천체 물리학 서론 5단원 연습문제 답안

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천체 물리학 서론 5단원 연습문제 답안
1. (가) 수성의 근일점과 원일점에서 정오에 표면온도를 계산하여 비교하시오.
수성의 이심률은 0.206이다. 즉, 근일점에서 태양과 수성의 거리는
이며, 원일점에서 태양과 수성의 거리는 가 된다. 흑체 평형온도에 대한 식은 다음과 같다.
근일점에서 이며, 원일점에서 평형온도는 이다.
(나) 낮 동안에 수성이 복사를 제일 강하게 방출하는 파장은 얼마이고, 밤에는 얼마인가?
근일점에서 온도가 가장 높으므로 복사를 제일 강하게 방출한다. 즉, 파장을 구해보면, 이며, 수성에서 밤 온도는 대략 정도로 파장을 구해보면, 가 된다.
2. 의 진동수에서 수성의 자전에 의한 한쪽 끝과 다른 쪽 끝의 도플러이동량의 차이는 얼마인가?
3. 수성이 동일한 조성의 위성을 가지며, 이 위성의 질량은 수성 질량의 라고 가정하자. 이 위성이 태양의 조석력에 대해 궤도를 유지하려면 수성에 얼마나 가까이 있어야 하는가?
만약, 위성이 보다 수성으로부터 멀리 떨어져 있다면, 태양의 조석력으로부터 붕괴된다.
4. 금성의 태양일의 길이를 계산하시오. 이때 금성이 역자전한다는 사실에 주의하여야 한다.
5. (가) 금성과 화성의 경우 자전으로 생기는 도플러이동량의 최대값을 에서 계산하시오.
1) 금성의 경우
2) 화성의 경우
(나) 금성의 표면 지형의 고도 차이를 측정하기 위하여 필요한 레이더 신호의 시간 측정 오차는 얼마인가?
6. 금성의 중심에서 얼마나 떨어진 곳에서 자기장의 세기가 지구의 반앨런대와 같겠는가? 화성에 대해서도 같은 계산을 해보시오. 어떤 결론을 얻을 수 있는가?
1) 지구 밴엘런대가 에 있을 때,
2) 지구 밴엘런대가 이라고 계산하면,
7. 지구-달 계를 화성에서 볼 때와 수성에서 볼 때의 모습을 비교하시오.
1) 수성에서 바라볼 때
① 지구가 충일 때
② 지구가 합일 때
2) 화성에서 바라볼 때
① 지구가 충일 때
② 지구가 합일 때
8. 화성과 위성의 밀도가 같다는 가정 하에서 화성의 로시한계를 계산하고, 화성의 위성인 데이모스와 포보스의 거리와 비교하시오.
9. 화성과 금성의 대기에서 이산화탄소의 수명을 추정하시오.
1) 금성
2) 화성
10. 화성과 금성의 대기에서 이산화탄소의 높이척도를 비교하시오. 어떠한 결론을 내릴 수 있는가?
1) 금성
2) 화성
의 한계높이 이상에서는 더 작은 분자들이 존재한다. 고로, 위로 말미암아 고도가 높아질수록 기압이 감소한다는 것을 알 수 있다.
11. 자기 쌍극자의 자기장 세기는 거리의 세제곱에 반비례한다. 수성의 중심에서 얼마나 떨어진 곳에서 자기장의 세기가 지구의 반앨런대의 자기장의 세기와 같아지겠는가?
1)
2)
12. 정유체평형식을 사용하여 수성, 금성, 화성의 중심압력을 추정하시오. (힌트: 표면압력은 0으로 하고, 평균 밀도를 사용할 것)
1) 수성
2) 금성
3) 화성
13. 화성의 평균 반사도는 0.16이다. 근일점에서 정오에 화성의 온도는 얼마인가? 원일점에서는 얼마인가 계산 결과를 관측된 온도 범위 와 비교하시오.
1) 근일점
2) 원일점
이 값들은 실제 화성에서 정오에 측정된 값보다 낮은 값을 가진다. 실제로 근일점과 원일점에서 화성의 표면온도는 와 이다. 이렇게 값이 작게 측정된 이유는 화성의 얇은 대기에 의해 반사도가 낮기 때문이며 온실효과를 고려하지 않았기 때문이다.
14. 19세기 후반, 로웰은 화성에서 광범위한 운하 구조를 관측할 수 있었다고 주장했다. 그러나 그 당시 다른 천문학자들은 운하를 볼 수 없었다. 화성에서 보이는 지형의 크기와 지상망원경의 각분해능을 고려하여, 이 같은 주장들을 평가하시오. 성능이 좋은 망원경은 각분해능이 대기의 시상에 의해 제한되고, 망원경 광학에 의해서는 제한을 받지 않는다. 시상이 좋은 밤중에는 각크기 인 구조를 분해할 수 있다(가장 좋은 조건의 밤에는 까지 가능하다).
(가) 충의 위치에서 화성의 각크기는 얼마인가?
(나) 매리너 계곡은 화성에서 가장 큰 구조 중의 하나이다. 충에서 매리너 계곡의 각크기는 얼마인가? 지구에서 볼 수 있는가?
(다) 충에서 대략 넓이의 운하를 관측하는 데 필요한 각분해능은 얼마인가? 로웰은 이 크기의 운하를 볼 수 있었는가?
(라) 의 시상에서 볼 수 있는 지형의 최소 크기는 얼마인가?
15. 태양으로부터 얼마의 거리에서 수성은 조석력으로 깨지는가? 이것을 태양으로부터의 수성의 실제 거리와 비교하시오.
16. (가) 금성의 온실효과 정도를 이해하기 위하여 금성의 복사평형 흑체온도와 태양 직하점 온도를 계산하시오. 이 온도를 관측된 온도 와 비교하시오. 온실 효과의 중요성에 대하여 논하시오.
1) 복사평형온도
2) 알베도를 무시한 태양 직하점 온도
3) 태양직하점 온도
실제 금성의 표면온도는 인데, 여기서 온실효과는 지표온도를 정도를 높인다. 즉, 온실효과는 중요하다.
(나) 지구에 대하여 동일한 계산을 하시오. 지구에서의 온실효과의 중요성을
금성과 비교하여 논하시오.
1) 복사평형온도
2) 알베도를 무시한 태양 직하점 온도
3) 태양직하점 온도
실제 지구의 온도는 약 인데 온실효과가 영향을 미치는 것으로 보인다. 하지만, 금성보다는 온실효과가 미미하다.
17. 수성, 금성, 지구의 핵의 질량을 어림잡아 계산해 보고, 그 값들을 비교하시오. 놀랄 만한 사실이 있는가?
1) 수성
2) 금성
3) 지구
여기서 놀랄만한 사실은 수성은 핵이 수성 전체 질량의 대부분을 차지한다는 것이다.
18. 금성의 대기에서 1기압의 압력이 되려면 어느 고도에 이르러야 하는가?

키워드

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