2018 소방간부 자연과학개론(11번 ~ 15번)

11. 태양의 흑점에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 평균 증감 주기는 약 11 년이다.

② 코로나는 흑점의 수가 극대기일 때 극소 기일 때보다 크고 밝게 나타난다.

③ 개기 일식에 의하여 광구가 가려질 때 잘 관측된다.

④ 태양 활동이 활발해지면 흑점의 수는 증가한다.

⑤ 주변의 온도보다 약 2,000 K 정도 낮다

 

답: 3번 

 

풀이 

③ 개기 일식에 의하여 광구가 가려질 때 잘 관측되는 것은 채층, 코로나 이다.

 

< 광구 >

- 대부분의 태양에너지가 우주공간으로 빠져나오는 층

• 두께: 수백 km

• 온도: 5780 K

• 쌀알무늬: 브라질 정도 크기의 쌀알무늬가 광구를 덮고 있다

• 흑점: 광구에서 아주 극적인 모습을 보이는 현상

< 태양의 흑점 >

- 태양의 광구에서 볼 수 있는 현상

- 주변보다 낮은 온도를 지니고 강한 자기 활동을 보인다.

- 크기: 약 10000km 정도

- 수명: 수일~수개월

- 온도: 약 4000~5000K, 6000K, 밝기는 주변보다 2000K 정도 더 차갑다  

- 주기: 11년

- 흑점 폭발: 1단계 ~ 5단계

- 크기가 지구의 여러 개를 덮을 수 있다

- 대부분의 흑점은 며칠 정도 관측가능하고, 다른 흑점들은 수주 또는 수개월 유지한다

- 흑점은 중심에 어두운 본영(Umbra)이 있고, 반영(Penumbra)는 본영 주변을 감싸고 있다

- 반영은 방사적으로 뻗어있는 필라멘트로 구성된다 

- 물질들은 필라멘트를 따라 바깥쪽으로 흘러갔다가 본영 바로 위에서 아래로 들어간다

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12. 판 구조론에서는 화산 활동, 지진, 습곡 산맥의 형성 등을 판의 운동으로 설명한다. 지구의 어떤 부분을 판이라고 하는가?

① 하부 맨틀   ② 상부 맨틀   ③ 암석권   ④ 연약권   ⑤ 지각

 

답: 3번 

 

< 판구조론 >

- 판 구조론은 대륙 이동을 설명하는 지질학 이론이다.

- 판 구조론에 따르면 지구 내부의 가장 바깥 부분은 암석권(lithosphere)과 연약권(asthenosphere)의 두 층으로 이루어져 있다.

- 암석권은 지각과 식어서 굳어진 최상부의 맨틀로 구성되며, 그 아래의 연약권은 점성과 유동성이 있는 맨틀로 구성된다.

 

1. 맨틀

- 극도로 점성이 높은 액체와 비슷한 행동을 보인다

- 지진파의 전파와 같이 짧은 시간 동안 가해지는 힘에 대하여서는 탄성체와 같은 행동을 보인다.

 

2. 암석권

- 연약권 위에 떠 있다.

- 판이라고 불리는 몇 개의 조각으로 나뉘어 있다. 10개의 주요 판으로는 아프리카판, 남극판, 오스트레일리아판, 유라시아판, 북아메리카판, 남아메리카판, 태평양판, 코코스판, 나즈카판, 인도판이 있다. 이들과 더불어 다수의 작은 판들은 서로 움직이면서 수렴 경계, 발산 경계, 보존 경계의 세 종류의 경계를 형성한다.

- 지진, 화산, 조산 운동, 해구 등은 대부분 판의 경계를 따라서 일어난다.

1. 보존경계는 두 판이 스치면서 지나쳐 가는 곳에서 생긴다. 판의 경계에서는 변환단층이 생긴다. 두 판의 상대적인 움직임은 우수향 또는 좌수향이다.
2. 발산경계는 두 판이 벌어져서 멀어져 가는 곳에 생긴다. 중앙 해령(예를 들면, 대서양 중앙 해령)과 단층의 활동 지역(예를 들면, 아프리카의 그레이트 리프트 밸리)은 모두 발산 경계의 예이다.
3. 수렴경계는 두 판이 모이는 곳에서 생기며 이때 생기는 공간문제를 해결하기 위해 밀도가 높은 쪽이 지구 내부로 들어가는 삽입을 보이거나 조산대를 형성한다.심해의 해구는 전형적으로 판의 소멸 지역에 만들어진다. 소멸되는 판은 가열된 물을 방출하는 함수 미네랄을 함유하고 있다. 이 물은 화산 활동을 일으키며 맨틀을 녹게 한다. 그 예로는 서부 아메리카의 안데스 산맥과 일본 호상 열도가 있다.

3. 연약권 

- 표면 아래 100km에서 200km사이의 약하거나 연한 암석층이다. 곳에 따라서는 400km까지 깊어질 수도 있다.

- 암석권 바로 밑으로서 용융이 된 층으로 맨틀의 대류는 이 권에서만 일어난다.

- 암석권은 판운동의 단위이며, 낮은 온도 때문에 지질학적 시간단위에서도 탄성체로 유지된다.

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13. 온난 전선에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 찬 기단이 따뜻한 기단 쪽으로 이동할 때 잘 발생한다.

② 전선면의 기울기가 한랭 전선보다 급하다.

③ 전선의 후면에 적란운이 잘 발생한다.

④ 전선 통과 후 기온이 상승한다.

⑤ 전선의 이동 속도가 한랭 전선보다 빠르다.

 

답: 4번 

 

풀이 

① 따뜻한 기단이 차가운 기단 쪽으로 이동할 때 잘 발생한다.

② 전선면의 기울기가 한랭 전선보다 완만하다.

③ 전선의 후면에 난층운, 고층운이 잘 발생한다.

⑤ 전선의 이동 속도가 한랭 전선보다 느리다

 

< 온난전선, 한랭전선 >

1. 한랭전선 

- 찬공기가 따뜻한 공기 쪽으로 이동하여 따뜻한 공기 밑으로 파고들때 형성

- 적운형(적란운) 구름이 형성된다 

- 경사면이 급하다 

- 강수구역이 좁고 통과구간이 길어 굵은소나기가 짧게 내리다 그친다 

- 한랭 전선이 통과한 후 기온은 낮아진다 

 

2. 온난전선

- 따뜻한 공기가 차가운 공기 쪽으로 이동하여 찬 공기 위로 올라갈 때 형성된다 

- 층운형 구름이 형성된다 

- 온난 전선이 접근할수록 구름 높이는 낮아진다 ( 권층운 -> 고층운 -> 난층운 -> 층운 -> 적란 )

- 경사면이 완만하다 

- 강수구역이 넓고 통과구간이 짧아 이슬비가 길게 내린다 

- 온난 전선이 통과한 후 기온은 상승한다 

- 햇무리나 달무리가 보인다는 것은 온난전선이 다가오는 중이라는 것이다 

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14. 전하량이 ＋q와 －2q인 동일한 도체구 A 와 B가 거리 r만큼 떨어져 있을 때 두 구 사이에 작용하는 전기력의 크기가 F 였다. A와 B를 접촉시켰다가 다시 거리 r만큼 떨어뜨렸을 때, 두 구 사이의 전기력의 크기는? (단, 도체구의 크기는 무시한다.)

 

답: F/8

 

풀이 

F = kq1q2 / r^2 

접촉 하기 전 = F = -2kq^2 / r^2 

접촉시킨 경우 두 도체구가 동시에 같은 전하로 대전된다 

접촉시 전하량 = +q + (-2q) = -q -> 각 도체구가 -0.5q 전하량을 나눠 가진다 

접촉 후 전기력 = 1/4 kq^2 / r^2 = F/8

 

< 대전 >

전자들을 받은 도체는 그 전자들을 자신의 전체를 통해 퍼뜨린다.(도체이므로) 그 결과 두 물체는 같은 종류의 전하로 대전된다. 전하의 크기는 도체의 크기 등의 요인에 따라 달라진다.

 

< 쿨롱의 법칙 >

 

참고

http://www.sciencenanum.net/physics/

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15. 다음은 외부 은하 A, B, C의 거리와 후퇴 속도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기> 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 외부 은하는 허블의 법칙을 만족한다.)

답: ㄴ

 

풀이 

ㄱ. Hr = V  -> H = V / r = 3500 / 50 = 8400 / 120 = 21000 / 300 = 70km/s/Mpc 

ㄴ. 적색편이량은 거리가 멀어질수록 커진다 

ㄷ. 70 x 200 = 21000km/s  

 

< 적색편이 >

- 멀어질때 : 별빛의 파장이 길어져서 스펙트럼의 흡수선이 원래 위치에 비해 적색쪽으로 치우친다. → 적색편이

- 가까워질때: 별빛의 파장이 짧아져서 스펙트럼의 흡수선이 원래 위치에 비해 청색쪽으로치우친다. → 청색편이

- 외부 은하들의 스펙트럼 선들이 모두 적색 편이로 관측되었다. → 외부 은하들이 우리 은하로부터 멀어짐을 의미

< 허블의 법칙 >

H·r = V (H : 허블상수)

① 거리가 먼 은하일수록 후퇴 속도가 크다. → 우주의 팽창을 의미함

② 허블 상수(그래프에서 기울기) 일정한 시간에 우주가 얼마나 빠르게 팽창하고 있는지를 나타내는 값

    -> 50~100km/s/Mpc

1. 후퇴속도 

- 우리 은하계에 대하여 외부 은하들이 멀어져 가는 속도. 

- 허블은 은하의 스펙트럼에서 그 시선속도를 측정한 결과 몇 개의 가까운 운하를 제외한 모든 은하는 우리 은하계에서 멀어지는 운동을 하고 있다는 것을 발견한다

- 후퇴속도 V(㎞/sec)와 그 은하까지의 거리 r(Mpc, 1pc=3.3광년) 사이에 V=Hr라는 비례관계가 성립한다.

- H는 비례상수로서 허블상수라고 한다.

- H=75±25㎞/sec/Mpc의 값이 사용되고 있으며, 이를 은하의 후퇴에 관한 허블의 법칙이라 한다. 

- 특별히 먼 곳에 있는 은하에서는 후퇴속도 V를 측정하여 거리 r을 구하는 유일한 방법으로 현재에도 쓰이고 있다.

 

2. 허블의 법칙 

은하까지의 거리: A＜B＜C
은하의 후퇴 속도: A＜B＜C
허블 상수: A=B=C

허블 상수: A＜B
우주의 나이: A＞B
관측 가능한 우주의 크기: A＞B

 

- 우주의 나이는 허블 상수의 역수

- 허블 상수가 클수록 우주의 나이는 감소 

- 허블 상수가 크다면 은하의 후퇴 속도가 크므로 우주의 팽창이 빠르고, 값이 작다면 우주의 팽창이 느림을 뜻한다

- 허블 상수는 그 자체로 우주의 팽창률을 뜻한다

 

 

출처

https://steemit.com/kr/@hunhani/7p1qhx-chapter-5

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