高考申論題
105年
[天文] 天文學
第 一 題
📖 題組:
太陽的光度為 3.8 × 1026 W,和地球距離為 1 億 5 千萬公里: ㈠地球表面每平方米每秒鐘所接收到的太陽能量,稱為「太陽常數」(solar constant),對地球生物非常重要,請問這個物理量是多少?(10 分) ㈡太陽核心的能量來源為何?(5 分)這個反應將何種元素轉變為何種元素?(5 分)過程中為何會釋出大量能量?(5 分) ㈢除了觀察太陽表面的光度之外,地球上可以觀測何種來自太陽核心,且穿透性極強的粒子,來探知太陽核心正進行的反應?(5 分)
太陽的光度為 3.8 × 1026 W,和地球距離為 1 億 5 千萬公里: ㈠地球表面每平方米每秒鐘所接收到的太陽能量,稱為「太陽常數」(solar constant),對地球生物非常重要,請問這個物理量是多少?(10 分) ㈡太陽核心的能量來源為何?(5 分)這個反應將何種元素轉變為何種元素?(5 分)過程中為何會釋出大量能量?(5 分) ㈢除了觀察太陽表面的光度之外,地球上可以觀測何種來自太陽核心,且穿透性極強的粒子,來探知太陽核心正進行的反應?(5 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
地球表面每平方米每秒鐘所接收到的太陽能量,稱為「太陽常數」(solar constant),對地球生物非常重要,請問這個物理量是多少?(10 分)
思路引導 VIP
計算太陽常數本質上就是求太陽在地球軌道處的輻射通量(Flux)。根據平方反比定律,通量等於光度除以以距離為半徑的球面面積,解題時需特別注意將距離單位公里(km)換算為公尺(m),以符合瓦特(W)所隱含的國際標準單位(SI)。
小題 (二)
太陽核心的能量來源為何?(5 分)這個反應將何種元素轉變為何種元素?(5 分)過程中為何會釋出大量能量?(5 分)
思路引導 VIP
看到探討恆星(太陽)核心能量來源的題目,應立即聯想到「核融合反應」以及質能互換公式(E=mc²)。作答時需分三個子題擊破:指出反應種類(核融合)、說出反應物與生成物(氫融合成氦),最後務必以「質量虧損」精確解釋能量釋放的物理機制。
小題 (三)
除了觀察太陽表面的光度之外,地球上可以觀測何種來自太陽核心,且穿透性極強的粒子,來探知太陽核心正進行的反應?(5 分)
思路引導 VIP
考生應回想太陽核心的質子-質子鏈反應方程式,該反應除了產生能量(光子)外,還會伴隨釋放何種基本粒子。此粒子必須具備極小質量、不帶電且幾乎不參與電磁交互作用的特性,才能擁有極強穿透力直接由核心到達地球。