2023年第十八届广东省中学生天文知识竞赛(答案)

  2023年第十八届广东省中学生天文知识竞赛暨2024年全国中学生天文知识竞赛广东赛区预赛在八大赛区(广州赛区、东莞赛区、深圳赛区、佛山赛区、粤东赛区、珠海赛区、西南赛区、韶关赛区)顺利开考。本届竞赛内容包括:天文时事、中国古代天文学常识、天文学史、现代天文学成就、天文常识与基础观测方法、天体物理学相关知识、星图、中国航天等相关知识。

  根据2023年CNAO国赛选手的参赛组别要求,2023年广东省天文知识竞赛组别参赛要求如下,各赛区在选拔省复赛选手时参照执行。1)2024年5月31日前仍具有中学学籍的全日制在校中学生(包括初中、高中、中专及职高)。2)竞赛分高年组和低年组进行,2009年1月1日及以后出生且未参加过各项国际天文奥林匹克竞赛的选手为低年组。2024年CNAO全国赛的预赛将不再接收广东省学籍选手的报名。

  除东莞市获奖证书由东莞赛区组委颁发外,其余赛区的指导老师可在2023年7月1日至9月30日在报名系统下载获奖证书。复赛预选名单另见各赛区通告。

  不得借竞赛之名开展等级考试违规收取费用。赞助单位不得借赞助竞赛活动进行相关营销、促销活动。不得以任何方式向学生或组织学生参赛的学校转嫁竞赛活动成本。学会成立以监事委员为主的监督工作组,监督各赛区的组织工作,如发现赛事不规范的赛区终止竞赛,由赛区组委向参赛单位解释。(广东天文学会)

2023年广东省中学生天文知识竞赛初赛(低年组)
2023年5月28日下午14:30-16:10 闭卷

注意事项:
1、本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成。
2、低年组考试试卷类型选“A”,高年组试卷类型选“B”。
3、选择题全部为单项选择,考生从4个备选答案中选择最准确的一项,并使用2B铅笔在答题卡上相应选项处进行填涂,答错不扣分。
4、总分100分,每题2分,考试时间100分钟。
5、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
6、考试开始后45分钟方可交卷。

第一部分 天文热点

1. 2023年下半年有一次广东地区可见的月食,它出现在?(  )
A. 7月15日  B. 8月13日
C. 9月20日  D. 10月29日

2. 下列哪一项出现在2023年4月?(  )
A. 水星西大距 B. 水星东大距
C. 金星西大距 D. 金星东大距

3. 以下哪个外行星没有在2023年发生“冲”?(  )
A. 火星    B. 木星
C. 天王星   D. 海王星

4. 在2023年年初,天文学家发现了一颗新彗星,根据预测它在2024年10月亮度将达到峰值,有望达0等。这颗彗星是?(  )
A. P/2023 C1 (Jahn)
B. C/2023 A1 (Leonard)
C. C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS)
D. P/2023 B1 (PanSTARRS)

5. 2023年3月17日,科学技术部高技术研究发展中心(科学技术部基础研究管理中心)发布了2022年度中国科学十大进展。其中,与天文观测和行星科学相关的有两项,分别是祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构,以及?(  )
A. FAST精细刻画活跃重复快速射电暴
B. 首次龙虾眼聚焦望远镜的大视场X射线在轨观测
C. LAMOST揭示银河系成长经历
D. 夸父一号升空,开展“一磁两暴”观测

6. 2022年11月1日,“____________”实验舱与“天和”核心舱对接成功,11月3日实验舱完成转位,“天宫”空间站三舱基本构型在轨建设完成。(  )
A. 昊天 B. 问天 C. 巡天 D. 梦天

7. “奥里西斯王号”小行星探测器成功在小行星贝努上采样后,计划在2023年回到地球。如果一切顺利,它将在______月到达。(  )
A. 6月 B. 7月 C. 9月 D. 11月

8. 不考虑天气因素,对广东的观测者而言,下列哪个流星雨2023年极大当天观测条件最佳?(  )
A. 象限仪座流星雨
B. 双子座流星雨
C. 宝瓶座η流星雨
D. 猎户座流星雨

9. 2022年9月9日,国家航天局、国家原子能机构联合在北京发布嫦娥五号最新科学成果:中国科学家首次在月球土壤样本中发现新矿物,并命名为“___________”。(  )
A. 吴刚石   B. 广寒石
C. 嫦娥石   D. 桂花石

10. 现在月球上正常运转的巡视器(月球车)有几台?(  )
A. 1 B. 2 C. 4 D. 8

第二部分 基础知识

11. 银河系的恒星数量约有?(  )
A. 200亿颗
B. 2000亿颗
C. 20000亿颗
D. 200000亿颗

12. “卡门线”是地球大气与外太空分界的其中一种定义,它被设立在海拔________处。(  )
A. 700𝑘𝑚   B. 350𝑘𝑚
C. 100𝑘𝑚   D. 75𝑘𝑚

13. 在“原始”的小行星和陨石中,包含着大量右图所示的近球状结构,大小多为毫米量级。它们是太阳系形成时,星云中的尘埃初步集聚形成的结构,主要成分为辉石、斜长石和橄榄石等。这种结构称为?(  )
A. 球团 B. 星种 C. 球粒 D. 星球

14. 织女星是一颗A0V型恒星,其中罗马数字V表示织女星的?(  )
A. 光度型   B. 光谱型
C. 光感型   D. 光量型

15. 以下哪个城市看不到赤纬-60°的天体?(  )
A. 堪培拉(149°07′E,35°17′S)
B. 吉隆坡(101°42′E,3°08'N)
C. 汕头(117°03′E,23°18'N)
D. 阿姆斯特丹(4°53′E,52°23'N)

16. 用折射望远镜观测时,如果发现视场太小找不到目标,可以尝试下列哪项操作?(  )
A. 调节目镜和物镜的距离
B. 更换焦距更短的目镜
C. 取出其中一片物镜
D. 更换焦距更长的目镜

17. 若小天体与恒星组成的系统不受外力影响,小天体的运行轨迹可能是下列哪种形状?(  )
A. 梨形    B. 椭圆
C. 圆角矩形  D. 摆线

18. 目前亚洲口径最大的通用光学望远镜是?(  )
A. 日本晴明望远镜
B. 日本昴星团望远镜
C. 云南高美古2.4米望远镜
D. 印度阿耶波多3.6米望远镜

19. 《宋史·天文志》中记载:“积尸气一星,在鬼宿中,孛孛然入鬼一度半,去极六十九度,在赤道内二十二度”。文中的“积尸气”是指?(提示:“孛孛然”,旺盛的样子,可形容烟雾浓盛)(  )
A. M13 B. M42 C. M44 D. M45

20. 17P/Holmes彗星轨道半长轴约3.6𝐴𝑈,近日点距约2.0𝐴𝑈。它最远可到达?(  )
A. 小行星带  B. 奥尔特云
C. 柯伊伯带  D. 木星轨道

第三部分 观测与应用

Ⅰ. 日食预报图

  本部分包含第21-25小题。请在编号①至⑤的备选答案中,选取最合适的一项填入下图的方框内。并在答题卡上将题目编号对应的选项用2B铅笔涂黑。每个备选答案在本部分中最多使用1次。

2023年10月14日日环食
2023年10月14日日环食

①食甚;②生光;③食分;④带食日落;⑤带食日出;⑥可见全食;⑦可见环食;⑧可见偏食;⑨日食不可见

21. (  )A. ② B. ④ C. ⑧ D. ⑨
22. (  )A. ② B. ④ C. ⑤ D. ⑨
23. (  )A. ① B. ③ C. ⑥ D. ⑦
24. (  )A. ⑨ B. ⑧ C. ④ D. ③
25. (  )A. ⑤ B. ④ C. ③ D. ①

II. 活动星图

  天文社某位同学正准备当晚的观测计划,附录中的图2-1是他用活动星图预测观测时段天空概况的照片。请根据活动星图中的信息回答26-32小题。

某同学的活动星图,正预测观测当晚的星空状况。
图2-1 某同学的活动星图,正预测观测当晚的星空状况。

26. 这位同学打算在当地时间22:00开展观测,请问他观测的日期是?(  )
A. 5月29日  B. 6月31日
C. 7月31日  D. 8月12日

27. 以下哪项没有出现在活动星图的可视范围内?(  )
A. 冬季大三角 B. 春季大圆弧
C. 夏季大三角 D. 秋季四边形

28. 图中编号①的大圆是?(  )
A. 天赤道   B. 黄道
C. 银道    D. 地平圈

29. 图中编号②的1等星是?(  )
A. 大角星   B. 角宿一
C. 心宿二   D. 北落师门

30. 已知该同学在广东观测。在预测的时间里,以下哪个梅西耶天体的地平高度最高?(  )
A. M7    B. M57
C. M97     D. M104

31. 关于活动星图,下列说法最准确的一项是?(  )
A. 模拟周日视运动时,应顺时针旋转星盘
B. 等高圈以转轴点为圆心
C. 赤纬圈以转轴点为圆心
D. 它可以模拟任何地点的星空

32. 已知天龙座γ星的赤经为17h57m,赤纬为51°29′,星图中的星空所对应的地方恒星时约为?(  )
A. 6:05   B. 16:05
C. 17:05    D. 18:05

III. 预报分析

  虚拟天文馆(Stellarium)是一款多功能的开源天文模拟软件,在天文爱好者群体中非常流行。除了可以模拟任何时间地点的星空外,它的天文计算窗口功能还能帮助我们生成一些过去只能在专业的书刊杂志中才能查阅的数据图表,这在我们自己撰写每月天象、年度预报和部分特殊天象预报等天文科普材料时显得非常便利。例如,表3-1和图3-1就是用虚拟天文馆直接输出的金星预报图表(因星历表更新及选用模型等原因,具体时刻未必精准),请结合它们回答33-38小题。

金星天象预报。

33. 结合表3-1判断,在每个会合周期里,金星相对恒星背景自东向西运动的现象持续时间约为?(  )
A. 41天     B. 117天
C. 233天   D. 584天

34. 由图3-1可判断,金星下合发生在?(  )
A. 5月8日    B. 6月2日
C. 8月13日  D. 9月6日

35. 2023年,金星为“启明星”时在哪天亮度最大?(  )
A. 7月7日   B. 8月15日
C. 9月5日   D. 9月19日

36. 假设地球和金星轨道均为正圆且共面。已知金星轨道半径为0.72𝐴𝑈,2023年10月24日金星与地球的距离约为?(  )
A. 0.9𝐴𝑈   B. 0.7𝐴𝑈
C. 0.5𝐴𝑈   D. 0.3𝐴𝑈 

37. 金星半径约6050𝑘𝑚,2023年10月24日金星的角直径约为?(  )
A. 10角秒   B. 24角秒
C. 36角秒   D. 49角秒

38. 使用焦距1000𝑚𝑚的望远镜搭配6𝑚𝑚目镜观测时,金星影像的视直径变为?(  )
A. 0.3° B. 0.6° C. 1.1° D. 2.1°

IV. 环状星云

  图4-1是爱好者拍摄的环状星云的光学照片,在靠近星云的中央位置,有一颗暗淡的星点,其测光数据如表4-1所示。请根据材料回答39-45小题。

爱好者拍摄的环状星云M57的光学照片。
图4-1 爱好者拍摄的环状星云M57的光学照片。

中央星BVI波段测光数据。

39. 中央的星点是一颗?(  )
A. 白矮星   B. 中子星
C. 脉冲星   D. 蓝巨星

40. 在图4-1中央星的右边,箭头所指的位置还有一颗暗弱的星点,它是?(  )
A. 中央星的伴星
B. 中央星的行星
C. 同在环状星云中诞生的恒星
D. 星云的前景星

41. 星云的距离约为?(  )
A. 142 𝑝𝑐   B. 430 𝑝𝑐
C. 704 𝑝𝑐   D. 1300 𝑝𝑐

42. 已知中央星所在区域的总选消光比𝑅𝐵−𝑉=5.375,中央星在𝑉波段的消光约为?(  )
A. 0.43等   B. 1.14等
C. 2.04等   D. 5.76等

43. 结合41和42小题结果,中央星𝑉波段的绝对星等约为?(  )
A. 8等 B. 6等 C. 4等 D. 2等

44. 我们近似把𝑉波段星等当作热星等估算,已知太阳的绝对星等𝑀𝑉=4.8,结合43小题结果,中央星的光度约为?(  )
A. 0.11𝐿   B. 0.22𝐿
C. 0.33𝐿   D. 0.44𝐿

45. 天文学家通过分析中央星的光谱得知其表面温度约12000𝐾,结合44小题,中央星的半径约为?(  )
A. 0.24𝑅   B. 0.48𝑅
C. 0.13𝑅   D. 0.025𝑅

V. 位力定理

  位力定理是经典力学中描述稳定系统机械能状态的一个结论。在一个稳定的系统中,系统平均总动能〈𝐸𝐾〉和平均总势能〈𝐸𝑝〉总有〈𝐸𝑝〉+2〈𝐸𝐾〉=0。这里尖括号代表对时间的平均,势能零点为无穷远处。位力定理在天文学研究中有诸多应用,现在我们来体验一个简单的例子。
  一个质量为𝑀,半径为𝑅的均匀分布球体的自引力势能为=−3𝐺𝑀2/5𝑅。假设空间中有一团均匀的球状分布的氢原子气体,内部已达到热动平衡(任一小局部温度相等,受力平衡),根据热力学相关知识,气体中每个粒子的平均动能𝜀=3𝑘𝑇/2,这里𝑘是玻尔兹曼常数。

46. 气体团的总机械能为(𝑚𝑝是质子质量)?(  )

46

47. 根据位力定理,这团气体的温度为?(  )

47

48. 如果气体团在外界扰动下,开始缓慢收缩,由47小题结论可知这一过程必然会导致气体温度增加,产生压力抵抗收缩。收缩过程中每一段足够短的时间间隔里,气体团都可以看作恢复到平衡状态(即所谓的准静态平衡)。在位力定理的约束下,收缩过程中系统释放的引力势能Δ𝐸𝑝和动能的增加量Δ𝐸𝐾之比为?(  )
A. 1:1 B. 1:2 C. 2:1 D. 5:2

49. 48小题的结论意味着,收缩过程中,必需通过一定物理途径,把多出的由引力势能转化而来的能量消耗掉,才能让准静态收缩过程成立。在天体物理中,最常见的方式是通过辐射释放能量。现在考虑一片达到热动平衡,质量1𝑀的均匀球状云团,初始半径为40𝐴𝑈,它经过了1千万年收缩到1𝑅。这一过程中它的平均光度约为?(  )
A. 0.02𝐿   B. 0.05𝐿
C. 0.12𝐿   D. 1𝐿

50. 以下哪种天体主要是通过我们上面探究的机制产生辐射的?(  )
A. AGB星   B. 发射星云
C. 行星状星云 D. 金牛T型星

参考答案(低年组)

低年组答案。


2023年广东省中学生天文知识竞赛初赛(高年组)
2023年5月28日下午14:30-16:10 闭卷

注意事项:
1、本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成。
2、低年组考试试卷类型选“A”,高年组试卷类型选“B”。
选择题全部为单项选择,考生从4个备选答案中选择最准确的一项,并使用2B铅笔在答题卡上相应选项处进行填涂,答错不扣分。
4、总分100分,每题2分,考试时间100分钟。
5、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
6、考试开始后45分钟方可交卷。

第一部分 天文热点

1. 2023年上半年有一次我国东南沿海地区可见的日食,它出现在?(  )
A. 3月20日  B. 4月12日
C. 4月20日  D. 5月20日

2. 在本月(5月),火星与一个梅西耶天体十分靠近,可在入夜后尝试拍摄。该梅西耶天体是?(  )
A. M35 B. M44 C. M22 D. M8

3. 以下哪个外行星没有在2023年年内发生“冲”?(  )
A. 火星    B. 木星
C. 天王星   D. 海王星

4. 在2023年年初,天文学家发现了一颗新彗星,根据预测它在2024年10月亮度将达到峰值,有望达0等。这颗彗星是?(  )
A. C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS)
B. C/2023 A1 (Leonard)
C. P/2023 C1 (Jahn)
D. P/2023 B1 (PanSTARRS)

5. 2023年2月,《自然》杂志刊登了一个国际团组的新发现,他们在柯伊伯带天体_________周围发现了一个位于其洛希极限之外的物质环。(  )
A. 塞德娜   B. 共工星
C. 亡神星   D. 夸奥尔

6. 2022年11月1日,“____________”实验舱与“天和”核心舱对接成功,11月3日实验舱完成转位,“天宫”空间站三舱基本构型在轨建设完成。(  )
A. 昊天 B. 问天 C. 巡天 D. 梦天

7. 美国航天局计划在2023年10月发射一个探访某金属小行星的探测器,预计在2029年抵达目标。该探测器的目标天体是?(  )
A. 艾女星   B. 灵神星
C. 爱神星   D. 司赋星

8. 北京时间2022年9月27日,美国宇航局的小行星防御实验DART飞行器成功撞击__________,并使其超预期改变轨道。(  )
A. 孪小星   B. 孪大星
C. 孪孖星   D. 鸾鸟星

9. 2022年9月9日,国家航天局、国家原子能机构联合发布嫦娥五号最新科学成果:中国科学家首次在月球土壤样本中发现新矿物,并命名为“___________”。(  )
A. 吴刚石   B. 广寒石
C. 嫦娥石   D. 桂花石

10. 在湛江观测,2023年10月29日的月偏食最大食分约为?(  )
A. 0.12 B. 0.22 C. 0.37 D. 0.59

第二部分 基础知识

圭表

11. 右图的天文观测仪器主要用于?(  )
A. 测定正南正北方向
B. 测定节气(中气)何时到来
C. 测量地方太阳时
D. 测定天体地平高度

12. 下列说法中,最准确的一项是?(  )
A. 半径越大的天体,表面重力加速度一定越小
B. 密度越大的天体,表面重力加速度一定越大
C. 质量越大的天体,史瓦西半径一定越大
D. 体积越大的天体,洛希半径一定越大

13. “航海九星”之一的“娄宿三”位于哪个星座?(  )
A. 飞马座   B. 白羊座
C. 仙后座   D. 摩羯座

14. 下列哪项是“主序前星”?(  )
A. 红巨星
B. 金牛座RV型变星
C. 褐矮星
D. 金牛T型星

15. 现有观测结果表明,“千新星”产生的原因最可能是?(  )
A. 双黑洞并合
B. 大质量恒星核心坍塌
C. 双中子星并合
D. 中子星吸积盘中气体达到奥本海默极限

16. 月海之所以显得“黑”,是因为上面布满了?(  )
A. 花岗岩   B. 闪长岩
C. 黑曜石   D. 玄武岩

17. 著名的造父变星“周光关系”是由一名女天文学家在1912年发表的,她是?(  )
A. 希帕蒂娅  B. 萨默维尔
C. 赫歇尔   D. 勒维特

18. 一个流星雨的族群指数𝑟=2.5,某同学对该流星雨进行计数观测。假设观测地有足够好的暗夜条件,该同学数得的4等流星数量应接近3等流星数量的几倍?(  )
A. 2.5倍   B. 10倍
C. 40倍    D. 316倍

19. 梅西耶天体中,唯一的超新星遗迹是?(  )
A. M1 B. M2 C.M7 D. M27

20. 天津四(天鹅座α星)的距离约802𝑝𝑐,它发出的光大约多久才能传到地球?(  )
A. 800年   B. 2600年
C. 5600年    D. 10000年

第三部分 观测与应用

I. 活动星图

  天文社某位同学正准备当晚的观测计划,附录中的图1-1是他用活动星图预测观测时段天空概况的照片。请根据活动星图中的信息回答21-27小题。

某同学的活动星图,正预测观测当晚的星空状况。
图1-1 某同学的活动星图,正预测观测当晚的星空状况。

21. 这位同学打算在当地时间22:00开展观测,请问他观测的日期是?(  )
A. 5月29日  B. 6月31日
C. 7月31日  D. 8月12日

22. 这位同学开展观测时,北京时间为22:20分。他所在地的经度为?(  )
A. 东经112°  B. 东经113°
C. 东经115°  D. 东经123°

23. 以下哪项没有出现在活动星图的可视范围内?(  )
A. 冬季大三角 B. 春季大圆弧
C. 夏季大三角 D. 秋季四边形

24. 图中编号①的大圆是?(  )
A. 天赤道   B. 黄道
C. 银道    D. 地平圈

25. 图中编号②的1等星是?(  )
A. 大角星   B. 角宿一
C. 心宿二   D. 北落师门

26. 已知该同学在广东观测。在预测的时间里,以下哪个梅西耶天体的地平高度最高?(  )
A. M7 B. M57 C. M97 D. M104

27. 关于活动星图,下列说法最准确的一项是?(  )
A. 模拟周日视运动时,应顺时针旋转星盘
B. 等高圈以转轴点为圆心
C. 赤纬圈以转轴点为圆心
D. 它可以模拟任何地点的星空

II. 预报分析

  虚拟天文馆(Stellarium)是一款多功能的开源天文模拟软件,在天文爱好者群体中非常流行。除了可以模拟任何时间地点的星空外,它的天文计算窗口功能还能帮助我们生成一些过去只能在专业的书刊杂志中才能查阅的数据图表,这在我们自己撰写每月天象、年度预报和部分特殊天象预报等天文科普材料时显得非常便利。例如,表2-1和图2-1就是用虚拟天文馆直接输出的金星预报图表(因星历表更新及选用模型等原因,具体时刻未必精准),请结合它们回答28-36小题。

金星预报。

28. 结合表2-1判断,在每个会合周期里,金星相对恒星背景自东向西运动的现象持续时间约为?(  )
A. 41天    B. 117天
C. 233天     D. 584天

29. 由图2-1可判断,金星下合发生在?(  )
A. 5月8日   B. 6月2日
C. 8月13日    D. 9月6日

30. 2023年,金星为“启明星”时在哪天亮度最大?(  )
A. 7月7日   B. 8月15日
C. 9月5日      D. 9月19日

31. 细心观察图2-1可以发现一个有趣的事实:金星下合前后亮度依然很高。这一方面与金星大气有关,另一方面是内行星下合时相位角一般小于180°。以下哪项是后者出现的主要条件?(  )
A. 行星轨道并非正圆
B. 行星轨道倾角不一
C. 行星下合定义不同
D. 行星轨道半长轴不一

32. 假设地球和金星轨道均为正圆且共面。已知金星轨道半径为0.72𝐴𝑈,2023年9月3日金星的相位角约为?(  )
A. 13° B. 42° C 138° D. 167°

33. 结合32小题结果,2023年9月3日金星与地球的距离约为?(  )
A. 0.28𝐴𝑈   B. 0.34𝐴𝑈 
C. 0.41𝐴𝑈   D. 0.57𝐴𝑈 

34. 金星半径约6050𝑘𝑚,2023年9月3日金星的角直径约为?(  )
A. 10角秒   B. 24角秒
C. 30角秒   D. 49角秒

35. 如果想在望远镜目镜中看到金星的视大小和裸眼目视月球的角直径差不多,使用焦距1000𝑚𝑚的望远镜观测时,目镜焦距应选?(  )
A. 5𝑚𝑚    B. 12𝑚𝑚
C. 20𝑚𝑚     D. 27𝑚𝑚

36. 金星亮度很高,甚至在白天我们也能通过地面望远镜找到金星。为了获取金星的相函数曲线,天文学家希望在白天金星地平高度较大时对它金星测光。已知5月23日拍摄当天金星赤经为3h48m,赤纬为19°26′。当天金星上中天的本地时间约为?(  )
A. 7:48    B. 9:18
C. 10:48     D. 11:44

III. 斯特龙根球

  O、B型星可以发出大量的紫外辐射,电离其周围的中性氢(HI)气体。被电离出的自由电子和质子复合,发出一系列光子能量比电离光子更低,不具有电离基态氢原子能力的辐射,呈现出绚丽的电离氢(H II)区。早在1937年,天文学家斯特龙根就估算过一颗恒星或者一个足够紧密的,由相似恒星组成的星团,可以在一片密度均匀的中性星际介质中,产生一个多大半径的球型电离区。该理论模型下的电离区后人称为斯特龙根球。设介质的自由电子数密度为𝑛𝑒,自由质子数密度为𝑛𝑝,氢原子总数密度为𝑛,总复合系数为𝛼,介质电离度为𝑥。所谓电离度,是指自由电子数密度与氢原子总数密度之比。请回答37-44小题。

地面拍摄的玫瑰星云的照片,其中央位置有一个与之成协的疏散星团NGC 2244。
图3-1 地面拍摄的玫瑰星云的照片,其中央位置有一个与之成协的疏散星团NGC 2244。

37. 定义复合率𝑟=𝑛𝑒𝑛𝑝𝛼为单位体积单位时间内复合的次数,斯特龙根球内的复合率可表示为?(  )
A. 𝑟=𝑛2𝑥2𝛼   B. 𝑟=𝑛2(1−𝑥)2𝛼
C. 𝑟=𝑛𝑒2𝑥2𝛼  D. 𝑟=𝑛2𝑥𝛼 

38. 为方便估算,我们可假设星际介质完全由氢原子构成,H I区的电离度𝑥=0,H II区的电离度𝑥=1。设𝑄为中心恒星单位时间内发射的电离光子数(每个电离光子仅造成一次电离),一个半径为𝑅的斯特龙根球稳定存在的条件是?(  )
A. 4𝜋𝑅3𝑛2𝛼/3=𝑄
B. 4𝜋𝑅2𝑛𝛼=𝑄
C. 4𝜋𝑅3𝑛2𝛼/3=𝑄/4𝜋𝑅2
D. 𝑛𝛼=3𝑄/4𝜋𝑅3

39. 复合系数𝛼与电子温度𝑇𝑒有关,𝛼≈2.6×10-13×(104𝐾/𝑇𝑒)0.85(𝑐𝑚3/𝑠)。现取𝑇𝑒≈104𝐾,氢原子数密度𝑛=104/𝑐𝑚3,则斯特龙根球内的复合率约为?(  )
A. 2.6×10-1/𝑐𝑚3∙𝑠
B. 5.2×10-3/𝑐𝑚3∙𝑠
C. 2.6×10-3/𝑐𝑚3∙𝑠
D. 2.6×10-5/𝑐𝑚3∙𝑠

40. 对一颗O5V型恒星而言,𝑄≈3×1049/𝑠,结合38和39小题的条件与答案,可推知该斯特龙根球的半径为?(  )
A. 400𝐴𝑈  B. 0.2 𝑝𝑐
C. 2 𝑝𝑐   D. 2 𝑘𝑝𝑐

41. 可观测宇宙物质的总质量约1×1054kg,普朗克卫星测量结果给出的物质组分和重子物质组分分别为ΩM=0.32和Ωb=0.049。同样假设宇宙中只有氢元素,则可观测宇宙内的氢原子个数约为?(  )
A. 2×1078  B. 9×1079
C. 6×1080  D. 3×1082

42. 如果宇宙中的氢原子都以弥漫介质的形式存在且均匀分布,平均数密度𝑛=0.2/𝑚3,温度100𝐾。至少需要多少颗O5V型恒星才能把整个宇宙的氢电离?(  )
A. 8×1012颗 B. 6×1018
C. 8×1021颗 D. 2×1023

43. 可观测宇宙中的O型星数量的估值高于我们42小题的结果,这与现实中宇宙整体已被完全电离的观测结果相吻合。但并非所有的氢都被电离,星系中的分子云和H I区就是很好的例子,而分子云也恰好是恒星诞生的地方。关于这些中性区域的存在的,以下哪项描述最准确?(  )
A. 分子云内部密度高,粒子运动更剧烈,有效提高原子复合率
B. 分子云虽然粒子数密度相比H II区低,但温度也更低,总体而言其局部复合率还是高于环境辐射的电离效率
C. 分子云的高密度和低温度使其局部复合率显著高于环境辐射的电离效率
D. 氢分子的离解能高于氢原子的电离能,大片的氢分子云能有效遮蔽环境的电离辐射

44. 著名的玫瑰星云是一个位于麒麟座的H II区,一个年轻的疏散星团NGC 2244与之成协。它是一片巨分子云的一部分,它的光学照片可参考图3-1。以下哪张示意图对玫瑰星云、巨分子云与疏散星团的位置关系描述最准确?(  )

A. A

B. B

C. C

D. D

IV. K2-415b

  Hirano等人最近发现恒星K2-415旁有一颗行星,他们的结果已发表在2023年3月出版的《Astronomical Journal》上。图4-1是基于凌星系外行星巡天卫星(TESS)对恒星K2-415的测光数据绘制的光变曲线。K2-415是一颗M5型主序星,质量约0.1635𝑀,视星等约12.6 mag,距离约21.8 𝑝𝑐,表面有效温度约3173𝐾。已知太阳绝对星等为4.75等,假设行星轨道为正圆。请根据光变曲线和恒星物理参数,回答45-50小题。

用TESS测光数据绘制的K2-415系统测光曲线(Hirano et al. 2023),𝑇𝑐是指以光变曲线下降阶段中间处作为计时起点的时间。纵坐标是相对能流密度,即观测时刻的能流密度与淩掩前的能流密度之比。

图4-1 用TESS测光数据绘制的K2-415系统测光曲线(Hirano et al. 2023),𝑇𝑐是指以光变曲线下降阶段中间处作为计时起点的时间。纵坐标是相对能流密度,即观测时刻的能流密度与淩掩前的能流密度之比。

45. 天文学家由测光数据得到行星的轨道周期为4.02天,可知行星轨道半径为?(  )
A. 0.027𝐴𝑈 B. 0.08𝐴𝑈 
C. 0.13𝐴𝑈   D. 0.0005𝐴𝑈

46. K2-415的绝对星等约为?(  )
A. 3.6等   B. 8.9等
C. 10.9等    D. 17.0等

47. K2-415的半径约为?(  )
A. 0.02𝑅  B. 0.1𝑅
C. 0.15𝑅  D. 0.2𝑅

48. 行星直径与K2-415直径之比约为?(  )
A. 1/6 B. 1/17 C. 1/46 D. 1/60

49. 行星的半径约为(𝑅是地球半径)?(  )
A. 0.5𝑅  B. 1.2𝑅
C. 3.4𝑅  D. 7.1𝑅

50. 如果该行星密度与地球接近,行星上的第二宇宙速度约为?(  )
A. 13.4𝑘𝑚/𝑠 B. 7.9𝑘𝑚/𝑠
C. 16.1𝑘𝑚/𝑠 D. 9.5𝑘𝑚/𝑠

参考答案(高年组)

高年组答案

附录

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