01 다음 설명에 해당하는 천체 망원경을 <보기>에서 골라 각각 기호를 쓰시오.

Ⅳ. 다가오는 우주 / 3. 우주탐사

34. 망원경과 우주 탐사선

소단원 문제

	<보 기>
ㄱ. 광학 망원경 ㄴ. 전파 망원경 ㄷ. 우주 망원경

⑴ 가시광선 영역을 이용하여 관측한다.

⑵ 파장이 가장 긴 영역을 이용하여 관측한다.

⑶ X선, 자외선 등을 이용하여 관측할 수 있다.

02 다음 중 지상에 설치하여 사용할 수 없는 망원경은?

① 광학 망원경	② 굴절 망원경

③ 반사 망원경	④ 전파 망원경

⑤ 감마선 망원경

03 그림은 지구 기권에 진입한 전자기파가 파장에 따라 도달할 수 있는 고도 분포를 나타낸 것이다.

지표에서 천체를 관측할 때 유리한 파장 영역을 옳게 짝지은 것은?

① 전파, X선	② 전파, 가시광선

③ 적외선, 자외선	④ 적외선, 감마선

⑤ 가시광선, X선

04 다음 그림과 같은 원리로 이루어진 망원경으로 옳은 것은?

① 굴절 망원경	② 반사 망원경

③ 전파 망원경	④ X선 망원경

⑤ 적외선 망원경

05 그림은 굴절 망원경의 구조를 나타낸 것이다.

대물렌즈와 접안렌즈의 역할을 옳게 짝지은 것은?

	대물렌즈	접안렌즈
①	빛을 모은다.	빛을 모은다.
②	빛을 모은다.	상을 확대한다.
③	빛을 모은다.	빛을 분산시킨다.
④	상을 확대한다.	빛을 모은다.
⑤	상을 확대한다.	상을 확대한다.

06 그림 (가)와 (나)는 서로 다른 천체 망원경의 구조를 나타낸 것이다.

망원경 (가)와 (나)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① (가)는 색수차가 나타난다.

② (나)는 대형 망원경에 주로 이용된다.

③ (가)는 (나)보다 상의 명암이 뚜렷하다.

④ (가)는 (나)보다 유지 보수비가 많이 든다.

⑤ (가)는 (나)보다 행성의 표면을 고배율로 관측하기에 적합하다.

07 어떤 별을 구경이 200 mm인 망원경으로 본다면 육안으로 볼 때보다 몇 배 밝게 보이겠는가? (단, 같은 배율로 관측하며, 사람 눈의 지름은 5mm이다.)

① 40배	② 160배	③ 200배

④ 400배	⑤ 1,600배

08 그림은 전파 망원경의 모습이다.

전파 망원경에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 전파는 지구의 대기에 대부분 흡수된다. ㄴ. 안테나 접시의 면적이 클수록 집광력이 크다. ㄷ. 광학 망원경보다 파장이 긴 전파를 통해 천체를 관측한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림은 X선 우주 망원경의 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 우주 공간에 설치하여 사용한다. ㄴ. 가시광선보다 파장이 긴 전자기파를 이용하여 천체를 관측한 것이다. ㄷ. 암흑 성운이나 아주 멀리 떨어진 외부 은하를 관측하는데 사용된다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 망원경의 성능에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 구경의 크기가 클수록 분해능 값이 커진다.

② 구경의 크기가 2배로 커지면 집광력도 2배가 된다.

③ 반사 망원경은 오목 거울을 이용하여 별빛을 모은다.

④ 접안렌즈의 초점 거리가 짧을수록 배율이 작아진다.

⑤ 분해능 값이 클수록 물체를 더 세밀하게 관측할 수있다.

11 표는 두 망원경 (가)와 (나)의 규격을 정리한 것이다.

망원경	구경(mm)	초점거리(mm)
		대물렌즈	접안렌즈
(가)	100	1,000	10
(나)	200	1,500	10

망원경 (가)와 (나)의 특성을 비교한 설명으로 옳은 것만을

<보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 배율은 (가)가 더 높다. ㄴ. 분해능은 (나)가 더 좋다. ㄷ. 집광력은 (나)가 더 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12 표는 우주 망원경 A와 B의 특징을 비교한 것이다.

구분	망원경 A	망원경 B
주 거울 지름(m)	2.4	6.5
주 거울의 초점 거리(cm)	56.7	131.4
파장 영역(µm)	0.115~2.5	0.6~28

두 망원경의 비교로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 가시광선 영역은 0.4~0.7µm이다.)

	<보 기>
ㄱ. 집광력은 A보다 B가 크다. ㄴ. 동일한 접안렌즈를 사용할 때 배율은 A가 B보다 높다. ㄷ. B는 주로 자외선 영역을 주로 관측한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

13 다음에서 설명하는 행성의 탐사 방법으로 옳은 것은?

카시니 호는 토성 궤도에 진입하여 공전하면서 토

성의 표면과 대기를 탐사하였다.

① 연착륙	② 궤도 선회	③ 근접 통과

④ 표면 충돌	⑤ 탐사정 낙하

14 다음은 어느 행성을 탐사한 탐사선과 탐사 로봇을 나타낸 것이다.

•1976년 바이킹 1호, 바이킹 2호

•1997년 패스파인더호

•2004년 스피릿호

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른것은?

	<보 기>
ㄱ. 화성을 탐사하였다. ㄴ. 이 행성의 표면은 고체 상태이다. ㄷ. 근접 통과하면서 이 행성의 표면과 대기를 탐사하였다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15 다음은 어떤 화성 탐사선의 궤도와 그에 대한 설명이다.

• 탐사선의 궤도는 E₀을 근일점으로 하고 M₁을 원일점으로 하는 타원이다.

• E₀과 M₁은 탐사선이 궤도 진입할 때의 지구와 화성의 위치이다.

• 탐사선 E₀에서 타원 궤도에 진입한 후, 추진력 없이 진행하여 약 8개월 후에 M₁에서 화성과 만나게 된다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 탐사선 궤도 긴반지름은 1.25 AU이다. ㄴ. A-B 구간에서 탐사선의 속도는 점점 느려진다. ㄷ. 탐사선이 화성에 도착할 때, 화성은 합의 위치에 있다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

서술형 문제

16 그림은 전파 망원경의 모습이다.

전파 망원경에 대한 다음 글의 ( ) 안에 들어갈 알맞은 말

을 순서대로 쓰시오.

전파는 우주 공간 및 지구 대기에서 흡수되는 양이 (㉠    )(이)므로, 전파 망원경은 성간 물질처럼 눈에 잘 보이지 않는 천체도 관측할 수 있어서 우리은하의 (㉡    ) 구조를 밝히는 데 이용되었다.

17 표는 망원경 A와 B의 규격을 비교한 것이다.

구분	종류	구경	초점 거리
망원경 A	반사 망원경	100 mm	1,000 mm
망원경 B	굴절 망원경	50 mm	1,000 mm

망원경 A가 망원경 B에 비해 유리한 점 두 가지를 그 이유와 함께 서술하시오.

18 그림은 탐사 로봇인 오퍼튜니티의 모습을 나타낸 것이다.

⑴ 이 탐사 로봇이 탐사 활동을 한 행성을 쓰시오.

⑵ 목성이나 토성에서는 이와 같은 탐사 방법을 활용할

수 없는 까닭을 서술하시오.

정답과 해설

01 ⑴ ㄱ ⑵ ㄴ ⑶ ㄷ 02 ⑤ 03 ② 04 ② 05 ② 06 ④ 07 ⑤ 08 ④ 09 ① 10 ③ 11 ④ 12 ① 13 ② 14 ③ 15 ③ 16~18 해설 참조

01 ⑴ 렌즈나 거울로 가시광선 영역을 관측하는 망원경은 광학 망원경이다.

⑵ 전자기파 중 파장이 가장 긴 영역은 전파이며, 전파 망원경을 이용하여 관측한다.

⑶ X선, 자외선 등은 대기를 통과하지 못하므로 우주에서 관측할 수 있다.

02 감마선은 지구 대기에 모두 흡수되어 지표에 도달하지 않기 때문에 지상에 설치하여 사용할 수 없다.

03 전자기파 중 전파와 가시광선은 지구의 대기에 잘 흡수되지 않고 지구 표면까지 도달하므로, 지표에서 천체를 관측할 때 유리한 파장이다.

04 뉴턴식 반사 망원경은 오목 거울에서 모아진 빛을 평면 거울을 이용하여 경통의 옆면 밖으로 끌어내어 상을 맺게 한 다음, 접안렌즈로 확대하여 보는 방식이다.

05 천체 망원경은 볼록 렌즈나 오목 거울을 이용하여 빛을 모아 밝은 상을 만든 후 접안렌즈로 이를 확대하여 본다. 굴절 망원경은 볼록렌즈를 대물렌즈로 사용하여 빛을 모으고, 반사 망원경은 오목 거울을 주 거울로 사용하여 빛을 모은다.

06 (가)는 굴절 망원경, (나)는 반사 망원경이다. 반사 망원경은 광축이 자주 흐트러지고 반사경 코팅이 잘 벗겨지므로 굴절 망원경보다 유지 보수비가 많이 든다.

07 집광력은 대물렌즈 구경의 제곱에 비례하며, 지름은 구경이 200 mm인 망원경이 5 mm인 사람 눈의 40배이다. 따라서 집광력은 지름구경이 200mm인 망원경이 사람 눈의 40²=1,600배이다.

08 ㄴ. 전파 망원경은 안테나 접시의 면적이 클수록 집광력이 크다.

ㄷ. 전파 망원경은 광학 망원경으로 관측하는 가시광선보다 파장이 긴 전파를 통해 천체를 관측한다.

ㄱ. 전파는 지구의 대기를 잘 통과하므로 지상 망원경으로 관측이 가능하다.

오답 체크

09 ㄱ. X선은 지구 대기를 통과하기 어려우므로 X선 망원경은 지구 대기의 영향을 받지 않는 우주 공간에 설치한다.

ㄴ. X선은 가시광선보다 파장이 짧은 전자기파이다.

오답 체크

ㄷ. 암흑 성운, 우리 은하와 외부 은하, 원시별 등의 관측에는 전파 망원경이 이용된다.

10 ③ 반사 망원경은 렌즈 대신 오목 거울을 이용하여 빛을 모은다.

①, ⑤ 렌즈의 크기가 클수록 분해능 값이 작아져서(좋아져서) 세밀한 곳까지 관측이 가능해진다.

오답 체크

② 렌즈의 크기가 2배로 커지면 집광력은 크기의 제곱에 비례하므로 4배가 된다.

④ [eqn: 망원경의`배율= {대물렌즈의`초점`거리} over {접안렌즈의`초점`거리}]이므로, 접안렌즈의 초점 거리가 짧을수록 배율이 커진다.

11

ㄴ. 분해능은 인접해 있는 두 물체를 구분해 볼 수 있는 능력으로, 구경이 클수록 좋으므로(작으므로) (나)가 더 좋다(작다).

ㄷ. 집광력은 망원경이 빛을 모을 수 있는 능력으로, 구경의 제곱에 비례하므로 (나)가 더 크다.

ㄱ. 배율은 대물렌즈의 초점 거리를 접안렌즈의 초점거리로 나눈 값이므로, (가)의 배율은 [eqn: { 1000} over {10 }]=100(배)이고, (나)의 배율은 [eqn: { 1500} over {10 }]=150(배)이다.

오답 체크

12 ㄱ. 주 거울의 지름이 A보다 B가 크므로, 집광력은 B가 더 크다.

ㄴ. 반사 망원경의 배율은 주 거울의 초점 거리를 접안렌즈의 초점 거리로 나눈 값이다. 따라서 동일한 접안렌즈를 사용할 때의 배율은 주 거울의 초점 거리가 긴 B가 A보다 높다.

오답 체크

ㄷ. A는 주로 가시광선 영역을 관측하고 가시광선 영역에 가까운 일부 자외선과 적외선 영역을 관측하는 데 비해, B는 가시광선보다 파장이 긴 적외선 영역을 주로 관측한다.

13 궤도 선회는 인공위성처럼 천체의 주위를 돌면서 탐사하는 방법이다. 카시니호는 2004년 토성 궤도에 진입하여 궤도 선회하면서 토성을 탐사하였다. 카시니호의 탐사 결과 토성 고리의 구성 입자 크기는 토성에서 멀수록 크며, 위성들에 의해 고리가 물결처럼 움직이는 것을 밝혀냈다.

14

1976년에 바이킹 1호와 바이킹 2호, 1997년에는 패스파인더호, 2004년에는 탐사 로봇인 스피릿호가 단단한 표면에 연착륙하여 탐사한 행성은 화성이다.

15 ㄱ. 탐사선의 근일점 거리는 1 AU, 원일점 거리는 1.5 AU이다. 따라서 궤도 긴반지름은 1+1.5/2 =1.25 AU이다.

ㄴ. A-B 구간에서 탐사선은 근일점에서 원일점으로 이동하면서 태양으로부터 멀어지므로 케플러 제2법칙에 의해 태양과 가까운 거리에서는 빠르게 공전하고, 먼 거리에서는 느리게 공전하므로 속도는 점점 느려진다.

ㄷ. 탐사선이 E0을 출발하여 8개월 후 화성에 도착할 때, 지구는 E0에서 약 240, 공전한 지점에 위치한다. 따라서 화성은 동구 부근의 위치에 있다.

오답 체크

16

모범답안_ ㉠ 적으, ㉡ 나선팔

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	두 가지를 모두 옳게 답한 경우	100
B	한 가지만 옳게 답한 경우	50

17

모범답안_ 망원경 A는 망원경 B에 비해 구경이 크므로 집광력과 분해능이 좋다.

해설_ 집광력은 망원경이 빛을 모을 수 있는 능력으로, 망원경 구경의 제곱에 비례한다. 분해능은 망원경으로 인접해 있는 두 물체를 구분해서 볼 수 있는 최소 각거리로, 망원경의 구경이 클수록 좋다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	정답 키워드를 모두 적용하여 정확하게 유리한 점 두 가지와 까닭을 옳게 서술한 경우	100
B	유리한 점 한 가지와 그 까닭만 옳게 서술한 경우	50
C	유리한 점 두 가지만 옳게 서술한 경우	30

18

모범답안_ ⑴ 화성

⑵ 목성이나 토성은 기체 행성이므로 표면이 단단한 암석이 아니기 때문에 탐사선이 착륙할 수 없다.

채점 기준

문항	등급	채점 기준	배점(%)
(1)	A	행성을 옳게 답한 경우	40
(2)	A	기체 행성, 표면 상태, 착륙 여부를 옳게 서술한 경우	60
	B	기체 행성, 표면 상태, 착륙 여부 중 두 가지만 옳게 서술한 경우	40
	C	기체 행성, 표면 상태, 착륙 여부 중 한 가지만 옳게 서술한 경우	20