천체 물리학 서론 2단원 연습문제 답안

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천체 물리학 서론 2단원 연습문제 답안에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

(H2CO)분자가 발견되었다.
(가) 온도 일 때 이 분자의 평균 속도를 구하시오. 지구의 달에 이 분자가 수십억 년 동안 붙잡혀 있을 수 있는지 설명하시오.
분자가 남아있으려면, 가 성립되어야 한다. 하지만, 위에서는
보다 작기 때문에 포름알데히드는 달에 오랫동안 남아있을 수 없다.
(나) 토성의 위성 타이탄이 포름알데히드를 대기 중에 보유할 수 있는지 가늠하시오. 타이탄은 질량이 이고 반지름이 2,600km이다.
즉, 포름알데히드는 달 보다 더욱 쉽게 타이탄을 탈출하게 된다.
9. 원일점이 , 이심률이 인 혜성이 있다.
(가) 근일점 거리와 공전주기를 구하시오.
(나) 근일점과 원일점에서 이 혜성의 궤도속도는 각각 얼마인가?
①
②
(다) 원일점에서 이 혜성이 태양계를 이탈할 수 있는 속도는 얼마인가? 이 계산의 결과로부터 내릴 수 있는 결론은 무엇인가?
원일점에서 혜성의 속도가 면 태양궤도를 이탈하게 된다.
10. 어떤 유성우는 매년 일정하게 보이고, 어떤 것들은 때로는 장관을 이루나 때로는 희미하게 보이는데, 그 이유가 무엇인지 그림을 그려 설명하시오.
유성체는 소행성 규모인 에서부터 수 의 미소유성체에 해당하는 크기의 범위를 가진다. 만약, 지구가 유성체 군을 통과할 때 유성우가 유성체 군의 밀도가 일정한 경우에는 매년 일정하게 보이지만, 지구가 통과하는 유성체 군의 밀도가 일정하지 않다면, 밀도가 큰 경우에는 맑고 장관을 이루겠지만, 밀도가 작은 경우에는 희미하게 보인다.
11. 금성은 대기 때문에 반사도가 0.77로 크다. 그렇다면 대낮에 온도가 얼마나 될지 추산하시오. 관측값은 750K이다.
실제로 온실효과 때문에 금성온도는 750K정도로 관측된다.
12. (가) 수성의 온도는 대낮에 700K인 데 비해, 한밤중에는 125K로 된다. 낮과 밤에 최대 복사를 내는 파장을 각각 구하시오.
① 낮
② 밤
(나) 수성 표면의 단위 면적에서 단위 시간에 방출되는 에너지의 양이 밤과 낮에 각각 얼마인지 계산하시오.
① 낮
② 밤
13. 지구, 금성, 화성은 모두 대기에 이산화탄소를 갖고 있다. 각 행성의 이산화탄소 분자의 제곱평균제곱근속도를 계산하여 그 행성에서의 이탈속도와 비교하시오. 이 비교를 통하여 지구, 금성, 화성의 이산화탄소 함량의 차이를 설명하시오.
1) 지구
①
②
여기서 가 성립하므로 이산화탄소 기체는 탈출하지 않는다.
2) 금성
①
②
여기서 가 성립하므로 이산화탄소 기체는 탈출하지 않는다.
3) 화성
①
②
여기서 가 성립하므로 이산화탄소 기체는 탈출하지 않는다.
14. 오오트의 구름에 있는 혜성 핵들의 궤도주기를 추산하시오.
오오트 구름은 의 위치에 떨어져 있다. 즉, 케플러법칙에 의해 주기를 구하면, 가 된다. 즉, 오오트 구름에 있는 혜성 핵들의 궤도주기는 대략 1100만년 정도이다.
15. 반지름이 100km, 반사도가 0.5이며, 자전 속도가 매우 빠른 소행성의 평형 흑체 온도를 계산하시오. 궤도 반지름이 2.8AU로서 화성과 목성 궤도 사이에 있는 소행성이다.
16. 질량 , 반지름 인 행성의 적도 표면에서의 자전 속도가 라면, 이 행성의 자전 각운동량의 크기는 대강 로 추정할 수 있다. 목성의 자전 각운동량과 공전 각운동량을 계산하고 이를 태양의 자전 각운동량의 크기와 비교하시오.
1) 태양의 자전 각운동량
2) 목성의 자전 각운동량
3) 목성의 공전 각운동량
17. (가) 지구에서 발사한 금성행 우주 탐사선의 궤도 중에서 에너지가 최소인 타원 궤도의 긴 반지름을 계산하시오.
(나) 지구 공전 궤도에서 지구에 대한 이 탐사선의 상대 속도를 구하시오.
(다) 이 우주 탐사선이 금성에 이르렀을 때 금성에 대한 상대 속도가 얼마나 될지 추정하시오.
18. 어떤 물체가 지구중심으로부터 거리 만큼 떨어진 위치에서 의 궤도 진입 속도로 발사되었다고 하자. 이때 속도벡터가 지표면에 평행한 방향에 대하여 45° 위쪽 방향을 향하고 있다고 한다. 여기서 는 범위 안에 든다고 한다. 이 물체가 그리는 궤도의 긴 반지름(a), 공전주기(P), 그리고 이심률(e)를 과 와 기초물리 상수 등을 써서 표현하시오. 발사점에서 근지점에 이르는 각 를 구할 수 있겠는지 논의하시오. (힌트: 2.3.3항 참조)
19. 지표면에서 지구로부터의 이탈속도와 태양에서 1AU 떨어진 곳에서 태양으로부터의 이탈속도의 크기를 서로 비교하시오.
이탈속도 차이는 지점이 지구에서 이탈속도보다 약 4배 정도 크다.
20. 내행성(지구형 행성)들은 대기의 수소함량이 적다. 그런데 외행성(목성형 행성)들은 주로 수소로 이루어져 있다. 지구와 목성을 내행성과 외행성의 기준으로 삼아, 수소의 rms 속도의 이탈속도에 대한 비를 지구와 목성에 대해서 각각 구하시오. 이 비의 차이로부터 지구형 행성과 목성형 행성의 대기가 갖는 성분의 차이를 설명하시오.
1) 지구
2) 목성
21. 이 장에 주어진 정보를 기초로 하여 핼리혜성의 수명을 추산하시오. 질량 손실률은 일정하다고 가정해도 좋다. 추산된 수명을 근거로, 당신은 오오트 혜성운의 존재에 관하여 어떤 얘기를 할 수 있는가?
핼리혜성이 근일점을 통과하는 동안, 질량의 0.1%를 잃는다. 만약 손실률이 일정하다면, 약 1000번의 근일점을 지난 후에는 질량이 모두 손실될 것이다. 1번 근일점을 지나는데 핼리혜성은 76년이 걸리므로 약 7억 6천만년 후에 핼리혜성은 수명을 다할 것이다.
22. 핼리혜성의 주기는 76년, 궤도 이심률은 0.967이다.
(가) 이 혜성의 근일점 거리와 원일점 거리가 얼마인지 계산해 보이시오.
(나) 핼리가 근일점과 원일점에 있을 때, 이 혜성의 태양 직하점 온도를 각각 계산해 보이시오.
ㆍ근일점
ㆍ원일점
(다) 핼리의 반사도는 3%이다. 근일점과 원일점에서 이 혜성의 흑체 평형 온도를 각각 계산해 보이시오.
ㆍ근일점
ㆍ원일점
23. 화성 탐사선의 최소 에너지 발사 속도를 계산해 보이시오. 최소 에너지 궤도를 따라 지구에서 화성까지 가는 데 걸리는 시간을 추산하시오.
고로 인공위성은 지구의 태양에 대한 속도보다 더 빠르게 발사되어야 한다. 그리고 이를 이용하여 시간을 구해보면,

키워드

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