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통합과학

지구와 생명체를 이루는 원소의 생성

  1. 별의 탄생

(1) 별의 탄생

가스와 티끌 등의 성간 물질이 모여 생성된다.

(2) 별의 탄생 과정

성운에서 밀도가 높고 온도가 낮은 부분이 중력 수축하여 밀도와 온도가 상승한다. 중력 수축으로 중심부 온도가 상승하여 원시별이 형성된다. 원시별이 계속 수축하여 중심부 온도가 1000만 K 이상이 되면 수소 핵융합 반응이 시작되어 주계열성이 된다.

Q 다음 설명 중 옳은 것은 ○, 옳지 않은 것은 ×로 표시하시오.

⑴ 성운 내에서 밀도가 높고, 온도가 낮은 곳에서 별이 탄생한다. ( )

⑵ 원시별의 주요 에너지원은 중력 수축 에너지이다. ( )

⑶ 중력 수축함에 따라 원시별은 중심부의 온도가 점점 증가한다. ( )

⑷ 수소 핵융합 반응은 온도가 1000만 K 이상일 때 일어날 수 있다. ( )

⑸ 원시별의 중심부에서는 수소 핵융합 반응이 일어나 온도가 상승한다. ( )

 

  1. 주계열성

(1) 에너지원

① 중심부에서 수소 핵융합 반응이 진행된다.

② 수소 4개가 융합해 1개의 헬륨 원자핵이 만들어지며 질량이 감소한다.

③ 별은 일생의 대부분을 주계열성 단계로 보낸다.

④ 별의 질량이 클수록 수소 핵융합 반응의 효율이 높기 때문에 별의 수명이 짧다.

(2) 내부 구조

수축하려는 중력과 팽창하려는 내부의 기체 압력이 평형을 이루어 크기가 일정하게 유지된다.

Q 그림은 주계열성의 내부 구조를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명 중 ( ) 안에 들어갈 알맞은 말을 고르시오.

별의 내부에서 기체 압력은 별의 (중심부, 바깥쪽)(으)로 작용하는 힘이다. 주계열성의 내부에서는 중력이 기체 압력과/보다 (크다, 작다, 같다).

 

  1. 별의 진화와 무거운 원소의 생성

(1) 별의 진화

① 질량이 태양 정도인 별: 주계열성 → 적색 거성 → 행성상 성운과 백색 왜성

② 질량이 태양보다 훨씬 큰 별: 주계열성 → 초거성 → 초신성 폭발 → 중성자별 또는 블랙홀

(2) 무거운 원소의 생성

① 철보다 가벼운 원소

  • 적색 거성의 내부에서는 헬륨 핵융합 반응에 의해 탄소 또는 산소까지 생성될 수 있다.
  • 초거성의 내부는 온도가 매우 높아 탄소, 산소, 네온, … 철까지 생성될 수 있다.
  • 철은 안정한 원소이기 때문에 철보다 무거운 원소는 별의 내부에서 생성되지 않는다.

② 철보다 무거운 원소(금, 우라늄 등)는 초신성 폭발 과정에서 생성된다.

 

Q 다음 ( ) 안에 들어갈 알맞은 말을 쓰시오.

⑴ 질량이 태양 정도인 별의 진화 과정은 주계열성 → ( ) → 행성상 성운과 백색 왜성 순이다.

⑵ 질량이 태양보다 훨씬 큰 별의 진화 과정은 주계열성 → 초거성 → ( ) → 중성자별 또는 블랙홀 순이다.

 

Q 다음 ( ) 안에 들어갈 원소의 이름을 쓰시오.

⑴ 주계열성에서 수소 핵융합 반응에 의해 ( )이/가 생성된다.

⑵ 적색 거성의 중심부에서 ( ) 핵융합 반응이 일어난다.

⑶ 초거성의 중심부에서는 핵융합 반응에 의해 최종적으로 ( )이 생성된다.

⑷ 초신성 폭발 과정에서 ( )보다 무거운 원소가 생성될 수 있다.

 

  1. 태양계와 원시 지구의 형성

(1) 태양계의 형성 과정

초신성 폭발로 밀도가 큰 부분이 수축 중심부에 원시 태양과 주변의 원반 형성 원반에서 작은 미행성체 형성 미행성체가 서로 합쳐져 원시 행성 형성

 

(2) 행성의 형성

① 원시 태양의 가까운 곳에서는 녹는점이 높은 암석과 금속 성분이 모여 지구형 행성이 형성되었다.

② 원시 태양의 먼 곳에서는 녹는점이 상대적으로 낮은 가스 성분이 모여 목성형 행성이 만들어졌다.

 

(3) 원시 지구의 형성

① 미행성체의 충돌 과정을 거치면서 원시 지구가 성장하였다.

② 미행성체의 충돌에 의한 열로 마그마 바다가 형성되었다. → 밀도가 큰 물질(철)이 가라앉아 핵을, 가벼운 물질(규산염 물질)이 떠올라 맨틀을 형성하였다.

③ 지표면이 식어 원시 지각이 형성되었고, 대기 중의 수증기가 응결하여 원시 바다를 이루었다.

 

Q 다음 설명 중 옳은 것은 ○, 옳지 않은 것은 ×로 표시하시오.

⑴ 태양계 성운이 수축하여 중심부에 원시 태양, 그 주변부에 원시 원반이 만들어졌다. ( )

⑵ 원시 행성은 원시 원반에서 형성된 미행성체가 뭉쳐 만들어졌다. ( )

⑶ 원시 태양의 가까운 곳에 녹는점이 낮은 물질이 모여 미행성체를 이루었다. ( )

⑷ 미행성체가 계속 충돌하면서 열이 발생하여 지구 표면에 원시 바다가 형성되었다. ( )

⑸ 원시 바다는 대기 중의 수증기가 응결되어 비로 내리면서 만들어졌다. ( )

 

Q 다음은 태양계 행성의 특징을 나타낸 것이다. ( ) 안에 들어갈 알맞은 말을 쓰시오.

구분

특징

( ) 행성 목성형 행성
주요 성분 주로 금속, 암석 성분 주로 수소, 헬륨 등 기체
크기 ( ) 매우 크다
밀도 크다 ( )

 

자료출처: 지학사 핵심큐 통합과학

By b g Han

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