素 粒子は陽子や電子だったので、最初の元素は水素 だった。ビッグバンの高温状況下で水素の一部（１割程 度）が核融合してヘリウムに変換されたが、ビッグバン 膨張とともに宇宙の温度が急激に低下したため、他の 元素はほとんどできなかった（リチウムはすこし合成さ れた）。他の元素は星の内部の核融合で形成された が、水素およびヘリウムに比べると微量である。 4
62 太陽質量の0.4倍から5倍までの主系列星が観測される星団は、ガ スが収縮を始めてからどのくらい経過しているか。 ①100万年 ②1000万年 ③1億年 ④10億年 ③ ガス雲の内部でガスが同時に収縮を始めても、質量に より主系列星に到達する時間が異なり、太陽質量の５ 倍の星は約10万年、太陽質量の0.4倍の星は約１億年 後に主系列に到達する。一方、太陽質量の５倍の星 は、主系列星となってから1.2億年後にはすでに主系列 を離れてしまう。 5 63 我々の銀河系のハローに見られる球状星団には、通常、質量の大 きな主系列星（OB型星）が含まれていることはない。それはなぜ か。 ①質量の大きな星は寿命が短いので、すぐに超新星爆発で消えて しまうため ②これらの球状星団では、もともと質量の大きな星が形成されな かったため ③これらの球状星団は形成途上にあり、質量の大きな星はこれか ら形成されるため ④実際には質量の大きな星も多数含まれているが、星団を構成す る星の数があまりに多いので、なかなか発見できないため ① 大マゼラン雲には、若い球状星団も発見されている。 大マゼラン雲は金属量が少なく、我々の銀河系が形成 された頃とよく似た環境をもつと考えられている。 6 64 銀河の形成過程について述べた次の文のうち、正しい文はいくつ あるか。 a．大きい銀河が分裂して矮小銀河ができる。 b．宇宙誕生初期に領域ごとに物質密度のわずかな違いが存在し た。 c．銀河の形成プロセスは現在も続いている。 d．ガス密度が濃い領域にダークマターが集積した。 ①すべて正しい ②正しい文は3つ ③正しい文は2つ ④正しい文は1つ ③ a. 間違い。矮小銀河が衝突・合体し大型銀河ができた と考えられている。 b. 正しい。 c. 正しい。 d. 間違い。初期にダークマターの分布のゆらぎにより 密度の濃淡ができ、ダークマター密度の高い領域にガ スが集積していったと考えられている。 7 65 次の天体を小さい順に並べるとどうなるか。 a．銀河系 b．大マゼラン雲 c．かに星雲 ①ａ＜ｂ＜ｃ ②ａ＜ｃ＜ｂ ③ｃ＜ｂ＜ａ ④ｃ＜ａ＜ｂ ③ a．銀河系の直径 約10万光年 b．大マゼラン雲の直径は約1.5万光年。大マゼラン雲 は矮小銀河。 ｃ．かに星雲の直径、約11光年。かに星雲は超新星残 骸であり銀河系内の天体 天体の種類と大まかな大きさの関係を把握しておくと、 細かい値を知らなくても判断できる。 7
66 スカイラブ実験における宇宙環境の人体への影響をみたとき、時 間が経過しても人体が適応できないものは次のうちどれか。 ①赤血球量 ②神経前庭系 ③骨・カルシウム代謝 ④体液シフトと電解質バランス ③ 適応の早い順に、宇宙酔いなどの神経前庭系、むくみ などの体液シフトと電解質バランス、赤血球量の減少 が挙げられる。宇宙酔いは数日で、むくみは数週間で 改善する。適応に一番時間がかかる赤血球数の減少 （宇宙貧血space anemia）は、飛行開始後約1.5カ月で 15％ほど減少し、さらに1.5カ月後には正常に復する。 しかし骨・カルシウム代謝は、骨の形成と吸収のバラン スが吸収過多となり、尿や大便からのカルシウム排出 が飛行中回復することはない。そのため骨の吸収を防 ぐ医薬品を服用する。 9 67 アミノ酸のD型（右手型）、L型（左手型）について正しいのはどれ か。 ①構成している原子の種類や数はD型、L型ともに同じである ②分子の立体構造が上下左右を反転した形になっている ③試験管で化学合成すると、D型とL型の合成比率はどのような場 合でも1：1となる ④生体内ではD型アミノ酸だけが使われている ① D型とL型は鏡映対称になっており、生体内ではL型ア ミノ酸のみが使われている。円偏光が当たる環境では 合成比率に差が出ることが知られており、この非対称 性が宇宙での生命発生の鍵かもしれないと考えられて いる。 10 68 アメリカの天文学者フランク・ドレークが考案したドレークの式は何 を見積もることができる式か、次の中から選べ。 ①ロケットなどの交通手段を用いて往来できるような銀河系内の宇 宙文明の数 ②電波を用いて地球と交信できるような銀河系内の宇宙文明の数 ③銀河系内で地球文明の程度に発達した宇宙文明の数 ④銀河系内に限らず全宇宙で地球文明の程度に発達した宇宙文 明の数 ② ドレークの式は、７つの要素の積の形をしている。これ ら要素は大きく天文学的要因、生物学的要因、社会学 的要因の３つに分けられるが、単に宇宙文明の数を見 積もる式ではなく、電波により地球と交信できるような 銀河系内の文明の数を見積もるものである。 1 69 主系列星の光度が質量の3乗に比例するとして、太陽の3倍の質 量をもつ主系列星の寿命はどの程度になるか。太陽の寿命を100 億年として求めよ。 ①4億年 ②11億年 ③15億年 ④33億年 ② 光度は単位時間に放射されるエネルギーの尺度ともな り、核融合の燃料となる水素の消費の速さを示すこと となる。題意より太陽の3倍の質量をもつ星は27倍の 速さで水素を消費する。一方、主系列星の質量は含ま れる水素の量に比例していると考えられるので、この 星に含まれる水素の量は、太陽の3倍である。3倍の燃 料があるが27倍の速さで消費してしまうこの星は 3÷ 27 で太陽の9分の１の寿命をもつ。100億年÷９≒11 億年。 実際には、主系列星の光度は質量の3～4乗 に比例する（主系列星の質量光度関係）。 5 70 渦巻銀河に見られる渦状構造に、直接関係しない言葉はどれか。 ①差動回転 ②密度波 ③巻き込みの困難 ④活動銀河核 ④ 銀河の回転は、中心ほど角速度の大きい差動回転な ので、パッと考えると「ゼンマイのようにキリキリどこま でも巻き込まれて、今見えているような美しい形を保て ないのでは？」という巻き込みの困難の問題が生じる。 銀河の腕は、実は密度波であり、恒星の密度が高く なっている場所が渦状のパターンとして認識されるの である。高速道路で、皆がブレーキをかけやすい場所 では交通渋滞が起きて車の密度が高くなる現象に似 ている。 6 71 国際宇宙ステーション（ISS）に1カ月間滞在した宇宙飛行士の被曝 線量は、地上で1カ月間生活した場合のおよそ何倍になるか、最も 近いものを選べ。 ①10倍 ②150倍 ③500倍 ④1000倍 ② ISS滞在中の宇宙飛行士の被曝線量は、1日当たり約1 ミリシーベルト。地上では1年間で約2.4ミリシーベルトと いわれている。つまり、ISS滞在中の1日当たりの放射 線量は、地上での約半年分に相当する。そのため、宇 宙飛行士は可能な限り被曝線量を計測し、クルー クォーターと呼ばれる放射線被曝軽減用の退避設備 が備えられている。 9 72 宇宙の歴史を1年のカレンダーにみたてると、地球の誕生月はいつ か。 ①1月 ②3月 ③8月 ④12月 ③ 宇宙が誕生してからおよそ137億年、太陽と地球が誕 生するまでおよそ９０億年である。 そこから計算すると 137÷365＝0.3753億年、90÷0.3753＝240日で、地球 の誕生月は8月となる。 1
73 太陽系全体の質量のうち太陽の質量が占める割合はどの程度 か、次の数値のうち一番近いものを選べ。 ①99.9％ ②99.0％ ③90.0％ ④50.0％ ① と ② もう少し正確には99.87％であり、ほとんどの質量が太 陽に集中している。この事実がケプラーの第3法則を 成り立たせている。すなわち一般化されたケプラーの 第3法則において、各惑星の質量が太陽質量に比較し て無視できるため全ての惑星で同じ値となるのであ る。 ※公式テキストの記述に従い、②も正解とします。 3 74 銀河系では1年に約20個の恒星が新しく生まれる。銀河系の恒星 のうち1％が超新星爆発を起こし、さらにその1％がブラックホール になるとすると、銀河系には何個のブラックホールが存在すること になるか。銀河系で恒星が生まれるようになって100億年が経過し たものとして計算せよ。 ①500万個 ②1000万個 ③2000万個 ④1億個 ③ 20個×100年×１％×１％＝2000万個 超新星爆発を起こす星は太陽質量の8倍以上の質量 をもち、また星の寿命は質量の2乗から3乗に反比例す るのでこれらの星は長くても1億年程度で超新星爆発 を起こす。また、生まれてから１億年程度の星はまだ 超新星爆発を起こしていないものもあるだろう。これら の期間を考慮しても100億年に比べると小さいので上 の式はほぼ正しいといえる。またブラックホールの寿命 は非常に長いと考えられているので100億年程度では 消滅することはない。なお、これらの数値が正しいと証 明されているわけではない。 1 75 太陽圏について正しく述べたものを選べ。 ①太陽の重力が及ぶ範囲 ②太陽が肉眼で見える範囲 ③太陽の大気である彩層が広がっている範囲 ④太陽磁場の影響や太陽風が及ぶ範囲 ④ 太陽磁場の影響や太陽風が及ぶ範囲を太陽圏とい い、太陽からの距離150億kmの範囲までだと考えられ ている。太陽の重力は太陽圏よりさらに外側にまで広 がっており、オールトの雲あたりまでだと考えられてい る。太陽が肉眼で見える範囲はかなり遠方にまで及 び、近隣の恒星まで含んでしまう。彩層は太陽の光球 上空約1万kmまでの範囲。 2 76 太陽の可視放射スペクトルには、数多くの暗線がみられる。この理 由について最も適当なものを選べ。 ①太陽の部分部分で温度が違う ②黒点の部分が暗く見える ③太陽周辺のコロナの影響 ④太陽大気中の様々な元素が、それぞれ固有の波長の光を吸収 する ④ 太陽などの恒星スペクトルの暗線は、その恒星大気の 吸収線を意味する。つまり、恒星大気中のそれぞれの 元素が固有の波長の光を吸収することによって暗く見 える。太陽は表面が平均的に6000Kであり、場所に よって（たとえば黒点部～4000K、コロナ～100万K）と 温度が異なるがそれによって暗く見えているわけでは ない。 4 77 宇宙で最初に水ができたのはいつ頃だと考えられるか。 ①ビッグバンのとき ②最初の星が誕生したとき ③最初の超新星爆発の後 ④地球ができたとき ③ ビッグバン直後にはヘリウムより重い元素はなく、現在 宇宙で見られる重元素は星内部の核融合反応でつくら れたものが、超新星爆発で宇宙空間に放出されたもの である。水は水素と酸素からなるため、最初の超新星 爆発によって酸素が宇宙空間に放出されるまでは、水 はなかったと考えられる。 5 78 静止衛星を打ち上げるのに他の条件が同じならば、発射のための 燃料コストを抑えられると考えられる射場は次のうちどれか。（ ） 内は射場の所在地国名を示している。 ①内之浦宇宙空間観測所（日本） ②種子島宇宙センター（日本） ③NASAケネディー宇宙センター（アメリカ） ④ギアナ宇宙センター（フランス領ギアナ） ④ 静止衛星は、打ち上げ後に軌道傾斜角を0°にする必 要があるため、できるだけ赤道に近い射場から打ち上 げる方が、コストとリスクを抑えることができる。ギアナ 宇宙センターは北緯約6°、NASAケネディー宇宙セン ターはおよそ北緯28°、内之浦宇宙空間観測所は北 緯約31°、種子島宇宙センターは、およそ北緯30°。 9 79 生物がそなえるべき3条件として適切ではないものはどれか。 ①外界から物質やエネルギーを取り込み物質代謝する ②外界と境界によって隔てられた細胞のような構成単位をもつ ③炭素原子を分子構造の中心とする有機化合物を主体とする ④自分自身とほぼ同じものを自己複製し自己増殖する ③ 有機物質は炭素原子を分子構造の中心とするが、生 命体が必ずしも炭素原子を分子構造の中心とする必 要はない。宇宙生命には炭素の代わりにケイ素を使う ものが存在するかもしれない。 10
80 次の写真の中から超新星残骸を選べ。 ① ①は超新星残骸のかに星雲で、他の３つは惑星状星 雲（ふくろう星雲、らせん星雲、リング星雲）である。
