천체 물리학
중력은 먼지를 별로 모으고, 별은 원소를 융합하며, 원거리 은하의 적색 이동은 전체 우주가 시작점 14 백만 년 전에 팽창해 왔음을 알려준다. OxfordAQA의 마지막 주제는 항성 생명 주기, 궤도 및 빅뱅 증거를 통해 과정을 마무리한다.
OxfordAQA 국제 GCSE 물리학 9203, 주제 3.8 (버전 5.1). (P)로 표시된 문항은 Paper-2 전용이다.
항성의 생명 주기
별은 중력이 먼지와 가스(주로 수소와 헬륨)를 모아 만들 때 생성됩니다 — 작은 덩어리는 행성이 됩니다. 긴 주계열 기간 동안 핵심에서 수소가 헬륨으로 융합되고, 중력이 바깥으로 밀어내는 힘과 균형을 이룹니다. 별의 질량이 클수록 핵심 온도가 높고, 융합을 통해 더 무거운 핵을 만들 수 있습니다.
수소가 고갈되면 질량이 결정을 내립니다. 태양과 유사한 별은 적색거성으로 부풀어 오르고, 외층을 버린 뒤 드러난 핵심이 백색성에서 흑백성으로 식습니다. 거대한 별은 적색초거성으로 부풀어 오르며, 더욱 무거운 원소들(탄소, 질소, 산소 등)을 융합하고, 결국 초신성 폭발로 뻗쳐 나갑니다 — 원소들을 흩뿌리며(철보다 무거운 원소는 폭발 과정에서 만들어짐), 중성자별 또는 블랙홀을 남깁니다. 별과 초신성에서의 융합은 모든 자연적으로 존재하는 원소를 만들었습니다: 초기 우주에는 수소만 있었습니다.
태양계와 궤도 운동
태양계: 태양을 도는 여덟 개의 행성, 달, 소행성, 왜성 및 혜성으로 구성됩니다. 은하수는 수천억 개의 은하 중 하나이며, 각 은하에는 수천억 개의 별이 있습니다. 인공위성은 정지궤도 또는 저고도 극궤도에 배치되어 지구를 도는다.
중력은 ** approcentripetal 힘**을 공급합니다: 중심을 향해 작용하여 속도 방향을 변경하지만 속도는 바꾸지 않습니다. 거리가 멀어질수록 중력이 약해지므로 궤도 속도가 낮아집니다: 특정 반경에 머물려면 위성이 해당 속도로 이동해야 하며, 속도를 변경하면 궤도의 반경이 변합니다.
적색 이동과 창하는 우주 (P)
움직이는 파동원은 관측된 파장이 변합니다 (도플러 효과): 멀어지는 파동원은 파동을 늘어뜨려 — 더 긴 파장, 낮은 주파수를 만듭니다. 은하가 멀수록 빠르게 멀어지고 적색 이동이 커집니다 — 공간 자체가 팽창하고 있으며, 이는 매우 작던 시작점인 빅뱅을 가리킵니다. 우주 마이크로파 배경 — 그 시작 직후부터 우주를 채운 복사 — 는 두 번째 기둥입니다. 빅뱅 이론은 현재 이를 설명할 수 있는 유일한 이론입니다.
자기 점검하기
- 먼지와 가스를 별로 끌어당기는 것은 무엇인가?
- 주계열 별의 핵심에서는 무슨 일이 일어나는가?
- 태양과 유사한 별이 주계열 이후 거치는 세 단계를 나열하라.
- 어떤 별들이 초신성이 되는가?
- 철보다 무거운 원소는 어디에서 만들어지는가?
- 두 가지 인공위성 궤도 유형을 명명하라.
- 높은 궤도의 위성이 더 느리게 움직이는 이유는 무엇인가?
- (P) 파동원이 멀어질 때 파동의 파장은 어떻게 되는가?
- (P) 빅뱅에 대한 두 가지 증거를 설명하십시오.
- (P) CMBR은 무엇인가?
정답: 1 중력적引力; 2 수소 핵이 헬륨으로 융합하며 에너지를 방출하고, 중력과 균형이 맞음; 3 적색거성, 백색성, 흑백성 (주계열 이후 세 단계); 4 태양보다 훨씬 큰 질량을 가진 별; 5 초신성 폭발 시; 6 정지궤도와 저고도 극궤도; 7 거리가 멀어지면 중력이 약해지므로 approcentripetal 힘 — 그리고 그것이 요구하는 속도 — 도 작아집니다; 8 (P) 증가한다(적색 이동), 그리고 관측된 주파수는 감소합니다; 9 (P) 거리 증가에 따른 은하 적색 이동, 그리고 우주 마이크로파 배경; 10 (P) 빅뱅 직후 남은 전자기복사로 우주를 채우는 것.