115學測自然 第2題 詳解

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逐步解析

1. 1

   先排時間軸

   這題把宇宙裡的時間先後排成一條線來考：宇宙誕生（約 $138$ 億年前）→ 第一代恆星與星系形成（約 $130$ 億年前）→ 太陽系形成（約 $46$ 億年前）。判斷五個敘述時，只要把每個天體放到這條時間軸上，再留意題目偷偷混進來的「距離」，就能挑出唯一的錯誤敘述。
2. 2

   宇宙先於恆星

   (A) 恆星是由星際氣體雲收縮、核心溫度升到能點燃核融合才誕生的，而氣體本身是宇宙形成之後才有的產物；宇宙誕生前既沒有物質也沒有空間，不可能先有恆星。所以「所有恆星都在宇宙形成後才出現」這句敘述是對的。(B) 銀河系約 $130$ 億歲，太陽系約 $46$ 億歲，太陽系是在銀河系裡才形成的，銀河系存在的時間當然比較長，(B) 也對。
3. 3

   太陽先亮起來

   (D) 太陽系源自同一團星際雲的塌縮：中心物質先聚集成原恆星並點燃核融合，成為太陽；周圍剩下的物質攤成原行星盤，再靠碰撞吸積慢慢長成行星，衛星又在行星形成之後才捕獲或撞擊分裂而成。形成的完成時間是太陽最早、行星次之、衛星最晚，所以「行星與衛星都比太陽年輕」是對的。(E) 同一個星系裡，球狀星團多是百億年等級的年老恆星，疏散星團卻常只有數千萬到數億年，年齡確實不盡相同，(E) 也對。
4. 4

   光年是距離

   (C) 是錯的。光年是「光走一年的距離」，是長度單位而不是時間單位。距離地球五百萬光年，只代表我們現在收到的光是五百萬年前離開那個星系的，也就是我們看到的是它五百萬年前的模樣；這只能推出該星系「至少」已經存在五百萬年，它的真實年齡可能高達上百億年。若這句話成立，那距離我們 $100$ 光年的恆星年齡就只有 $100$ 歲，比人類文明還短，顯然不合理。距離是空間量、年齡是時間量，兩者之間沒有換算關係。
5. 5

   挑出錯誤敘述

   (A)(B)(D)(E) 的敘述都與天體形成的先後順序相符，只有 (C) 把距離當成年齡。題目問的是「何者錯誤」，答案選 (C)。

關鍵觀念：#宇宙演化 #星系與恆星 #光行時間

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