みならいノート

地学 2027年度版

銀河系の構造

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このノートの問いがそのまま復習カードになり、忘れかけたころに出題されます。

根拠は高等学校学習指導要領(平成30年告示)「地学」の内容 (4) ア (イ) ㋑「銀河系の構造」。
内容の取扱いは「『銀河系の構成天体とその分布』については、恒星の進化と関連付けて
扱うこと」「銀河系の回転運動にも触れること」を求めている。

0. どういう論点か

銀河系(天の川銀河)は 3 つの部分からなり、部分ごとに住んでいる星の種類が違います。
その違いは、恒星の進化と終末 で見た「星の年齢」で説明できます。

部分 形 主な天体
バルジ 中心の膨らみ 古い星、中心に巨大ブラックホール
円盤部(ディスク) うすい円盤・渦状腕 若い星、星間物質、散開星団
ハロー 全体を包む球状の領域 古い星、球状星団

引っかけの分かれ目は次の 3 つ。

1. 銀河系の形と大きさ

根拠: 学習指導要領 地学-(4)-ア-(イ)-㋑

銀河系(天の川銀河)の形と大きさは?

直径約 10 万光年の渦巻き状の円盤と、それを包むハロー。円盤の厚さは 1000〜2000 光年

中心にバルジがある。

天の川が帯状に見えるのはなぜ?

私たちが円盤の中にいて、円盤を横から見る方向に星が多く重なって見えるから

銀河系の断面を内側から見ている。

太陽系は銀河系のどこにある?

円盤部の中、中心から約 2.8 万光年(半径のやや外より)

銀河系の中心はいて座の方向。

銀河系に含まれる恒星の数はおよそどれくらい?

1000 億〜2000 億個

ほかに星間物質と暗黒物質を含む。

銀河系の中心が可視光で見えにくいのはなぜ?

間にある星間物質(ちり)が光を吸収・散乱するから

電波や赤外線なら見通せる。

銀河系の中心には何があると考えられている?

太陽の 400 万倍ほどの質量をもつ巨大ブラックホール

周囲の星の運動から質量が求められた。

2. 構成天体と恒星の進化

根拠: 学習指導要領 地学-(4)-ア-(イ)-㋑

散開星団と球状星団の違いを、場所・星の数・年齢で言うと?

散開星団は円盤部にあり数十〜数百個で若い、球状星団はハローにあり数万〜数百万個で古い

分布と年齢が対応している。

球状星団に古い星が多いのはなぜ?

ハローには星間物質がほとんど無く、新しく星が生まれないから

銀河系ができた初期の星が残っている。

円盤部に若い星が多いのはなぜ?

星間物質(分子雲)が集まっており、いまも星が生まれているから

渦状腕に沿って若く明るい星が並ぶ。

古い星(ハローの星)と若い星(円盤部の星)では、重元素の量がどう違う?

古い星のほうが少ない

超新星爆発によって重元素が増えてきたため(→ 恒星の進化と終末)。

星間物質とは?2 つの形を挙げると?

恒星の間に広がるガスとちり。星間ガス(水素が主)と星間塵(固体微粒子)

星の材料になる。

散光星雲(輝線星雲)が光るのはなぜ?

近くの高温の星の紫外線を受け、星間ガスが電離して光るから

オリオン大星雲が代表例。

暗黒星雲とは?

背後の星の光をさえぎる、密度の高い星間雲

低温で、その内部では星が生まれている。

星間赤化とは?

星間塵によって青い光が散乱され、星が実際より赤く見える現象

距離や温度の推定に補正が必要になる。

3. 銀河系の回転運動

根拠: 学習指導要領 地学-(4)-ア-(イ)-㋑

銀河系の回転運動は、目に見えない質量(暗黒物質)の存在を示す手がかりになりました。

銀河系の円盤部は回転している。太陽の公転速度と周期は?

秒速約 220 km、1 周に約 2 億年

銀河系の中心のまわりを回っている。

銀河系の回転は、剛体のように全体が同じ角速度で回っている?

違う(差動回転。内側ほど角速度が大きい)

だから渦状腕は巻き込まれていく。

銀河系の回転運動から、質量はどう求められる?

太陽の公転速度と距離から、内側にある質量をケプラーの第 3 法則(万有引力)で計算する

回転が速いほど内側の質量が大きい。

外側でも回転速度が落ちないことは、何を示す?

目に見えない質量(暗黒物質)が外側まで広がって存在すること

星の分布だけでは説明できない。

暗黒物質(ダークマター)とは?

光を出さず、重力によってのみ存在が分かる物質

銀河の回転や銀河団の運動から必要とされる。

銀河系の回転は、恒星の運動の観測でどう確かめられる?

恒星の視線速度(ドップラー効果による波長のずれ)と固有運動の分布から

方向によって系統的な速度の違いが現れる。

銀河系は孤立している?周囲との関係は?

孤立していない。アンドロメダ銀河などとともに局所銀河群をつくっている

小さな伴銀河(大・小マゼラン雲)も引き連れている。

このノートの 21 問を、暗記カードで復習できます

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答えを隠して出題し、忘れそうなころにもう一度出します。

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