有趣天文奇观

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发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★

日本业余天文学家西村荣男于2023年8月12日发现一颗新彗星，在经小行星中心（Minor Planet Center，MPC）确认后命名为C/2023 P1 (Nishimura)，这也是他所发现的第3颗彗星。C/2023 P1将于9月13日最接近地球，距离约0.85个天文单位。

C/2023 P1 (Nishimura)西村彗星轨迹预测图（红线）。红线上白点为9月13日彗星位置。

9月初C/2023 P1亮度已达双筒望远镜可观察的程度，并且逐渐变亮中，9月4、5日时彗星亮度约5.5等，在曙光出现前的4时30分前后，以双筒望远镜甚至肉眼即可在东北东方低空找到它的踪迹，这也是观赏这颗彗星的最佳时机，此时明亮的金星在其右侧约15度左右，正可做为寻找的指标。之后彗星的亮度虽继续升高，但因为离太阳太近而难以观赏。在9月17日通过近日点时，亮度达到最高约2.3等，之后将远离太阳并逐渐变暗。

C/2023 P1 (Nishimura)西村彗星9月4至7日每日4:30位置示意图（彗星经放大处理）。

最近C/2023 P1的观测已明显出现一条微弱且细长的离子尾，从彗发延伸出1.5至2度，相当于满月视直径的3到4倍。C/2023 P1目前正穿梭在黄道带上，8月底至9月初从双子座移至到巨蟹座，在9月中旬将穿越狮子座，然后在9月下半月移动到室女座。

根据最新计算显示C/2023 P1可能是一颗轨道周期约434年的周期性彗星，但根据统计，第一次接近太阳的彗星最有可能分裂，若能幸存下来，而后将随着每一次的通过近日点，彗星的核心变得更加坚固。预测彗星未来的亮度极具挑战性，彗星的亮度受其表面物质的喷发状况影响，因此有相当大的不确定性，实际亮度如何还有待后续观察。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学使用NASA凌日系外行星巡天卫星（TESS）发现并验证了两颗围绕K型矮星TOI-4600运行的长周期巨型系外行星，其中一颗行星TOI-4600c每482.8天绕母恒星运行一次，是迄今为止TESS发现并已验证周期最长的行星。

TOI-4600位于天龙座，距离地球约815光年，也被称为TIC 232608943和2MASS J17134806+6433581，被归类为早期K型矮星。TOI-4600至少拥有两颗巨大的系外行星，分别是TOI-4600b和TOI-4600c，内行星TOI-4600b比木星大6.8倍，轨道周期为83天；外行星TOI-4600c的半径为木星半径的9.4倍，轨道周期为483天。这两颗行星很可能是气态巨行星，类似于木星和土星，不过内行星的成分可能更多的是气体和冰的混合。

图说：艺术家对TOI-4600系统中两颗系外行星及其母星的想像。图片来源：Tedi Vick。

这两颗行星是热木星和太阳系中更冷、周期更长的气态巨行星之间的桥樑。研究人员表示相对而言这些周期更长的系统是尚未被探索的范围，若我们试图想了解太阳系与已发现的其他系统相比处于什么位置时，确实需要更多像这些更边缘的桉例，来帮助我们得到更好的理解，因为目前我们所发现的很多系外行星系统，看起来都不像我们的太阳系。

TOI-4600c是TESS迄今为止检测到轨道周期最长的系外行星，它也是最冷的行星之一，温度约191K，而内行星TOI-4600b的温度则为347K。这两颗行星之间的距离与水星到火星之间的距离差不多，这表示该系统中可能还存在其他行星。研究团队将试着寻找是否还有证据，证明还有其他行星的存在，无论是位于更近或更远之处，而TESS已被证实有能力找到暖木星和冷木星。相关研究成果发表于《the Astrophysical Journal Letter》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SCI.NEWS

发布单位：台北市立天文科学教育馆

美国NASA在月球上发现了一个新的小陨石坑，可能是两週前俄罗斯探测器在月球表面坠毁造成的。这一发现是由月球勘测轨道飞行器（LRO）透过比较俄罗斯联邦太空总署（Roscosmos）提供的估计撞击点前后的图像得出的。

图说：这张动画呈现了在俄罗斯月球25号任务失败后出现新陨石坑的前后对比，是由LRO在2020年6月27日及2023年8月24日所拍摄的照片，图中新出现的陨石坑可能就是其坠毁的地点。（Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Arizona State University）

俄罗斯月球25号（Luna-25）于8月19日坠毁，使其希望透过首次在月球南极软着陆来重振其沉寂已久的月球计划的希望破灭了。8月23日，印度成功发射月船3号（Chandrayaan-3），目前正在用月球车（Pragyan）探索极地地区。

LRO自2009年以来一直在月球轨道上运行，于2022年6月拍摄了最新的“之前”照片，这张照片与2023年8月24日拍摄的照片进行了比较。

美国NASA的一份声明说：「由于这个新的陨石坑靠近月球25号估计的撞击点，LRO团队得出的结论是，它很可能是那次任务造成的，而不是自然的撞击物。」新的陨石坑直径约为10公尺，距离月球25号的预定着陆点约400公里。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

印度上周才登陆月球，但其月船3号（Chandrayaan-3）任务已经对月球南极进行了首次科学探测。

图说：印度月船3号的月球探测车是第一台探测月球南极的探测车，证实了该地区存在硫及其它的元素成分。

印度太空研究组织（ISRO）在一份声明中说：「月船3号的月球探测车上的雷射光诱导击穿光谱（LIBS）仪器首次对月球南极附近表面的元素组成进行了探测。」结果明确证实了该地区存在元素硫，这是轨道飞行器上的仪器无法做到的检测。初步分析还暗示存在铝、铁、钙、铬、钛、锰 、硅 和氧。至于是否存在氢气仍在彻底调查中。

月球南极被认为是月球上水资源最丰富的地区，月船3号的月球探测车将在接下来的两周内利用雷射光寻找水冰的迹象，同时研究大气并分析南极的组成。如果在月球表面发现水冰，其价值将不可估量，因为有朝一日可用来为未来的月球基地生产可呼吸的氧气，也可为火箭燃料提供原料，帮助向火星发送任务。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Science Alert

　　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

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。

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。

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。

图4-1 爱好者拍摄的环状星云M57的光学照片。

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）？（　　）

47. 根据位力定理，这团气体的温度为？（　　）

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）

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

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。

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。

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。

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颗
C. 8×1021颗　D. 2×1023颗

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.

B.

C.

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。

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）

　　更多天文试题，可在“有趣天文奇观”网站下取得，欢迎多加利用！（https://interesting-sky.china-vo.org/category/cnao/）

• 2023广东省赛暨2024CNAO广东赛区试题（答案）

• 2022广东省赛暨2023CNAO广东赛区试题（答案）

• 2021广东省赛暨2022CNAO广东赛区试题（答案）

• 2020广东省中学生天文知识竞赛、复赛试题（答案）

• 2019广东省赛暨2020CNAO广东赛区试题（答案）

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★★

最大满月出现在2023年8月31日9时36分，此时地月距离35万7341公里，月球视直径为33’25.7”。由于地月距离在36万公里之内，符合一般对于「超级月亮」之定义外，本次满月更是继8月2日超级月亮之后，同一个月份中出现的第二次满月，也就是所谓的「蓝月」。在西方谚语中「Once in a blue moon」指非常罕见的事物，但其实蓝月并不特别罕见，由于月球朔望周期为29.53天，虽然大多数的月份中都不会出现2次满月，但平均每2到3年就会发生一次蓝月事件，也并不是特别罕有。不过若是考量到蓝月发生同时又是超级月亮的「超级蓝月」事件，从1951年至2050年的百年间仅出现过4次，分别在1996年7月1日和30日、2010年1月1日和30日、这次的2023年8月2日和31日，以及2029年5月1日和30日才有出现，也算称得上是百年难得的事件了。

图说：2023年7月3日满月当天拍摄的月球表面。

以台北天文馆位置预报，8月31日当天月球升起时刻为18时39分，方位角101度，接着在9月1日0时32分过中天，在正南方仰角56度位置，而月球西沉为6时32分方位角263度。若在月球初升或是即将西沉时观察，会因为月球接近地面景物而产生错觉，彷彿月球变得非常大，运用长镜头拍摄地景和月球将会出现非常奇特的效果！若要规划这类拍摄，一定要掌握该日的月升月落方位角，相关资料可以参考本馆出版品天文年鉴。

当太阳、地球与月球连成一直线时就是所谓的满月，虽然满月看似相同的一轮明月，但其实由于观测纬度与月球天平动（Libration）的影响，月面会有看似摆荡的情形，使得每一次满月时月面呈现的范围略有不同，仔细比较不同次满月的影像中应可在月球边缘发现其差异，相当有趣！（编辑/台北天文馆谢翔宇）

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★

羽林军是中国古星官之一，属于二十八宿中的室宿，位于现代的宝瓶座。《丹元子步天歌》：「阵下分布羽林军，四十五卒三为群。」羽林军在阵之南，包含多达45颗恒星，是正星最多的星官，但是都为暗弱恒星，最亮的羽林军廿（读作念，ㄋㄧㄢˋ ）六视星等为3.51。

羽林军卅（读作萨，ㄙㄚˋ ）九即宝瓶座91，或可称为宝瓶座ψ1，视星等4.22，该星为三合星系统，另外两颗较暗的恒星分别为HD 219430B及HD 214930C，视星等只有10等左右，肉眼分辨不出来。它有一颗系外行星环绕着，又称为宝瓶座91 b，距离我们148光年，质量约为木星的三倍。

2023年8月31日月掩羽林军卅九，亮缘掩入、隔日亮缘复出，台北地区掩入时间为23:55，复出时间为9月1日0:39，由于当天为满月，即使是4.2等的恒星也不容易以肉眼见到，不论是掩入或复出，都至少需要使用双筒望远镜或小型望远镜观察较适合，下图是掩星前后羽林军卅九的大概位置。（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

图说：羽林军卅九掩入（约为台北时间23:54）。以上示意图由Stellarium软体产生。

图说：羽林军卅九复出（约为台北时间9月1日0:39）。以上示意图由Stellarium软体产生。

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★

太阳系最美丽行星，有着梦幻般光环的土星，于2023年8月27日（周日）达到「冲」的位置，在此前后一、两周，土星不仅距离地球较近，亮度与视直径也达到最大。当日土星位于宝瓶座，本体视直径为19.0角秒，加上光环则有44.2角秒，亮度0.4等。

2023年8月27日土星冲天象示意图。以上示意图由Stellarium软体产生。

土星以肉眼即可看见，天黑后自东方升起，为淡黄色的星点，是东方天空最亮的一颗星，很容易辨识，更亮的木星则约近23时才升起。土星在冲日前后整夜皆可观赏，是一年中的最佳观察时机。透过小口径天文望远镜以30倍以上的倍率，就可以看见土星环及它最亮的卫星，土卫六泰坦。透过口径更大的望远镜还可以看到环上的卡西尼缝等细节。

2023年8月27日的土星冲天象示意图，只需使用小型望远镜，就可以饱览美丽的土星环和较亮的卫星。以上示意图由Stellarium软体产生。

而「冲」的天象是如何形成的？由于土星与太阳的距离比地球到太阳要远，所以当土星公转至恰好让地球位于太阳和土星之间时，称为「冲」。由下图可见，此时的土星距离地球较近，因此土星看起来也最大。且地球上背对太阳，也就是夜晚的那一侧刚好正对着土星，所以整晚都可以欣赏土星和土星环的美景。

当土星位于「冲」的位置时，地球恰好在太阳与土星之间，此时地球土星的距离较近。

由于土星绕行太阳的轨道面和地球不同，所以从地球上看见土星环开放的角度也会以大约13至15年的周期逐渐变化。上次自从2017年土星环张角达到最大的27度之后便逐年降低，也越来越不容易欣赏它漂亮又梦幻的姿态，目前的倾角约为9度，到了2025年3月时将完全看不见土星环，而下次要到2032年5月才能看到光环张角再次达到最大，所以可得好好把握机会欣赏这颗太阳系最美丽的行星！（编辑/台北天文馆蔡承颖）