01 그림 (가)~(다)는 여러 천체 망원경들의 모식도를 나타낸 것이다.

Ⅳ. 다가오는 우주 / 3. 우주 탐사

중단원 문제

(가)

(나)

(다)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)는 달이나 행성들의 관측에 주로 이용된다. ㄴ. 대구경의 망원경을 제작할 때에는 (가)보다 (나) 가 많이 쓰인다. ㄷ. (다)는 (가)와 (나)보다 파장이 짧은 전자기파를 이용하여 천체를 관측한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

02 그림 (가)와 (나)는 광학 망원경과 전파 망원경을 순서 없이 나타낸 것이다.

(가)

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (나)는 온도가 낮은 성간 물질 관측에 이용한다. ㄴ. 구경이 같은 경우 (가)와 (나)의 분해능은 같다. ㄷ. 관측할 때 (가)는 (나)보다 날씨의 영향을 많이 받는다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

03 그림은 전자기파의 파장에 따른 지구 대기의 흡수율과 우주 망원경 A, B, C의 관측 파장을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. B는 지상에 있는 동일 구경의 광학 망원경보다 더 선명한 상을 얻을 수 있다. ㄴ. A와 C가 관측에 이용하는 전자기파는 지구 대기를 통과하면서 대부분 흡수된다. ㄷ. A는 C보다 저온의 천체를 관측하는 데 적합하다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

빛	망원경
감마선	CGRO
가시광선	ʰST
X선	찬드라
적외선	IRAS
자외선	갤렉스
전파	VSOP

04 표는 파장별 빛과 그 빛을   관측할 수 있는 우주 망원   경을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 우주 망원경은 24시간 동안 한 천체를 계속해서 관측할 수 있다. ㄴ. 우주 망원경은 대기에 의한 빛의 산란, 굴절, 흡수 등의 영향을 받지 않는다. ㄷ. 우주 망원경은 대기에 흡수되어 지상에 도달하지 않는 영역의 빛을 관측할 수 있다. ㄹ. 우주 망원경의 구경이 모두 같다면 CGRO의 분해능이 가장 좋다.

① ㄱ, ㄴ	② ㄴ, ㄷ	③ ㄷ, ㄹ

④ ㄱ, ㄴ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ, ㄹ

05 그림 (가)와 (나)는 반사 망원경과 굴절 망원경의 원리를 나타낸 것이다.

(가) 반사 망원경

(나) 굴절 망원경

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 A의 지름이 증가하면 물체를 구분하여 볼 수 있는 최소 각거리가 작아진다. ㄴ. (나)에서 B의 지름이 증가하면 집광력은 감소한다. ㄷ. (나)에서 B의 초점 거리가 길어지면 망원경의 배율은 감소한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

06 그림 (가), (나), (다)는 게성운을 각각 전파, 적외선, 가시광선 관측 망원경으로 촬영한 영상이다.

(가) 전파

(나) 적외선

(다) 가시광선

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 상의 배율은 모두 동일하다.)

	<보 기>
ㄱ. 전파 망원경은 주로 우주에 설치하여 사용한다. ㄴ. 망원경의 구경이 모두 같다면 (가)의 분해능이 가장 좋다. ㄷ. (다)는 (나)보다 높은 온도의 가스 분포를 잘 나 타낸다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

07 그림은 태양계에 속하는 어느 행성의 일부를 찍은 사진이다.

이 행성에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 반사율이 커서 가장 밝게 보인다.

② 낮과 밤의 표면 온도 차가 매우 크다.

③ 자전 속도가 빠르고 평균 밀도가 물보다 작다.

④ 남반구에 대기의 소용돌이 현상인 대적반이 있다.

⑤ 표면에 과거 물이 흘렀던 흔적이 있다.

08 그림 (가), (나), (다)는 태양계에 속하는 행성들의 모습이다.

(가)

(나)

(다)

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 자전 주기가 가장 긴 행성은 (나)이다.

② 세 행성의 자전 방향은 모두 일치한다.

③ 세 행성의 대기는 수소와 헬륨이 주성분이다.

④ (가)의 물리적 성질은 (나)보다는 (다)에 가깝다.

⑤ 초승달 모양으로 관측될 수 있는 것은 (가)와 (다)이다.

09 다음은 태양계를 구성하는 천체의 특징에 대해 철수가 작성한 탐구 보고서의 일부이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 천체의 크기는 A가 C보다 크다. ㄴ. B의 질량은 시간이 지날수록 증가한다. ㄷ. C에는 유인 탐사선이 착륙하였다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 표는 태양계 행성 (가)와 (나)의 물리적 특성을 나타낸 것이다.

구분	(가)	(나)
자전 주기	243일	23시간 56분
평균 표면 온도	460℃	15℃
주요 대기 성분	이산화 탄소	질소, 산소
대기압	95기압	1기압

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (나)에는 액체 상태의 물이 존재한다. ㄴ. 하루의 길이는 (가)가 (나)보다 길다. ㄷ. 온실 효과는 (가)가 (나)보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11 그림은 태양계를 구성하는 어느 천체의 모습이다.

(가) 혜성 67P의 핵

(나) 소행성 에로스

(다) 위성 포보스

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)는 태양에 가까이 접근하면 꼬리가 생긴다. ㄴ. (가)와 (나)는 구성 물질의 성분비가 유사하다. ㄷ. 모두 태양을 초점으로 하는 타원 궤도를 공전한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12 그림은 어느 날 지구와 혜성의 공전 궤도 상의 위치를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 이 날 혜성의 꼬리는 가장 짧다.

② 혜성의 꼬리는 태양 쪽으로 나타난다.

③ 혜성은 타원 또는 포물선 궤도를 그린다.

④ 혜성의 꼬리는 공기와의 마찰로 빛을 내는 것이다.

⑤ 혜성의 핵은 탄소 화합물과 같은 암석 성분으로 이루 어져 있다.

13 표는 목성 주위를 공전하는 4개의 위성에 관한 자료이다.

위성	반지름 (km)	평균 공전 반지름 (×[eqn: 10 ^{5}]km)	공전 주기 (일)	평균 밀도 (g/[eqn: cm ^{2}])	자전 주기 (일)
이오	1,816	4.2	1.8	3.5	1.8
유로파	1,569	6.7	3.6	3.0	3.6
가니메데	2,631	10.7	7.2	1.9	7.2
칼리스토	2,400	18.8	16.7	1.8	16.7

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 위성들은 공전 방향과 자전 방향이 같고, 암석 과 얼음으로만 구성되어 있다고 가정한다.)

	<보 기>
ㄱ. 목성에서 먼 위성일수록 공전 속도가 빠르다. ㄴ. 목성에서 관측할 경우 위성들은 항상 같은 쪽면 만 보인다. ㄷ. 목성의 구성 물질 중 암석이 차지하는 비율은 목성에서 먼 위성일수록 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

14 그림은 여러 가지 탐사 방법으로 2010년까지 발견한 외계 행성들의 궤도 긴반지름과 질량을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 발견된 행성은 대부분 지구보다 질량이 크다. ㄴ. 도플러 효과를 이용하여 발견한 행성의 수가 가장 많다. ㄷ. 궤도 긴반지름이 1 AU보다 큰 행성은 주로 식 현상을 이용하여 발견하였다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15 그림은 외계 항성계에서 행성이 별의 주위를 공전하는 모습을 나타낸 것이다.

지구에서 이 행성의 존재를 알아내기 위해 사용하는 방법으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 행성에 의한 별의 밝기 변화를 관측한다. ㄴ. 행성에 의한 별의 표면 온도 변화를 관측한다. ㄷ. 행성에 의한 별빛 스펙트럼선의 도플러 효과를 관측한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16 그림 (가)는 외계 행성이 별 주위를 공전하는 모습을, (나)는 이 별의 겉보기 밝기를 시간에 따라 나타낸 것이다.

(가)

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 관측자의 시선 방향이 행성의 공전 궤도면과 나란할 경우 (나)의 현상을 관측할 수 있다. ㄴ. 겉보기 밝기가 최소일 때 중심별의 스펙트럼 파장이 가장 길게 관측된다. ㄷ. 행성의 반지름이 2배가 되면 a는 2배로 커진다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

정답과 해설

01 ④ 02 ③ 03 ③ 04 ⑤ 05 ① 06 ③ 07 ③ 08 ④ 09 ① 10 ⑤ 11 ① 12 ③ 13 ② 14 ③ 15 ③ 16 ①

01 ㄱ. (가)는 대물렌즈와 접안렌즈로 볼록 렌즈를 사용한 케플러식 굴절 망원경이다. 굴절 망원경은 상이 안정적이어서 고배율 관측에 유리하므로, 달이나 행성들의 관측에 주로 이용된다.

ㄴ. (나)는 주 거울인 오목 거울로 모은 빛을 보조 거울인 평면 거울로 반사하여 경통의 옆에 뚫린 구멍을 통해 접안렌즈로 관측하는 뉴턴식 반사 망원경이다. 반사 망원경은 거울을 사용하기 때문에 제작이 쉽고 가격이 저렴하여 대구경의 망원경을 제작할 때 많이 쓰인다.

ㄷ. (다)는 전파를 수신하는 안테나와 이를 증폭하는 증폭기, 기록계로 구성되어 있는 전파 망원경이다. 전파 망원경은 광학 망원경인 (가)와 (나)가 관측하는 가시광선보다 파장이 긴 전자기파인 전파를 이용하여 천체를 관측한다.

오답 체크

02 ㄱ. (나)는 파장이 긴 영역을 관측하는 전파 망원경으로, 온도가 낮은 성간 물질 관측에 이용한다.

ㄷ. (가)는 가시광선 영역을 관측하는 광학 망원경이다. 전파는 가시광선보다 구름과 대기를 잘 통과하므로, 관측할 때 (가)는 (나)보다 날씨의 영향을 많이 받는다.

ㄴ. 구경이 같은 경우에 파장이 짧을수록 분해능이 작아서 좋으므로, 구경이 같은 경우 (가)가 (나)보다 분해능이 작다(좋다).

오답 체크

03 ㄱ. B는 가시광선 영역을 우주에서 관측하는 허블 망원경으로, 지상에서 관측하는 동일한 구경의 광학 망원경보다 훨씬 선명한 영상을 얻을 수 있다.

ㄴ. A와 C는 각각 X선과 적외선 영역을 관측하는 망원경으로, 대기에 의한 흡수율이 높은 영역을 관측한다.

ㄷ. A와 C는 각각 X선과 적외선 영역을 관측하는 망원경이므로, A가 C보다 온도가 높은 영역을 관측 대상으로 한다.

오답 체크

04 ㄴ. 우주 망원경은 대기의 영향을 받지 않고 우주 공간에서 지구둘레를 공전하면서 천체를 관측하므로 대기에 의한 빛의 산란, 굴절, 흡수 등의 영향을 받지 않는다.

ㄷ. 우주 망원경은 감마선, X선, 자외선, 적외선 등의 지상에서 관측하기 어려운 파장 영역으로도 관측 가능하다.

ㄹ. 구경이 모두 같은 경우 파장이 가장 짧은 감마선을 관측하는 CGRO의 분해능이 가장 좋다.

ㄱ. 극궤도나 경사 궤도를 공전하는 인공위성에 설치된 망원경은 지구 둘레를 한 바퀴 회전하는 데 약 2시간이 걸리므로 약 1시간 이상 지속적인 관측은 불가능하다.

오답 체크

05 ㄱ. 분해능은 파장이 짧을수록, 망원경의 구경이 클수록 좋다. (가)에서 A의 지름이 증가하면 물체를 구분하여 볼 수 있는 최소 각거리가 작아져 분해능이 좋아진다.

ㄴ. 집광력은 망원경의 구경의 제곱에 비례한다. 그러므로 (나)에서 B의 지름이 증가하면 집광력은 증가한다.

오답 체크

ㄷ. 망원경의 배율은 대물렌즈의 초점 거리에 비례하여 커진다. (나)에서 B의 초점 거리가 길어지면 망원경의 배율은 증가한다.

06 ㄷ. (다)는 (나)보다 파장이 짧은 영역이므로 높은 온도의 가스 분포를 잘 나타낸다.

ㄱ. 전파 망원경은 지구 대기를 잘 통과하는 전파 영역을 관측하므로 주로 지상에 설치하여 사용한다.

오답 체크

ㄴ. 망원경의 분해능은 구경이 클수록, 관측 영역의 파장이 짧을수록 좋다. 따라서 망원경의 구경이 모두 같다면 (가)의 분해능이 가장 나쁘다.

07 ③ 선명한 고리를 지니고 있는 행성은 토성이다. 토성은 자전 속도가 빠르기 때문에 적도에 나란한 줄무늬가 나타나고, 평균 밀도가 물보다 작다.

① 반사율이 커서 가장 밝게 보이는 행성은 금성이다.

오답 체크

② 대기가 거의 없어서 낮과 밤의 표면 온도 차가 매우 큰 행성은 수성이다. ④ 남반구에 대기의 소용돌이 현상인 대적반이 있는 행성은 목성이다.

⑤ 표면에 과거 물이 흘렀을 것으로 추측되는 흔적이 있는 행성은 화성이다.

08 (가)는 화성, (나)는 토성, (다)는 금성이다.

④ 화성과 금성은 지구형 행성으로 성질이 비슷하지만, 목성형 행성인 토성은 성질이 크게 다르다.

① 자전 주기가 가장 긴 행성은 금성이다.

오답 체크

② 금성의 자전 방향은 화성과 토성의 자전 방향과 반대이다.

③ 화성과 금성의 대기 성분은 주로 이산화 탄소이다.

⑤ 초승달 모양으로 관측될 수 있는 것은 내행성인 금성뿐이다.

09 ㄱ. A는 화성이고, C는 소행성이다. 따라서 천체의 크기는 A가 C보다 훨씬 크다.

ㄴ. B는 혜성으로, 태양 가까이 지날 때 꼬리가 길게 발달하며 물질의 일부는 궤도 상에 남기게 된다. 따라서 혜성의 질량은 시간이 지날수록 감소한다.

오답 체크

ㄷ. C는 소행성으로, 유인 탐사선이 착륙하지 않았다. 유인 탐사선이 착륙하여 탐사를 벌인 천체는 달이 유일하다.

10 ㄱ. (나)는 지구이며, 태양계에서 유일하게 생명 가능 지대에 속해 있다. 따라서 (나)에는 액체 상태의 물이 존재한다.

ㄴ. (가)는 자전 주기가 매우 긴 금성이므로, 하루의 길이는 (가)가 (나)보다 훨씬 길다.

ㄷ. 온실 효과는 두꺼운 이산화 탄소 대기를 가진 (가)가 (나)보다 크다.

11 ㄱ. 혜성 (가)는 태양에 가까이 접근하면 증발하여 부피가 커지면서 물질이 태양 반대편으로 밀려 꼬리가 생긴다.

ㄴ. (가)는 먼지와 얼음으로 이루어져 있고, (나)와 (다)는 구성 물질의 성분비가 유사하다.

오답 체크

ㄷ. (가)와 (나)는 태양을 초점으로 하는 타원 궤도를 공전하지만, 화성의 위성인 (다)는 화성을 초점으로 하는 타원 궤도를 공전한다.

12 ③ 혜성은 타원 또는 포물선 궤도를 그리며 태양 둘레를 공전한다.

① 이 날 혜성은 태양에 가장 가까이 접근해 있으므로 꼬리의 길이가 가장 길다.

오답 체크

② 혜성의 꼬리는 태양풍에 밀려나면서 생기므로 태양의 반대편으로 나타난다.

④ 공기와의 마찰로 빛을 내며 타는 것은 유성이다.

⑤ 혜성의 핵은 얼음과 암석 조각 등으로 이루어져 있다.

13 ㄴ. 위성들이 모두 공전 주기와 자전 주기가 같다. 따라서 지구에서 본 달처럼 목성에서 관측할 경우 위성들은 항상 같은 쪽 면만 보인다.

ㄱ. 위성들도 케플러 제2법칙에 따라 목성 둘레를 공전한다. 그러므로 목성에서 먼 위성일수록 공전 속도가 느리다.

오답 체크

ㄷ. 천체의 평균 밀도가 작을수록 기체 성분이 많이 포함된 것이고, 밀도가 클수록 암석의 성분을 많이 포함한 것이다. 따라서 목성에서 먼 위성일수록 밀도가 작아지므로 암석 성분이 차지하는 비율이 작아진다.

14 ㄱ. 발견된 외계 행성은 대부분 세로축에서 질량 1(=지구 질량)보다 크다.

ㄴ. 가장 많은 수의 외계 행성이 시선 속도를 측정하여 발견되었다. 시선 속도는 도플러 효과를 이용하여 구할 수 있다.

ㄷ. 궤도 긴반지름이 1 AU보다 큰 외계 행성들은 대부분 시선 속도를 측정하여 발견되었다.

오답 체크

15 ㄱ. 행성에 의한 식 현상으로 나타나는 별의 밝기 변화를 관측하여 외계 행성의 존재를 알 수 있다.

ㄷ. 행성에 의한 영향으로 중심별의 미세한 움직임에 따른 운동은 별빛 스펙트럼선의 도플러 효과를 관측하여 알 수 있다.

ㄴ. 별의 표면 온도는 별의 진화 과정에서 변하고, 행성에 의한 별의 표면 온도 변화는 거의 없다. 그러므로 별의 표면 온도 변화로 외계 행성을 찾기 어렵다.

오답 체크

16 ㄱ. 관측자의 시선 방향이 행성의 공전 궤도면과 나란할 경우 행성에 의한 식 현상으로 (나)와 같이 밝기가 변하는 현상을 관측할 수 있다.

ㄴ. 겉보기 밝기가 최소일 때는 중심별 앞을 가로질러가므로 중심별의 스펙트럼 파장이 거의 변하지 않아 가장 짧게 관측된다.

오답 체크

ㄷ. 행성의 반지름이 2배가 되면 행성의 단면적이 4배가 되어 가려서 어두워지는 면적 a도 4배로 커진다.