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  全国中学生天文知识竞赛(Chinese National Astronomy Olympiad)是经教育部审批,由中国天文学会主办,北京天文馆承办,面向全国中学生的课外天文学科竞赛活动,本竞赛以及竞赛产生的结果不得作为中小学招生入学的依据和高考加分项目。竞赛分为预赛与决赛两个阶段,组委会根据预赛成绩确定高低年组入围决赛的选手。依据决赛成绩、选拔赛成绩和国际赛参赛要求,通过集训组成中国国家队参加2024年度各项国际天文竞赛。
  本学年全国中学生天文知识竞赛预赛已于2024年3月30日成功举办。请各位考生登陆竞赛报名系统(https://cnao.fhui.org)查看个人成绩。成绩查询时间为3个工作日。如对成绩结果存在疑问,请考生在2024年4月7日9:00-9日11:00期间与组委会取得联系。入围决赛考生名单及决赛组队规则等将于考生成绩查询期满后公布。本次竞赛最终解释权归全国中学生天文知识竞赛组委会所有。通讯地址:北京市西城区西直门外大街138号(100044),咨询邮箱:cnao@bjp.org.cn

2023-2024学年全国中学生天文知识竞赛预赛试卷
2024年3月30日14:00-15:30 闭卷

【注意事项】请务必仔细阅读!
1. 每位考生会拿到一张预赛试卷和一张答题卡。试卷和答题卡都需要填写,且填写的内容必须完全一致。试卷上所有书写用钢笔或签字笔,答题卡上所有书写和填涂用2B铅笔。
2. 低年组考生(指2009年1月1日及以后出生,并且没有参加过各项国际天文奥赛的考生)只答本卷的1-30题,高年组考生只答6-35题。
3. 本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成答卷。按要求在答题卡上填写“姓名”、填涂“试卷类型”(见本注意事项之前的表格第二列)、“准考证号”(在空格处写数字,并填涂每个数字下面对应的部分)、组别(“高”或“低”),以及题目的答案。未按要求填涂的无有效成绩。考试开始30分钟之后才可交卷,并在不影响其他考生答题的情况下安静离开考场。在监考老师宣布考试结束时,该考场所有考生应停止答卷,将试卷和答题卡放在桌上,保持安静离开考场。
4. 每题选择一个最接近正确的选项。将对应的字母(A, B, C, D之一)填在试卷上并填涂在答题卡该题号下方的对应处。不会做的题目不选。已填涂的答案如需改正,请用橡皮将原答案尽量擦除干净。每道题答对得4分,答错或多选得-4分,不选得0分。满分120分。草稿只可写在试卷“草稿区”处。
5. 本试题、答案及决赛名单将在北京天文馆网站、微博、微信公众号,《天文爱好者》杂志公布。决赛将于5月在北京举行。

【试题】

1. 下列哪项关于恒星的说法是错误的?(  )
A. 恒星的寿命是无限的
B. 恒星是能够自己发光发热的天体
C. 恒星的内部会发生核聚变反应
D. 恒星主要是由氢和氦组成的

2. 太阳的表面温度约为(  )。
A. 50000℃
B. 5500℃
C. 1000000℃
D. 10000℃

3. 太阳系中质量最大的行星是(  )。
A. 土星
B. 海王星
C. 天王星
D. 木星

4. 下列哪颗星不属于“夏季大三角”(  )。
A. 北极星
B. 牛郎星
C. 织女星
D. 天津四

5. 以下流星雨中,常年观测效果最好的是(  )。
A. 双子座流星雨
B. 小熊座流星雨
C. 摩羯座α流星雨
D. 船尾座τ流星雨

6. 以下哪个原因导致一些同学的全国中学生天文知识竞赛预赛成绩可能为负分?(  )
A. “高、低年组”的划分
B. 答错倒扣分机制
C. “准考证号”的编制方法
D. 不同的“试卷类型”

7. 2024年元宵节和中秋节间隔了(  )天。
A. 239
B. 235
C. 206
D. 210

8. 在AB星等系统中,0等的流量密度对应3631 Jansky(Jy),请问Jy这个单位在国际单位制下应当为(  )。
A. 10-26 Js-1 m-2 sr-1 nm-1
B. 10-26 Js-1 m-2 Hz-1
C. 10-26 Js-1 m-2 nm-1
D. 10-26 Jsm-2 sr-1 nm-1

9. 已知银河系中心黑洞质量大约为400万倍太阳质量M,距离太阳系有26000光年,G为引力常数,c为光速,这个黑洞的史瓦西半径是(  )。
A. 1.54×102 GM/c
B. 1.54×102 GM/c2
C. 8×106  GM/c2
D. 4×106 GM/c

10. 天空中天狼星以外的20颗最亮恒星的总视亮度大约是天狼星的(  )倍。
A. 3.5
B. 0.25
C. 9.7
D. 11.3

11. 再发新星是一种能反复爆发的新星,目前银河系内已知的再发新星中,爆发时亮度能够达到肉眼可见的有(  )颗。
A. 4
B. 0
C. 2
D. 8

12. 请问银河系中哪类光谱型的恒星数量占比最多?(  )
A. G型
B. F型
C. K型
D. M型

13. 武王伐纣的年份确定,是我国的一项文化工程,即“夏商周断代工程”,其中涉及天文学历法推算、古天文基本知识等等。《淮南子 兵略训》记载:武王伐纣,东面而迎岁。请问“岁”星是?(  )
A. 水星
B. 木星
C. 金星
D. 彗星  

14. 以下星座天区内没有梅西叶天体的是(  )。
A. 室女座
B. 牧夫座
C. 长蛇座
D. 巨蟹座

15. 下列哪一项不是我国古代的纪年法?(  )
A. 岁星纪年
B. 太岁纪年
C. 干支纪年
D. 天狼星纪年

16. 2023年12月10日,长征二号丁运载火箭成功将遥感三十九号卫星送入预定轨道,这是我国长征系列运载火箭实现第(  )次发射。
A. 200
B. 500
C. 400
D. 300

17. 以下星座中天区面积大小与室女座最接近的是(  )。
A. 猎户座
B. 狮子座
C. 仙女座
D. 长蛇座

18. 可以探测到原行星盘细节的ALMA望远镜,其观测波段为(  )。
A. 紫外
B. 红外
C. 光学
D. 射电

19. 银河系中已知的恒星有(  )颗。
A. 数千亿
B. 数百万
C. 数亿
D. 数十万亿

20. 以下不属于M87的描述为(  )。
A. 是伽马射线源
B. 中心超大质量黑洞图像拍摄于2017年
C. 没有星系盘
D. 室女星系团中最亮的星系

21. 2023年1月,由中国科学院国家天文台主导的研究团队基于(  )超大光谱数据样本优势,结合欧洲空间局(  )数据,首次发现了恒星初始质量分布规律变化的直接证据。未来,我国即将发射的(  ),或将助力天文学家进一步验证恒星初始质量分布函数。
A. FAST、LHAASO、CSST
B. FAST、EP、LHAASO
C. LAMOST、JUICE、EP
D. LAMOST、Gaia、CSST

22. 在地球上看,以下哪一年不会发生日全食?(  )
A. 2024年
B. 2026年
C. 2025年
D. 2027年

23. 以下天文观测台站海拔最高的是(  )。
A. 美国夏威夷莫纳克亚天文台
B. 中国四川稻城无名山天文台
C. 美国基特峰天文台
D. 美国帕洛玛山天文台

24. 无论是在美丽的夏季星空照片中,还是到极黑暗的地方用肉眼观察,我们都能看到一些暗色的条带穿插在明亮的银河之中。造成银河上出现这些暗色条带或者区域的原因是(  )。
A. 暗色的地方恒星比较少
B. 星际物质消光
C. 银心黑洞吞噬光线
D. 地球大气消光

25. 角宿一当前的赤道坐标大致是(RA: 13h26m,Dec: -11°17’),考虑岁差影响,3034年它的赤道坐标大致是(  )。
A. 12h35m,-5°57’
B. 14h21m,-11°22’
C. 14h21m,-16°13’
D. 12h35m,-11°13’

26. 目前认为,射电星系、类星体、塞弗特星系和相对论性喷流这些天体或现象都是由于以下哪种天体引起的?(  )
A. 脉冲星
B. 黑洞
C. 磁星
D. 球状星团

27. 我国首颗太阳探测科学与技术试验卫星是(  )。
A. 羲和号(CHASE)
B. 1 米新真空太阳望远镜(NVST)
C. 夸父一号(ASO-S)
D. 帕克太阳探测器(PSP)

28. 以下一年中的哪一天,我国台湾省台北市(121°30’E,25°03’N)的日出时刻比黑龙江省漠河市(122°32’E,52°58’N)更早?(  )
A. 冬至
B. 秋分
C. 春分
D. 夏至

29. 以下不同类型星系中,普遍来说孕育新恒星速率最低的是(  )。
A. 椭圆星系
B. 棒旋星系
C. 旋涡星系
D. 透镜星系

30. 金星的公转周期大约是225天,金星与地球的会合周期大约是(  )天。
A. 643
B. 720
C. 5
D. 584

31. 某恒星的坐标为α=0h10m,δ=+60°,自行为α=+0.07s/yr,δ=-0.200”/yr,则总自行的大小为(  )。
A. 0.83”/yr
B. 1.06”/yr
C. 0.56”/yr
D. 0.20”/yr

32. 在双星分类中,可以根据观测现象和物理过程(即两颗子星是否充满洛希瓣)将双星分为不同类型的双星系统,请问下面哪个类型不属于按照物理过程的分类?(  )
A. 相接双星
B. 掩食双星
C. 半相接双星
D. 分离双星

33. 天文学家在(  )的液态海洋中发现了磷元素,使其成了集齐“碳、氢、氧、氮、硫、磷”六大生命基本元素的天体。
A. 火星
B. 金星
C. 土卫二
D. 木卫三

34. 研究星系团内介质(intracluster medium)主要会使用以下哪个望远镜?(  )
A. Spitzer
B. eROSITA
C. JWST
D. HST

35. 2024年12月15日前后,火星由顺行改为逆行。此时从火星上观察,地球在以下哪个位置附近?(  )
A. 上合
B. 东大距
C. 冲
D. 东方照

【参考答案】
1-35: ABDAA BCBCA CDBBD BDDAD DCBBC BAAAD CBCBB

本次考试最终解释权归全国中学生天文知识竞赛组委会所有。


  更多海峡两岸天文试卷,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/

  其他习题资料,也可前往“Astro-init天文奥赛百科”网站取得。(https://www.astro-init.top/

表情包

  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

附录

  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/

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  全国中学生天文知识竞赛(Chinese National Astronomy Olympiad)是经教育部办公厅“关于公布2022—2025学年面向中小学生的全国性竞赛活动的通知”即“教监管厅函〔2022〕13号”批准,由中国天文学会主办,北京天文馆承办,面向全国中学生的课外天文学科竞赛活动,本竞赛以及竞赛产生的结果不得作为中小学招生入学的依据和高考加分项目。竞赛分为预赛与决赛两个阶段,组委会根据预赛成绩和已对接的省级比赛报送名单确定高低年级组入围决赛的选手。依据决赛成绩、选拔赛成绩和国际赛参赛要求,通过集训组成中国国家队参加2023年度各项国际天文竞赛。

  2022-2023学年全国中学生天文知识竞赛预赛已圆满结束,广东学籍参赛学生由广东天文学会根据广东省2023年中学生天文知识竞赛选拔赛成绩报送入围名单。新疆学籍参赛学生由新疆天文学会报送入围名单。

2022-2023学年全国中学生天文知识竞赛预赛试卷
2023年4月1日14:00-15:30 A卷

【注意事项】请务必仔细阅读!
1. 每位考生会拿到一张预赛试卷和一张答题卡。试卷和答题卡都需要填写,且填写的内容必须完全一致。试卷上所有书写用钢笔或签字笔,答题卡上所有书写和填涂用2B铅笔。
2. 低年组考生(指2008年1月1日及以后出生,并且没有参加过各项国际天文奥赛的考生)只答本卷的01-30题,高年组考生只答06-35题。
3. 本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成答卷。按要求签名、填涂试卷类型(见本注意事项之前的表格第二列)、准考证号(报名身份证号前2位+后8位,若身份证号最后一位为字母按“0”填写。在空格处写数字,并填涂每个数字下面对应的部分。)、组别,以及题目的答案。未按要求填涂的无有效成绩。考试开始30分钟之后才可交卷,并在不影响其他考生答题的情况下安静离开考场。在监考老师宣布考试结束时,该考场所有考生应停止答卷,将试卷和答题卡放在桌上,保持安静离开考场。
4. 每题选择一个最接近正确的选项。将对应的字母(A, B, C, D之一)填在试卷上并填涂在答题卡该题号下方的对应处。不会做的题目不选。已填涂的答案如需改正,请用橡皮将原答案尽量擦除干净。每道题答对得4分,答错或多选得-4分,不选得0分。满分120分。草稿只可写在试卷“草稿区”处。
5. 本试题、答案及决赛名单将在北京天文馆网站、微博、微信公众号,《天文爱好者》杂志公布。决赛将于5月在天津举行。

【试题】

01. 今晚的月相更接近(  )。
(A)朔     (B)望
(C)下弦月    (D)残月

02. 以下哪颗恒星不属于“冬季大六边形”?(  )
(A)五车二   (B)参宿四
(C)南河三   (D)毕宿五

03. M31是(  )。
(A)星云    (B)星团
(C)星系    (D)恒星

04. “笔尖上的行星”是(  )。
(A)地球    (B)火星
(C)土星    (D)海王星

05. 最早使用望远镜进行天文观测的科学家是(  )。
(A)哥白尼   (B)牛顿
(C)伽利略   (D)开普勒

06. 象限仪座流星雨的辐射点与以下哪个星座最近?(  )
(A)玉夫座   (B)武仙座
(C)狮子座   (D)六分仪座

07. 天文学是自然科学六大基础学科之一,其主要的三个分支学科包括:天体测量学、天体力学、(  )。
(A)天体化学
(B)天体物理学
(C)天体生物学
(D)天文地理学

08. 地月距离大约是(  )个天文单位。
(A)0.00001
(B)0.0025
(C)0.05
(D)1

09. 北极星(小熊座α)的目视亮度在全天恒星中排(  )。
(A)第1名
(B)第5名
(C)第20名左右
(D)第50名左右

10. 以下节气(中气)出现在农历“正月”里概率最大的是(  )。
(A)小寒    (B)大寒
(C)立春    (D)雨水

11. 以下哪台已有或在建望远镜的有效口径最大?(  )
(A)E-ELT
(B)GTC
(C)昴星团望远镜
(D)HET

12. 在地球上任意一个位置,以下情况一定正确的是(  )
(A)一年里每次太阳上中天的方位角相同。
(B)一年里每次日出时(日心位于地平线上)太阳的方位角相同。
(C)一年里每次日出(日面出地平至完全出地平)的用时相同。
(D)其他几个选项都不正确。

13. 位于四川省甘孜藏族自治州稻城县的无名山天文台(100.108E, 29.107N),观测者看到一颗流星自北向南划过消失在地平线附近,在以下哪个天文台站有可能观测到同一颗流星?(  )
(A)西藏阿里 (80.027E, 32.326N)
(B)新疆慕士塔格 (74.897E, 38.330N)
(C)云南高美谷 (100.029E, 26.694N)
(D)河北兴隆 (117.577E, 40.396N)

14. 下次日食将发生在(  )。
(A)2023年4月20日
(B)2023年10月27日
(C)2023年11月23日
(D)2024年4月9日

15. 昨晚日落后不久,不考虑天气和遮挡的影响,你所在地能看到最亮的行星是?(  )
(A)水星    (B)金星
(C)木星    (D)天王星

16. 以下恒星中哪个看上去颜色更偏红?(  )
(A)参宿七   (B)织女星
(C)角宿一   (D)心宿二

17. 以下哪个梅西叶天体不属于室女星系团?(  )
(A)M60    (B)M84
(C)M87    (D)M101

18. 2022年7月12日,詹姆斯·韦布望远镜公开了首批科学图像,其中(  )的科学图像中只包括光谱观测结果,而不包括成像观测结果。
(A)船底座大星云“宇宙悬崖”
(B)WASP-96b 系外行星
(C)南指环星云
(D)SMACSJ0723 星系团

19. 彗星C/2022E3(ZTF)于2023年1月12日过近日点,当时位于后发座。该彗星轨道偏心率接近1,轨道倾角109°。2223年4月1日该彗星最可能位于以下哪个星座附近?(  )
(A)天龙座   (B)天鹰座
(C)天鹤座   (D)天鹅座

20. 以下哪一颗小天体不是由业余天文学家Gennadiy Borisov发现的?(  )
(A)2023 BU
(B)C/2019 Q4
(C)C/2017 K2
(D)C/2013 V2

21. 某次上弦月恰逢月亮位于白道对黄道的升交点,在某地月亮位于上中天时观测,月亮视面被照亮部分占整个月面的比例为(  )。
(A)小于等于40%
(B)大于40% 小于50%
(C)等于50%
(D)大于50% 小于60%

22. 在以下太阳系的天然卫星中,轨道运行周期比其母行星的自转周期还短的是(  )。
(A)木卫一   (B)木卫四
(C)火卫一   (D)火卫二

23. “荧惑守心”是中国史籍中的一种天象记载,其中的“荧惑”指的是(  )。
(A)天狼星   (B)土星
(C)火星    (D)木星

24. 在中国,有一种载人航天飞船叫“神舟”;有一种载人空间站叫“天宫”;有一种中继通信卫星叫“鹊桥”;有一种暗物质探测器叫“悟空”,下面哪个暂时还不是中国航天项目的名称?(  )
(A)洛神    (B)嫦娥
(C)羲和    (D)祝融

25. 2023年是比利时耶稣会士南怀仁诞辰600周年,下列哪架天文仪器是南怀仁设计监制的?(  )
(A)玑衡抚辰仪
(B)纪限仪
(C)浑仪
(D)水运仪象台

26. 在距离太阳200天文单位的地方释放一个石块,若仅考虑太阳引力作用,它需要多长时间落到太阳表面?(  )
(A)5年   (B)50年
(C)500年  (D)5000年

27. 假设一个视星等为18等的星系的光全部均匀分布在视半径为6角秒的圆形区域中,其面视星等是(  )等/平方角秒。
(A)13 (B)18 (C)23 (D)28

28. 假设宇宙匀速膨胀,已知今天的哈勃常数H0=70km/s/Mpc,请问宇宙的年龄大约为?(  )
(A)1亿年  (B)10亿年
(C)100亿年 (D)1000亿年

29. 在刘慈欣的知名科幻小说《三体》中,我们的邻居比邻星上存在着比地球文明更高级的三体文明。三体人由于生存环境恶劣,准备向地球迁移。假设三体舰队从比邻星出发,一直以1/10光速的速度向地球航行,走了比邻星到地球距离的9/10后,由于故障原地暂停。此时他们看到的太阳亮度(  )。
(A)变亮1个星等
(B)变亮5个星等
(C)变亮10个星等
(D)变亮100个星等

30. 比邻星到我们的距离是4.2光年,在地球上看,它的周年视差是多少?(  )
(A)1.58角秒 (B)0.24角秒
(C)0.77角秒 (D)4.2角秒

31. 视向速度为1000km/s的超高速恒星对应的红移/蓝移是多少?(  )
(A)3    (B)0.3
(C)0.03    (D)0.003

32. 多位邵逸夫天文学奖得主目前已获得诺贝尔物理学奖。以下哪项发现已获得了邵逸夫天文学奖,但尚未获得诺贝尔物理学奖?(  )
(A)发现重子声学振荡
(B)直接观测引力波
(C)银河系中心的超大质量黑洞
(D)首个环绕类太阳恒星的系外行星

33. 建造中的中国空间站巡天望远镜(CSST)的工作波段范围是(  )。
(A)紫外–可见光
(B)光学–近红外
(C)光学–射电
(D)紫外–亚毫米波

34. 射电望远镜可以组成干涉阵列,望远镜的最大间隔越长,角分辨率越好,其角分辨率的计算方法与光学望远镜近似。如果在我国国土最东端和最西端分别修建射电望远镜并组网,在21厘米的波长上进行观测,理论角分辨率是(  )。
(A)40纳角秒
(B)2微角秒
(C)8毫角秒
(D)1-2角秒(受限于大气视宁度)

35. “赫罗图”是天文学家最喜欢的图形之一,是研究恒星非常重要的工具。它是以恒星光谱型(或表面温度)为横坐标,以绝对星等(光度)为纵坐标作图。我们从赫罗图中可以获得很多恒星的信息,包括恒星的温度、光度、半径,分类和演化轨迹等。下图中,哪条线可以代表恒星半径在赫罗图上的分布规律(箭头方向代表越来越大)?(  )

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预赛答案:
1~5 BBCDC
6~10 BBBDD
11~15 ADCAB
16~20 DDBCC
21~25 DCCAB
26~30 CCCBC
31~35 DADCC

本次考试最终解释权归全国中学生天文知识竞赛组委会所有。


  更早年份的天文试题资料,也可前往“天文奥赛”网站取得。(https://www.astro-init.top/

  更多海峡两岸天文试题,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/

表情包

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  由中国天文学会主办,北京天文馆、中国天文学会普及工作委员会承办的2021-2022学年全国中学生天文知识竞赛预赛于2022年3月19日成功举办。经竞赛组委会商议,高年组入围分数线为36分,低年组入围分数线为40分。请入围的同学务必于3月27日24:00前向组委会提交考试同期视频,供组委会审核,以确定成绩的有效性。此视频将作为入围决赛所需凭证。视频收集方式已在北京天文馆官网(http://www.bjp.org.cn/)发布。有关2021-2022学年全国中学生天文知识竞赛的相关通知,请关注近期北京天文馆官网、北京天文馆官方微博、北京天文馆官方微信公众号。

  竞赛宗旨:推动天文基础教育,为全国热心天文学的师生提供交流平台,加强天文科普教育的国际交流与合作。竞赛分为预赛和决赛。在新冠疫情背景下,为了参赛者的安全和健康,预赛为线上闭卷笔试。决赛包括闭卷笔试、望远镜操作、实地观星等。预赛结束后,组委会将根据成绩确定入围决赛的选手。并依据选手决赛成绩、选拔赛成绩和国际赛参赛要求(如年龄等限制条件),选拔参与集训的学员,并组成中国国家队参加2022年度各项国际天文竞赛。

  广东省和新疆维吾尔自治区两地的入围决赛名额由该地相关省级比赛推送,学籍为此两地的学生,不得参加此次预赛。

2021-2022学年全国中学生天文知识竞赛预赛
2022年3月19日13:55至15:00 闭卷

【注意事项】请务必仔细阅读!
1. 本次竞赛为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水乎独立完成答卷,答题期间不得使用计算器,可以使用空白纸张作为草稿纸。在答题期间退出本程序(包括屏幕切换)的行为视为结束答题。任何情况下意外退出程序所造成的结果由考生自行承担。
2. 请认真并正确填写个人信息,否则成绩无效。
3. 本页面上方倒计时为参考时间,考生需在14:15前进入考试系统,并在15:00前提交最终答案,成绩才有效。
4. 每位考生的试卷类型是随机的。请在试卷类型对应位置选择自己的试卷类型。
5. 请正确选择自己的组别,低年组考生(指2007年1月1日及以后出生,并且没有参加过国际天文奥赛IA0和亚太天文奥赛APAO的考生)只需答01-30题,高年组考生只需答06-35题。
6. 每题选择一个最接近正确的答案。将对应的字母(A,B,C,D之一)处进行选择。不会做的题目不选。可以点击对应试题旁的“清除选项”来删除已选项。每道题答对得4分,答错或多选得-4分,不选得0分。满分120分。
7. 本试题、答案及拟入围决赛名单将通过北京天文馆官方网站、官方微博、微信公众号公布。

【试卷类型 A】

01. 今年“五一”假日期间的月相是(  )。
(A)下弦月   (B)蛾眉月
(C)残月    (D)满月

02. 在最好的观测时机,以下行星在地球上观测最亮的是(  )。
(A)金星    (B)木星
(C)火星    (D)土星

03. 以下恒星目视最暗的是(  )。
(A)造父一   (B)天关
(C)辇道增七  (D)大陵五

04. 第一个通过观测证认出蜂巢星团M44中恒星的天文学家是(  )。
(A)赫维留   (B)梅西叶
(C)伽利略   (D)威廉赫歇尔

05. 以下星座中全部适合在北半球冬季观测的是(  )。
(A)猎户座、御夫座、天龙座、半人马座
(B)双子座、武仙座、猎犬座、大犬座
(C)双子座、猎户座、大犬座、豺狼座
(D)双子座、御夫座、猎户座、天兔座

06. 今年是中国天文学会成立100周年,1922年中国天文学会成立于(  )。
(A)北京古观象台
(B)紫金山天文台
(C)徐家汇天文台
(D)北京天文馆

07. 北京冬奥会开幕式上展映的二十四节气倒计时短片惊艳世界。二十四节气体现的是中国传统天文学中的(  )部分。
(A)公历    (B)阴历
(C)阳历    (D)阴阳合历

08. 一位同学在地面观测中国空间站(CSS)过境,以下情况不可能发生的是(  )。
(A)他看到CSS从东南方升起,在西北方落下。
(B)他一整晚观测到5次CSS过境。
(C)他发现CSS比织女星还亮。
(D)他看到CSS以很近的角距离“掠”过了北极星。

09. 下列哪个不是中国古代的宇宙学说?(  )
(A)日心说   (B)盖天说
(C)浑天说   (D)宣夜说

10. 以下哪个探测器的主要目标是小行星?(  )
(A)朱诺(Juno)
(B)帕克(Parker)
(C)露西(Lucy)
(D)马文(MAVEN)

11. 两地的地方恒星时相差4h15m,那么地理经度相差(  )。
(A)60度15分  (B)4度15分
(C)63度45分  (D)127度30分

12. 以下月海中位于月球背面的是(  )。
(A)莫斯科海  (B)静海
(C)危海    (D)酒海

13. 做暑假作业让你感觉度日如年。在哪个行星上,不做作业也会“度日如年”?(  )
(A)天王星   (B)金星
(C)水星    (D)火星

14. 日前我国的硬X射线调制望远镜(慧眼卫星,HXMT)首次认证了快速射电暴FRB200428的高能对应体,证明了该快速射电暴来源于(  )。
(A)地外文明
(B)黑洞吸积辐射
(C)高度磁化中子星
(D)激变双星

15. 目前国际空间站(ISS)主要依靠以下哪类飞船来进行货物补给?(  )
(A)美国Starliner飞船
(B)俄罗斯进步号飞船
(C)美国天鹅座飞船
(D)美国龙飞船

16. 以下梅西叶天体分类正确的是(  )。
(A)M31、M33、M81、M100、M101都是旋涡星系
(B)M3、M7、M13、M30、M35都是球状星团
(C)M1、M8、M20、M28、M78都是发射星云
(D)M27、M57、M76、M97、M108都是行星状星云

17. 天文学家第一次测出太阳系到银心的距离时使用了哪种天体?(  )
(A)银心附近的恒星
(B)超新星
(C)造父变星
(D)球状星团

18. 以下恒星中目视从亮到暗排序正确的是(  )。
(A)老人星>参宿七>南门二>轩辕十四>河鼓二
(B)天狼星>南门二>角宿一>河鼓二>水委一
(C)天狼星>老人星>织女>水委一>轩辕十四
(D)天狼星>织女>水委一>轩辕十四>心宿二

19. 由于光速有限,我们观察到的天体位置与其真实位置之间存在偏差,也就是光行差。参宿四的视位置向东偏离最大发生在北半球的(  )。
(A)冬季    (B)春季
(C)夏季    (D)秋季

20. 仰韶文化是黄河中游地区的新石器时代文化,持续时间大约在公元前5000年至前3000年,首先在渑池县(北纬34.76度)被发现。在这一文化前期,也就是公元前4500年时,在渑池所见心宿二的最大地平高度在(  )度。
(A)66至85   (B)5至25
(C)26至45   (D)46至65

21. 于2021年底发射的詹姆斯韦布空间望远镜(JWST)的主要工作波段为(  )。
(A)X 射线   (B)光学
(C)红外    (D)射电

22. JWST已经到达了日地达拉格朗日L2点,距离地球150万千米。如果日地距离按1.5亿千米计算,在L2点所见日面未被地球遮挡部分的面积占视面积的百分之(  )。
(A)22至35   (B)2以下
(C)2至10     (D)11至21

23. 研究星系中的分子气体主要会使用以下哪个望远镜?(  )
(A)XMM-Newton (B)ALMA
(C)HST                  (D)eROSITA

24. 在北纬30度某地,使用一台物镜焦距1000毫米的望远镜配以圆形视场为46度的25毫米目镜,观测一颗位于天顶附近的恒星。调整该星位于视场中央,如果此时停止跟踪,那么该星会在多少秒后移出视场?(  )
(A)188 (B)118 (C)143 (D)161

25. 亮度相差百分之十的两颗星,星等大约相差多少?(  )
(A)1等    (B)0.001等
(C)0.01等    (D)0.1等

26. 第一个建立了热大爆炸宇宙学模型的科学家是(  )。
(A)伽莫夫   (B)爱因斯坦
(C)哈勃    (D)奥本海默

27. 以下哪颗彗星来自太阳系之外?(  )
(A)D/1993 F2 苏梅克列维9号
(B)2I/鲍里索夫
(C)2P/恩克
(D)C/1995 O1 海尔波普

28. 在距太阳200au处放置一块石头,其由静止至落入太阳大约需要花多长时间?(  )
(A)5000年   (B)100年
(C)500年     (D)1000年

29. 现行农历意义上的立春被定义为(  )。
(A)太阳黄经315度的时刻
(B)太阳赤经0度的时刻
(C)太阳黄经0度的时刻
(D)太阳赤经315度的时

30. 以下天象中,接下来最先发生的是(  )。
(A)月食
(B)水星大距
(C)四月天琴座流星雨
(D)日食

31. “金属”(除氢、氦以外的其他元素)占太阳质量的百分之(  )。
(A)15     (B)0.015
(C)0.15       (D)1.5

32. 在红移z=1时宇宙的尺度因子是现在的(  )。
(A)10倍    (B)十分之一
(C)一半     (D)2倍

33. 分子热运动会造成谱线的多普勒展宽。同样温度下,碳原子谱线的展宽是氢原子谱线的(  )。
(A)24倍     (B)1/12
(C)1/3.5    (D)12倍

34. 诸多下一代太空望远镜都有光学或近红外无缝光谱的获取设备。设计中的中国空间站望远镜CSST上拍摄的无缝光谱分辨率约为R~200,这一分辨率意味着望远镜可以分辨出位于波长x和波长(1+1/200)x的两处谱线特征。从多普勒效应的角度考虑,下列科学目标中较难以由该设备实现的是(  )。
(A)测定星系团的维里质量
(B)测定星系的旋转曲线
(C)测定遥远天体的红移
(D)解析类星体的宽发射线

35. 在2021年的美国电影《不要抬头》(Don't look up)中,主人公研究已耗尽气体的宁静星系中超新星时发现了一颗要撞击地球的彗星。考虑各种类型超新星的前身星,在这类星系中最常发现的超新星是(  )。
(A)II型超新星
(B)Ia型超新星
(C)Ib型超新星
(D)Ic型超新星

预赛答案:BAACD ACAAC CABCB ADCAD CDBDD ABCAC DCCBB

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本次考试最终解释权归全国中学生天文知识竞赛组委会所有。


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表情包

  2021年9月25日,第十六届广东省中学生天文知识竞赛暨2022年全国中学生天文知识竞赛广东赛区预赛结束。省赛同时是国赛的选拔赛。2022年CNAO全国赛的预赛将不再接收广东省学籍选手的报名。本次竞赛由广东天文学会和广州市青少年科技教育协会主办,由广州市教育局支持,由广东省青少年科技中心、广东省地理学会教育与科普专业委员会、广州大学物理与材料科学学院、增城区凤凰实验小学协办。该赛事是2019年广东省教育厅批准的第一批面向全省中小学生竞赛活动,参赛人数约6600人,在全省88个考场进行,参与人数创历史新高。本轮初赛将选出100-200名选手参加10月中旬举办的复赛,争夺进入全国决赛的名额。

2021年广东省中学生天文知识竞赛试题(低年组)2021年9月25日下午14:00-16:00 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、选择题全部为单项选择,考生直接在试题页面中点选一个最接近正确的答案,答错不扣分。
3、总分100分,每题2分,考试时间90分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、考试开始后45分钟方可交卷。
6、比赛结果将在广东天文学会网站和微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

1. 我国的“天问一号”火星探测器在今年5月15日成功释放着陆器携带火星车________登陆火星。(  )
A. 祝融号  B. 火神号
C. 荧惑号  D. 萤火号

2. 北京时间2021年4月19日下午,_________无人机在火星上完成首次试飞,成为首个在地球以外的行星上御风飞行的人造物体。(  )
A. 机智号  B. 毅力号
C. 好奇号  D. 敏捷号

3. 下一次我国境内可见的日食发生在?(  )
A. 2021年12月4日
B. 2022年10月25日
C. 2023年4月20日
D. 2027年8月2日

4. 2020年12月17日,嫦娥五号的返回器成功降落四王子旗,将约_________千克月球样本带回地球。(  )
A. 0.2 B. 0.5 C. 1 D. 2

5. 美国宇航局的________探测器于今年5月从小行星“贝努”踏上返程之旅。(  )
A. 黎明号
B. 隼鸟2号
C. 奥西里斯王号
D. 冥土号

6. 2020年年底,曾为世界上最大的单孔径射电望远镜的___________发生倒塌。(  )
A. 波恩望远镜
B. 绿岸望远镜
C. 帕克斯望远镜
D. 阿雷西博望远镜

7. 今年10月,___________将把3名中国航天员送往中国空间站。(  )
A. 神州十一号
B. 神州十二号
C. 神州十三号
D. 神州十四号

8. ___________曾在今年6月出现故障,一度停止工作。(  )
A. 慧眼硬X射线调制望远镜
B. 盖亚望远镜
C. 哈勃空间望远镜
D. 凌星系外行星巡天卫星

9. 今年在我国境内看不到?(  )
A. 太阳黑子
B. 日环食
C. 英仙座流星雨
D. 土星合月

10. 为了纪念人类首次载人航天任务“东方一号”的成功,每年的4月12日被定为世界航天日。2021年的世界航天日恰是该次任务成功的(  )周年纪念日。
A. 45 B. 50 C. 55 D. 60

Part 2. 基础知识

Ⅰ. 请回答以下10道独立的小题。

11. 以下哪个星座所占天区面积最大?(  )
A. 人马座  B. 南十字座
C. 大犬座  D. 小熊座

12. 月球的年龄约为?(  )
A. 20亿年  B. 30亿年
C. 40亿年  D. 45亿年

13. 一位在南半球念书的留学生发现有两个云雾状天体围绕南天极做周日视运动,它们的视直径分别约为10度和5度,它们最可能是?(  )
A. 大麦哲伦云和小麦哲伦云
B. M31星系和M33星系
C. 猎户座大星云和昴星团
D. M57环状星云和M27哑铃星云

14. 在不同的节气,观测者对同一物体测得的正午日影长度不同,这反映太阳正午高度角在一年里会随时间变化。在广州,以下哪个节气的正午日影最长?(  )
A. 清明 B. 夏至 C. 惊蛰 D. 冬至

15. 两个天体间的万有引力大小反比于它们的?(  )
A. 质量   B. 距离的平方
C. 距离   D. 质量的平方

16. 用双筒望远镜可以比直接用肉眼看到更多星星,这是主要是因为?(  )
A. 双筒望远镜物镜焦距比人眼长,拥有更大的放大率
B. 双筒望远镜物镜直径比人眼瞳孔直径大,拥有较强的聚光本领
C. 双筒望远物镜焦距比人眼长,拥有更小的底片比例尺
D. 双筒望远镜的玻璃质量比人眼晶状体的更好

17. 现行公历平均每年的长度为?(  )
A. 355天
B. 365.25天
C. 365.242天
D. 365.256天

18. 七夕故事中的主角,牛郎星和织女星,与天津四一起构成?(  )
A. 夏季大三角
B. 冬季大三角
C. 春季大三角
D. 秋季大三角

19. 下列哪种天体还没被天文观测证实存在?(  )
A. 褐矮星  B. 中子星
C. 热木星  D. 黑矮星

20. 谷神星是最大的小行星,它的发现者是?(  )
A. 汤博   B. 皮亚齐
C. 伽利略  D. 赫歇尔

Ⅱ. 本部分包含第21-25小题。请在编号①至⑦备选答案中,选取最合适的一项填入下表的空格。并在答题卡上将编号对应的选项用2B铅笔涂黑。每个备选答案在本部分中最多使用1次。
(提示:Pioneer /ˌpaɪəˈnɪr/ 先驱者、开拓者)

2021年广东题图1

2021年广东题图2

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

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 天宫空间站

  我国天宫空间站的核心舱在2021年4月29日顺利升空进入绕地轨道。国内外的天文爱好者已多次在地面观测到核心舱过境闪光。附录中的图1-A是今年的某次过境预报,观测地经度约114.3度;图1-B是天宫空间站的相关资料。请参考图1-A和图1-B,结合现实情况回答26-33小题。

26. 天宫空间站核心舱的名字叫?(  )
A. 问天 B. 梦天 C. 天和 D. 天舟

27. 空间站的过境过程中,与下列哪颗恒星的角距离最小值最大?(  )
A. 玉衡   B. 天津四
C. 开阳   D. 织女星

28. 用一套10°左右视场的设备拍摄,经过后期处理后(不违反天体位置的真实性)我们有可能得到核心舱与下列哪个天体的合照?(  )
A. M13 B. M15 C. M7 D. M16

29. 核心舱过境时,空中最亮的行星是?(  )
A. 木星 B. 金星 C. 土星 D. 月球

30. 织女星赤经为18h 38m,赤纬为38°48′,这次过境事件最可能发生在下列哪个时段?(  )
A. 8月上旬   B. 9月上旬
C. 10月上旬 D. 11月下旬

31. 观测地的纬度约为北纬__________。
A. 67° B. 46° C. 36° D. 23°

天宫空间站32. 右图中从左上到右下的轨迹线是本次过境发生时天宫空间站的星下点轨迹(所谓星下点,即天体在地球表面的投影点),白色“×”标示了与图1-A预报相对应的观测点。如果我们想通过开车转移,捕捉天宫空间站穿过天顶的瞬间,我们可从该观测点出发往哪个方向移动?(  )
A. 东南 B. 西南 C. 东北 D. 正东

33. 关于天宫空间站,下列描述不准确的一项是?(  )
A. 口径30厘米的望远镜不可能分辨出核心舱的太阳能板轮廓
B. 从地面上看,核心舱过境时的亮度有时可以比北落师门还亮
C. 当天宫空间站建成后,过境亮度会整体比现在高
D. 广东的观测者有时可以观测到天宫凌日或者凌月的现象

Ⅱ. 宜居带

  液态水对生命而言,是一种常见且重要的介质。天文学中对宜居带的定义,也多和星球表面是否能稳定存在液态水有关。在上世纪,Kasting等人给出一套经典的宜居带模型(Kasting et al. 1993)。该模型在一个和地球类似的星球上,构建一个以氮气为背景,包含CO2和H2O两种气体的大气,然后分析这个星球拥有不同地表温度时到恒星的距离,判断恒星周围能让星球表面能稳定存在液态水的空间范围,从而划定宜居带。后来Kopparapu等人在Kasting等人的模型上进行了改进(Kopparapu et al.2013),表2-A和图2-A给出了新模型的部分结果。

34. 宜居带的内边界是根据水的散逸情况判定的。如果过于靠近太阳,太阳辐射流量过大,地表上的水将快速汽化并在高能辐射的作用下离解和逃逸到太空中。太阳的辐射流量𝑓与行星轨道半径𝑟的关系是?(  )
A. 𝑓正比于1/𝑟
B. 𝑓正比于1/𝑟²
C. 𝑓正比于𝑟
D. 𝑓正比于𝑟²

35. 宜居带的外边界是以温室效应能让地表温度保持273K为判据的。在比外边界更远离太阳的地方,无地质活动星球的表面,绝大部分地表水的存在形式是?(  )
A. 等离子体  B. 液态
C. 固态    D. 气态

36. 根据表2-A的结果,我们可以发现同等条件下?(  )
A. 太阳周围的宜居带位置与行星大小无关
B. 质量越大的行星,宜居带外边界越远离太阳
C. 质量越大的行星,宜居带越宽
D. 质量越小的行星,宜居带内边界越接近太阳

37. 根据图2-A中Kopparapu等人的计算结果以及表2-B的信息,当一颗和地球相同的行星出现在一颗K5型主序星附近时?(  )
A. 宜居带平均半径约0.3 AU
B. 宜居带宽度约0.31 AU
C. 如果行星的轨道参数与水星一样,它将完全位于宜居带内
D. 如果行星的轨道参数与木星一样,它将位于宜居带内

38. 根据图2-A和表2-B,我们还可以发现?(  )
A. 光度越大的主序星,宜居带越窄
B. 随着主序星光度增大,宜居带内边界在有的阶段反而会向里缩小
C. 随着主序星光度增大,宜居带的外边界始终在缩小
D. 光度越大的主序星,宜居带整体越靠外

39. 我们对宜居行星的判断,总是依赖特定的模型。但任何模型都会有不完善的地方,例如Kopparapu等人的模型对宜居带的判断并没有完整地考虑云层、磁场和其它温室气体等因素的影响。太阳系中有一颗恒星不在计算出的宜居带内,但观测表明它的表面曾经也拥有大面积的液态水,这个行星是?(  )
A. 火星 B. 金星 C. 水星 D. 木星

40. 地球上的温室效应主要由水蒸气和二氧化碳贡献,其中水蒸气的贡献更大。如果阳光的强度降低,表面大气有效吸收的太阳辐射量可能下降得比太阳辐射本身更剧烈,关于上述现象以下推断中最不准确的一项是?(  )
A. 太阳辐射强度降低会减少地表可吸收的太阳能总量,使地表整体降温
B. 地表降温会使永久性冰川面积扩大,增加地球反照率,进一步降低地表对阳光的吸收
C. 全球性降温和永久性冰川大面积扩张可能降低全球大气的含水量,进一步削弱温室效应
D. 地质和生物活动具有影响全球气温的潜力,即使远离宜居带也可让平均温度保持稳定

41. 太阳系内也有一些星球,它们虽然在宜居带的外边界之外,但它们借助其它形式的热源,内部也可能存在大面积的液态水海洋。例如?(  )
A. 月球    B. 木卫二
C. 土卫六   D. 水星

42. 41小题中的天体其维持液态海洋的热源来自?(  )
A. 太阳辐射  B. 生物质能
C. 潮汐加热  D. 引力塌缩

Ⅲ. 摇摆的星点

  距离是天体重要的参数之一,天文学家有很多不同的方法测量天体距离,其中三角视差法是其中一种精确测量近邻恒星距离的方法。如下图所示,如果仅考虑地球的公转运动,一年中对恒星在天球上的位置进行高精度测量,恒星的位置将呈现为一个椭圆型的轨迹,称为视差椭圆,它的半长轴张角就是天体的周年视差。天文学家通过观测获得视差椭圆,即可定出天体的周年视差。

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  发射于2013年的欧洲空间局盖亚(Gaia)卫星于2014年7月25日开始了科学观测,在光学波段扫描全天恒星,获取了它们的位置、周年视差、自行、视向速度等参数。它通过三角视差的方法测定了银河系内超过13亿颗恒星的距离,为我们对银河系的形成和运动状况提供了宝贵的数据。

43. 周年视差是以_________天文单位的有效基线测得的恒星视差。(  )
A. 10 B. 5 C. 2 D. 1

44. 图3-A展示了天赤道附近某恒星去除了自行后的位置变化图。通过椭圆轨迹可测得该恒星的周年视差为?(mas表示毫角秒)(  )
A. 142.1 mas B. 296.3 mas
C. 51.0 mas   D. 107.8 mas

45. 该恒星的距离为?(  )
A. 3.37 pc  B. 7.04 pc
C. 9.80 pc  D. 19.62 pc

46. 根据距离判断,图3-A中测量的最可能是下列哪颗恒星?(  )

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47. 除了视差,恒星还会因自行而出现位置变化。图3-B是上述恒星在自行和周年视差共同作用下4条可能的运动轨迹,原点是轨迹的出发点。根据44小题的结果,请问哪一条轨迹最符合真实情况?(  )
A. ① B. ② C. ③ D. ④

48. 根据46小题的结果,这颗恒星在以下哪个月份在地球上最难被观测?(  )
A. 2月 B. 6月 C. 9月 D. 12月

49. 已知图3-A的恒星视星等为9.65等,它的绝对星等为?(  )
A. 10.4等  B. 9.7等
C. 8.9等    D. 8.2等

50. 已知它的B视星等为11.15等,V视星等为9.65等,它最有可能是一颗?(  )
A. 蓝巨星
B. 白色的主序星
C. 黄色的主序星
D. 红色的亚矮星

附录

天文常数

Ⅰ. 天宫空间站

天宫空间站在2021年内某次过境预报。图1-A 天宫空间站在2021年内某次过境预报。

图1-B 天宫空间站相关资料。图1-B 天宫空间站相关资料。

Ⅱ. 宜居带

表2-A 不同行星在太阳附近的宜居带范围不同行星在太阳附近的宜居带范围

1. 所有模拟星球都拥有相同的表面大气压强和组分比例
2. 内外边界数值指太阳到边界的半径
3. 超级地球的质量取10倍地球质量

表2-B 主序星参数表主序星参数表

不同质量主序星的宜居带外边界与内边界。

图2-A 不同质量主序星的宜居带外边界与内边界(假设行星与地球相似),实线是本题中Kopparapu等人的模型的计算结果。(取自Kopparapu et al. 2013)

Ⅲ. 摇摆的星点

盖亚望远镜测得的某恒星的视差椭圆,椭圆的中心被选为坐标原点。

图3-A 盖亚望远镜测得的某恒星的视差椭圆,椭圆的中心被选为坐标原点。

图3-A 中的恒星加入自行后的运行轨迹。

图3-B 图3-A 中的恒星加入自行后的运行轨迹。

2021年广东低年组答案
1-10    AABDC   DCCBD
11-20  ADADB   BCADB
21-30  CADCA   CDBBB
31-40  DCABC   CBDBD
41-50  BCDAB   BDCAD


2021年广东省中学生天文知识竞赛试题(高年组)2021年9月25日下午14:00-16:00 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、选择题全部为单项选择,考生直接在试题页面中点选一个最接近正确的答案,答错不扣分。
3、总分100分,每题2分,考试时间90分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、考试开始后45分钟方可交卷。
6、比赛结果将在广东天文学会网站和微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

1. 我国的“天问一号”火星探测器在今年5月15日成功释放着陆器携带火星车_________登陆火星表面。(  )
A. 祝融号  B. 火神号
C. 荧惑号  D. 萤火号

2. 北京时间2021年4月19日下午,_________无人机在火星上完成首次试飞,成为首个在地球以外的行星上御风飞行的人造物体。(  )
A. 毅力号  B. 机智号
C. 好奇号  D. 敏捷号

3. 在我国境内,今年5月26日可以观测到(  )
A、月全食  B、日环食
C、日全食  D、日偏食

4. 以下哪颗行星在9月达东大距?(  )
A. 水星 B. 金星 C. 火星 D. 土星

5. 关于筹划多年的平方公里阵列(SKA),下列说法中不准确的一项是?(  )
A. 于今年7月正式启动建设工作
B. 今年4月29日全国人大常委会批准《成立平方公里阵列天文台公约》的决定
C. 今年2月,平方公里阵列天文台正式成立
D. 中频阵列在澳大利亚,低频阵列在南非

6. 2020年年底,曾为世界上最大的单孔径射电望远镜的___________发生倒塌。(  )
A. 波恩望远镜
B. 绿岸望远镜
C. 帕克斯望远镜
D. 阿雷西博望远镜

7. 广州大学天文系于2020年11月成立,计划招收天文专业本科生。目前为止,广东省内有天文学院或者天文系的高校有哪两所?(  )
A. 中山大学、广州大学
B. 华南理工大学、广州大学
C. 华南师范大学、广州大学
D. 暨南大学、广州大学

8. 2021年3月,中国国家航天局与哪个国家/地区联盟的航天公司签署了关于合作建设国际月球科研站的谅解备忘录?(  )
A. 美国   B. 巴基斯坦
C. 俄罗斯  D. 欧盟

9. 下列哪个彗星并非于2021年回归近日点(  )
A. C/2020 T2 Palomar
B. 7P/Pons-Winnecke
C. 15P/Finlay
D. 46P/Wirtanen

10. 今年年中,空间望远镜____________曾因故障停机1个多月。(  )
A. HST    B. GAIA
C. CSST  D. TESS

Part 2. 基础知识

11. 太阳目前处于第25个活动周期,一个太阳活动周期平均长度为?(  )
A. 1年 B. 6年 C. 11年 D. 60年

12. 月球的年龄约为?(  )
A. 20亿年  B. 30亿年
C. 40亿年  D. 45亿年

13. 一位在南半球念书的留学生发现有两个云雾状天体围绕南天极做周日视运动,它们的视直径分别约为10度和5度,它们最可能是?(  )
A. 大麦哲伦云和小麦哲伦云
B. M31星系和M33星系
C. 猎户座大星云和昴星团星团
D. M57环状星云和M27哑铃星云

14. 在不同的节气,观测者对同一物体测得的正午日影长度不同,这反映太阳正午高度角在一年里会随时间变化。在广州,以下哪个节气的正午日影最长?(  )
A. 清明 B. 夏至 C. 立冬 D. 冬至

15. 中国传统的星官“鬼宿”其主体位于哪个星座?(  )
A. 长蛇座  B. 双子座
C. 摩羯座  D. 巨蟹座

16. 用双筒望远镜可以比直接用肉眼看到更多星星,这是主要是因为?(  )
A. 双筒望远镜物镜焦距比人眼长,拥有更大的放大率
B. 双筒望远镜物镜直径比人眼瞳孔直径大,拥有较强的聚光本领
C. 双筒望远镜物镜焦距比人眼长,拥有更小的底片比例尺
D. 双筒望远镜的玻璃质量比人眼晶状体的更好

17. 人类已经向火星发射过不少登陆器,但甚少有登陆金星的项目,本世纪至今更是一次金星登陆任务也没有。以下哪项对金星登陆器的探测任务影响最大?(  )
A. 天文学家对金星不感兴趣
B. 金星表面环境太恶劣,探测器难以长时间工作
C. 金星位于地球轨道以内,很难控制轨道精确制动
D. 金星云层太厚,行星科学家对金星地貌一无所知

18. 奎宿九(仙女座β)的视星等为2等,织女星的亮度约为奎宿九的?(  )
A. 6.3倍  B. 15.9倍
C. 20倍   D. 0.16倍

19. 以下哪一个叙述不正确?(  )
A. 根据目前观测,可观测宇宙内各种组分占比约为:常规物质占5%、暗物质占27%、暗能量占68%
B. 偏离频道的老式电视机会显示满屏雪花(噪声),其中包含来自宇宙微波背景辐射的贡献
C. 因为天体间的引力作用,宇宙膨胀的速度正在减慢
D. 宇宙微波背景辐射存在涨落,温度差异接近十万分之一的量级

20. 分子云是恒星诞生的摇篮。在分子云中,大部分氢以H2的形式存在,难以通过中性氢原子谱线来示踪物质的分布和运动。但有一种丰富度仅次于氢分子的极性分子,在射电波段能产生较强的信号,指示分子气体的踪迹,帮助天文学家了解分子云的物理信息。这种分子是?(  )
A. CH3COOH B. CO
C. N2      D. NO

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 模拟观测

  受现实条件制约,广东省内某天文社从上年至今一直无法组织外出观测活动。为了让社员们了解基本的观测知识,观测部长经过向指导老师申请后,在一个多云的晚上带领社员们用手机和平板开展星空辨认活动。他们利用常见天文App中的AR功能,透过屏幕观测所指方向的天空实况,从而了解现在天空中的天体分布。图1-A和图1-B是活动图中的手机截屏,时间是北京时间。请根据它们回答21-26小题。

21. 观测部长首先介绍春季大三角和春季大圆弧,当他介绍大角星时画面如图1-A所示。此时大角星出现的方位接近?(  )
A. 正南 B. 正北 C. 正东 D. 正西

22. 出现图1-A的画面后,接下来该如何移动屏幕,找到角宿一?(  )
A. 向左移动  B. 向上移动
C. 向下移动  D. 向右移动

23. 在图1-A左下方圈选的位置附近有一个著名的深空天体,它是?(  )
A. M13 B. M35 C. M44 D. M92

24. 当观测部长回到拱极星区时,一位新社员才发现他手机中的画面和别人的不同,具体情况如图1-B所示。观测部长看了他的手机设置,发现这位同学时间设置正确,但没打开定位,所以系统自动获取经纬度失败,导致模拟错误。这位同学的APP选定的观测纬度约?(  )
A. 23°S B. 47°N C. 46°S D. 38°N

25. 这位同学模拟的观测地经度与他真实所在地的经度差约为?(  )
A. 在真实地点以东183°35′
B. 在真实地点以东19°56′
C. 在真实地点以西107°45′
D. 在真实地点以西13°55′

26. 观测日期最有可能是以下哪天?(  )
A. 3月1日  B. 3月16日
C. 4月1日  D. 5月15日

Ⅱ. 宜居带

  液态水对生命而言,是一种常见且重要的介质。天文学中对宜居带的定义,也多和星球表面是否能稳定存在液态水有关。在上世纪,Kasting等人给出一套经典的宜居带模型(Kasting et al. 1993)。该模型在一个和地球类似的星球上,构建一个以氮气为背景,包含CO2和H2O两种气体的大气,然后分析这个星球拥有不同地表温度时到恒星的距离,判断恒星周围能让星球表面能稳定存在液态水的空间范围,从而划定宜居带。后来Kopparapu等人在Kasting等人的模型上进行了改进(Kopparapu et al.2013),表2-A和图2-A给出了新模型的部分结果。

27. 判断宜居带外边界时,模型选取了地表平均温度能保持273K的判据。当地表平均温度小于273K,气压为1标准大气压时,大气中的温室效应主要由哪种物质贡献?(  )
A. H2O   B. N2C. H2CO3  D. CO2

28. 计算宜居带的外边界时,模型会根据水的损失效果判断一个临界距离。当行星过于接近太阳,水将会快速散逸,这过程主要由恒星辐射导致高层大气水分子的离解和逃逸过程主导。但当行星稍微过度接近太阳时,大气中的二氧化碳还能相对保持稳定(例如金星大气),主要原因是?(  )
A. 碳、氧原子的相对原子量比氢大,且碳氧双键的键能比氢氧键的键能大
B. 二氧化碳对高能光子的透明度显著高于水分子
C. 大气内部合成二氧化碳的效率随温度升高而增加,与大量逃逸的二氧化碳达到平衡
D. 二氧化碳的比水的沸点高

29. 根据表2-A的结果,我们可以发现同等条件下?(  )
A. 恒星周围宜居带的位置与行星大小无关
B. 质量越大的行星,宜居带外边界越远离恒星
C. 质量越大的行星,宜居带越宽
D. 质量越小的行星,宜居带内边界越接近恒星

30. 根据图2-A中Kopparapu等人的计算结果以及表2-B的信息,当一颗和地球相同的行星出现在一颗K5型主序星附近时?(  )
A. 宜居带中心半径约0.3 AU
B. 宜居带宽度约0.31 AU
C. 如果行星的轨道参数与水星一样,它将完全位于宜居带内
D. 如果行星的轨道参数与木星一样,它将位于宜居带内

31. 我们对宜居行星的判断,总是依赖特定的模型。但任何模型都会有不完善的地方,例如Kopparapu等人的模型对宜居带的判断并没有完整地考虑云层、磁场和其它温室气体等因素的影响。如果你听到有人说某颗系外类地行星是宜居星球,下面理解中不准确的一项是?(  )
A. 宜居星球至少允许简单的单细胞生物生存
B. 宜居星球表面可能不适合人类生存
C. 宜居星球一定位于宜居带内
D. 发现宜居星球不代表发现外星生命

Ⅲ. 食变星

  一对互相绕转的双星以合适的角度朝向我们时,我们将看到双星相互掩食,产生光变。这类变星天文学家称为食变星。在本届复赛中,我们将要处理涉及食变星观测的问题。现在我们先从理论上做一些简单的模型分析,以及介绍必要的概念。设双星系统中两星质量分别为𝑀1和𝑀2,轨道为正圆形,轨道半径分别为𝑟1和𝑟2,且𝑀1 > 𝑀2,轨道倾角为90°(轨道面与视线平行),辐射流分别为𝐹1和𝐹2,视星等分别为𝑚1和𝑚2,请回答32-41小题。

32. 以下哪种变星不属于食变星(  )
A. 天琴座β型变星
B. 大陵型变星
C. 大熊座W型变星
D. 蒭藁型变星

33. 双星系统中的两颗成员星在引力的作用下围绕公共质心旋转。设运动轨道为圆轨道,下列选项中准确反映两星相对位置关系的示意图是?(  )

双星系统

34. 若双星轨道平面与视线平行,以下哪项正确描述了双星轨道周期𝑇、恒星的质量与轨道半径的关系?(  )

双星轨道

35. 金牛座λ是一颗较明亮的食变星,光变周期约4天,亮度在3.37-3.91等之间变化。主星质量为7.2倍太阳质量,光谱型B3 V型;伴星质量为1.9倍太阳质量,光谱型A4 IV型,变星距离为148 pc。关于金牛座λ系统下列说法最不准确的是?(  )
A. 两颗成员星之间的距离与它们的直径相差不大
B. 伴星的年龄远大于主星的年龄
C. 伴星和主星之间发生过明显的物质交流
D. 伴星正向红巨星演化

36. 我们还可以测量双星的光谱,通过多普勒效应得到成员星的视向速度变化曲线。下面哪项准确反映了视向速度𝑣𝑟随时间𝑡变化情况?(  )

视向速度变化曲线视向速度变化曲线

37. 图3-A是某颗食变星的光变曲线。在一个周期里,光变曲线出现两次极小,较深的一次称为主极小,较浅的一次称为次极小。关于食变星光变曲线的普遍形态,下列观点最准确的是这?(  )
A. 当两星互不遮掩时出现主极小
B. 当表面半径较大的恒星掩盖半径较小的恒星时出现主极小
C. 当表面温度高的恒星掩盖表面温度低的恒星时出现次极小
D. 当质量小的恒星掩盖质量大的恒星时出现次极小

38. 在观测变星时,受现实条件制约,甚少能在一个光变周期内获取完整的光变曲线。天文学家一般需要结合多次观测的数据,通过一定的数学物理方法初步确定变星的周期,然后通过相位图描画出天体的光变曲线。光变曲线的相位一般定义为𝜑 = (𝑡 − 𝑡0)⁄𝑃 − 𝐸,这里𝑃是光变周期,𝑡0是计时起算时刻,对食变星一般选其中一次主极小时刻为𝑡0,𝑡是任意时刻,𝐸是指从𝑡0时刻到𝑡时刻之间经过的主极小次数(不算𝑡0那次)。这样任意时刻𝑡都可以换算为0到1之间的相位值,它表示了该时刻光变周期完成的进度。若某变星的主极小出现在8月3日18:00,光变周期为3.5天,则8月16日0时的相位为?(  )
A. 0 B. 0.25 C. 0.5 D. 0.75

39. 图3-A光变曲线的极小之间,变星的亮度会间隔地维持稳定,形成“平台”,此阶段变星亮度也最高。在“平台”阶段,食双星的遮掩情况是?(  )
A. 互不遮掩
B. 主星掩伴星
C. 伴星掩主星
D. 主星与伴星中心重合

40. 有时候,食变星光变曲线的极小会出现“平底”(非测量误差导致),如图3-B就是其中一个例子。出现这种“平底”结构通常意味着?(  )
A. 轨道偏心率很大
B. 掩食过程中出现全食或环食
C. 两成员星的半径接近
D. 双星发生物质交流

41. 若两星的表面温度𝑇1 > 𝑇2,半径𝑅2 > 𝑅1。当这种“平底”状的极小出现时,次极小和主极小的亮度比为?(  )

2021年广东题

Ⅳ. 摇摆的星点

  距离是重要的参数之一,天文学家有很多不同的方法测量天体距离,其中三角视差法是测量近邻恒星距离最精确的方法。如下图所示,如果仅考虑地球的公转运动,一年中对恒星在天球上的位置进行高精度测量,恒星的位置将呈现为一个椭圆型的轨迹,称为视差椭圆。天文学家通过观测获得视差椭圆,即可定出天体的周年视差。

parallactic-ellipse.webp

  发射于2013年的欧洲空间局盖亚(Gaia)卫星于2014年7月25日开始了科学观测,在光学波段扫描全天恒星,获取了它们的位置、周年视差、自行、视向速度等参数。它通过三角视差的方法测定了银河系内超过13亿颗恒星的距离,为我们对银河系的形成和运动状况提供了宝贵的数据。

42. 周年视差是以_________天文单位的有效基线测得的恒星视差。(  )
A. 10 B. 5 C. 2 D. 1

43. 下列说法中正确的是?(  )
A. 视差椭圆的半短轴张角等于周年视差
B. 视差椭圆的半长轴张角等于周年视差
C. 视差椭圆的半焦距张角等于周年视差
D. 视差椭圆半长轴与半短轴之和的一半等于周年视差

44. 图4-A展示了天赤道附近某恒星去除了自行后的位置变化图。通过椭圆轨迹可测得该恒星的周年视差为?(mas表示毫角秒)(  )
A. 142.1 mas B. 296.3 mas
C. 51.0 mas   D. 107.8 mas

45. 根据距离判断,图4-A中测量的最可能是下列哪颗恒星?(  )

parallax.webp

46. 除了视差,恒星还会因自行而出现位置变化。图4-B是上述恒星在自行和周年视差共同作用下4条可能的运动轨迹,原点是轨迹的出发点。根据44小题的结果,请问哪一条轨迹最符合真实情况?(  )
A. ① B. ② C. ③ D. ④

47. 除自行外,对盖亚卫星来说,以下哪项也会显著影响恒星位置的测量结果?(  )
A. 蒙气差
B. 视宁度
C. 光行差
D. 地球公转过程中日地距离的变化

48. 根据恒星位置的不同,恒星周年视差的轨迹也不一样。当恒星处于哪个位置时周年视差轨迹为一条线段?(  )
A. 北黄极  B. 北银极
C. 黄道上  D. 天赤道上

49. 身在木星的观测者对盖亚卫星非常感兴趣,也发射了木星的盖亚卫星并与地球的盖亚卫星同时开始科学观测。假设木星的观测者需要恒星在天空中画出完整的椭圆轨迹后才能测定视差,那么他们还要观测多久才能测定?(  )
A. 约半年   B. 约10年
C. 约12年  D. 约5年

50. 在得到完整的视差椭圆之后,木星的观测者测得的视差椭圆长轴张角是地球卫星测得的周年视差的几倍?(  )
A. 10.4倍 B. 5.2倍 C. 1倍 D. 0.2倍

附录

天文常数

Ⅰ. 模拟观测

讲解春季大三角时的手机截屏。 下方朝向地面,上方朝向天顶。

左:图1-A,讲解春季大三角时的手机截屏。下方朝向地面,上方朝向天顶。

上图为观测部长的手机画面下图为某社员的手机画面

右:图1-B,讲解北斗七星和北极星时的截屏。上图为观测部长的手机画面,下图为某社员的手机画面。

Ⅱ. 宜居带

表2-A 不同行星在太阳附近的宜居带范围不同行星在太阳附近的宜居带范围

1. 所有模拟星球都拥有相同的表面大气压强和组分比例
2. 内外边界数值指太阳到边界的半径
3. 超级地球的质量取10倍地球质量

表2-B 主序星参数表主序星参数表

不同质量主序星的宜居带外边界与内边界。

图2-A 不同质量主序星的宜居带外边界与内边界(假设行星与地球相似),实线是本题中Kopparapu等人的模型的计算结果。(取自Kopparapu et al. 2013)

Ⅲ. 食变星

某颗食变星的V波段光变曲线。纵坐标是该变星与比较星的V星等差,横坐标是相位(可当作时间)。取自Srivastava & Sinha (1984)。

图3-A 某颗食变星的V波段光变曲线。纵坐标是该变星与比较星的V星等差,横坐标是相位(可当作时间)。取自Srivastava & Sinha (1984)。

食变星 GSC 03090-00153的光变曲线。纵坐标是归一化后的辐射流量,横坐标是相位。取自https://vs-compas.belastro.net/bulletin/issue/2/p6。

图3-B 食变星 GSC 03090-00153 的光变曲线。纵坐标是归一化后的辐射流量,横坐标是相位。取自 https://vs-compas.belastro.net/bulletin/issue/2/p6

Ⅳ. 摇摆的星点

盖亚望远镜测得的某恒星的视差椭圆,椭圆的中心被选为坐标原点。

图4-A 盖亚望远镜测得的某恒星的视差椭圆,椭圆的中心被选为坐标原点。

图3-A 中的恒星加入自行后的运行轨迹。

图4-B 图4-A 中的恒星加入自行后的运行轨迹。

2021年广东高年组答案
1-10    ABAAD  DACDA
11-20  CDADD  BBACB
21-30  CDABC  DDACB
31-40  ADBAB  DCCAB
41-50  DDBAB  DCCDA
高年组第23题因试卷印刷问题,评分时已做作废处理。

广东天文学会、第十六届中学生天文知识竞赛组委


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  2020年全国中学生天文知识竞赛预赛于2020年9月20日在全国13个考点成功举行,预赛共收到有效答题卡高年组626份,低年组574份。根据预赛成绩,高年组得分为36分及以上者共44人,低年组得分为48分及以上者共29人。高低年组共计73名同学通过预赛入围2020年全国中学生天文知识竞赛决赛。根据全国预赛成绩,入围全国决赛的名单已在北京天文馆官网(http://www.bjp.org.cn/)发布。

  竞赛宗旨:推动天文基础教育,为全国热心天文学的师生提供交流平台,加强天文科普教育的国际交流与合作。竞赛内容:天文相关时讯,基本天文概念和常识,天文观测。竞赛分为预赛和决赛两个阶段,预赛为闭卷笔试,决赛包括闭卷笔试、望远镜操作、实地观星等。

2020年全国中学生天文知识竞赛预赛试卷
2020年9月20日10:00-11:30 闭卷

【注意事项】请务必仔细阅读!
1. 每位考生会拿到一张预赛试卷和一张答题卡。
2. 低年组考生(指2005年1月1日以后出生,并且没有参加过国际天文奥赛IAO和亚太天文奥赛APAO的考生)只答本卷的01-30题,高年组考生只答06-35题。
3. 本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成答卷,并认真、完整地用签字笔在试卷上填写有关信息并签字,用2B铅笔在答题卡上按要求签名(应与试卷上的签名一致;签名明显不一致的取消参赛资格),填涂试卷类型(见本注意事项之前的表格第二列)、准考证号(在空格处写数字,并填涂每个数字下面对应的部分)、组别,以及每道题的答案。未按要求填涂的取消考试成绩。考试开始30分钟之后才可交卷,并在不影响其他考生答题的情况下安静离开考场,否则取消考试成绩。在监考老师宣布考试结束时,该考场所有考生应停止答卷,将试卷和答题卡放在桌上,保持安静离开考场。
4. 每题选择一个最接近正确的答案。将对应的字母(A,B,C,D之一)填涂在答题卡该题号下方的对应处。不会做的题目不选。已填涂的答案如需改正,请用橡皮将原答案尽量擦除干净。每道题答对得4分,答错或多选得-4分,不选得0分。满分120分。草稿可写在试卷“草稿区”处。
5. 本试题、答案及决赛名单将在北京天文馆网站公布。

【试题】

01. 参宿四位于(  )。
(A)大犬座   (B)小犬座
(C)猎户座   (D)御夫座

02. 在金星西大距时,在金星上看到的地球处于(  )。
(A)冲     (B)留
(C)上合    (D)方照

03. 下列不同类型的超新星中被称为“标准烛光”是(  )。
(A)Ia型超新星
(B)Ib型超新星
(C)Ic型超新星
(D)II型超新星

04. 中国古代发展出自己独特的星空划分和命名体系,古人把天空划分为三垣二十八宿,下列不属于“三垣”的是(  )。
(A)紫微垣   (B)太微垣
(C)军市垣   (D)天市垣

05. 1000颗6等星聚集在一起的星等近似(  )等。
(A)-1.5     (B)-0.5
(C)1    (D)6000

06. 天狼星的绝对星等为1.5等,太阳的绝对星等与天狼星的绝对星等差(  )等。
(A)-25.3  (B)1.5
(C)3.3   (D)7.1

07. 天体周日视运动过程中达到“上中天”时,它一定(  )。
(A)赤经为0
(B)方位角为180°
(C)在地平线以上
(D)地平高度达到最大值

08. 2019年10月,诺贝尔物理学奖一半授予詹姆斯·皮布尔斯教授以表彰他对(  )结构、历史的新理解,另一半授予米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹以表彰他们第一次发现围绕类太阳恒星运行的系外行星。
(A)宇宙   (B)白矮星
(C)太阳系  (D)银河系

09. 使用一架赤道式望远镜开启自动跟踪观测正东方地平线附近一颗恒星。经过一段时间发现在望远镜视场内星像向北侧漂移。若将望远镜指向正南附近一颗恒星,经过一段时间视场内星像在南北方向几乎没有偏移。这说明望远镜极轴指向偏(  )。
(A)高 (B)低 (C)左 (D)右

10. 对以下说法正确与否的判断为(  )。
● 春分日白天的时长为12小时整
● 北半球,夏至日正午的太阳高度全年最高
● 秋分日的真太阳时与地方恒星时时刻差别在10分钟之内
● 在北京,冬至日的日落时刻全年最早
(A)2个正确,2个错误
(B)全部正确
(C)1个正确,3个错误
(D)3个正确,1个错误

11. 在地球上的地球人和在火星上的“火星人”同时观测一颗恒星,与地球人的观测结果相比,以下描述正确的为(  )。
(A)火星上观测到的“周年视差”大,“光行差”大
(B)火星上观测到的“周年视差”大,“光行差”小
(C)火星上观测到的“周年视差”小,“光行差”大
(D)火星上观测到的“周年视差”小,“光行差”小

12. 如果星团中包含的恒星在有效温度约5500K时脱离主序,那么星团的年龄最接近(  )。
(A)1000万年
(B)1亿年
(C)100亿年
(D)1000亿年

13. 在木星轨道位置可以观测到4颗类地行星凌日,那么发生凌日时(  )的视直径最大。
(A)水星   (B)金星
(C)地球   (D)火星

14. M15中所包含的恒星最可能是(  )的恒星。
(A)低金属丰度且年轻
(B)低金属丰度且年老
(C)高金属丰度且年轻
(D)高金属丰度且年老

15. 2020年一颗广受关注的大彗星——新智彗星C/2020 F3 (NEOWISE) ,其公转周期约为7000,则它的轨道半长径最接近(  )au。
(A)3.6    (B)36 
(C)360   (D)3600

16. 一颗位于某星系(约1000kpc)中的超巨星的绝对星等为-8,那么在地球上观测其视星等为(  )。
(A)20 (B)18 (C)10 (D)8

17. 2019年5月,SpaceX公司通过一箭60星的方式将首批(  )卫星送入太空, IAU表示这会对天文观测产生严重的影响。
(A)Starlink   (B)Telesat
(C)立方星  (D)OneWeb

18. 中国传统的二十四节气体系是根据(  )现象制定的。
(A)地球自转
(B)太阳在黄道上的视运动
(C)月亮的周期视运动
(D)行星的会合周期运动

19. 使用2块凸透镜可以制作一架开普勒式望远镜。在物镜和目镜之间插入一块凹透镜能够进一步提高望远镜的放大倍数。使用这架望远镜观察远处正立的字母p,在目镜中看到的形状是(  )。
(A)p (B)b (C)d (D)q

20. 要在农历十六观测到月掩昴星团,以下四个月份中只可能发生在(  )。
(A)2月    (B)5月
(C)8月    (D)11月

21. 假设有一个遥远且与地球等同的系外行星上有着一个与地球等同的文明,如果那里的人们想通过测量地球大气的光谱来确定地球是否存在生命,他们所观测到的光谱中与类地生命相关的最为显著的谱线来自于(  )。
(A)臭氧分子  (B)氧气分子
(C)中性氧原子 (D)自由氧离子

22. 下列哪个选项不是大爆炸宇宙学理论的证据?(  )
(A)哈勃定律
(B)暴胀理论
(C)轻元素的比例
(D)宇宙微波背景辐射

23. 2019年8月,业余天文学家杰纳迪·鲍里索夫发现了一个类似彗星的天体,经确认它是目前已知的第(  )个来自太阳系之外的天体。
(A)一 (B)二 (C)三 (D)四

24. 几条氢吸收线的实验室静止波长分别为410nm、434nm、486nm和656nm。天文学家对一个遥远的星系进行了光谱观测,观测结果显示这些相同谱线的波长分别为492nm、521nm、583nm和787nm。请问这个星系的退行速度是(  )倍光速。
(A)0.16    (B)0.18
(C)0.20    (D)0.22

25. 以下说法不正确的是?(  )
(A)2019年7月,隼鸟2号第二次成功降落在“龙宫”上采集小行星地下样本,现在已带着珍贵的样本返航,计划于2020年年底返回地球。
(B)2019年4月《天体物理学报通信》上刊登的文章称,根据哈勃空间望远镜的测量数据,宇宙膨胀的速度比科学家根据宇宙大爆炸后轨迹预测的膨胀速度要慢。
(C)四川稻城的高海拔宇宙线观测站(LHAASO)主要探测宇宙线引发的大气簇射,目标是要探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化、高能天体演化和暗物质等。
(D)一项新的研究证实,2019年4月25日LIGO探测到的引力波事件极可能是两个中子星合并的结果,该研究由LIGO及Virgo团队合作完成。

26. 根据赫罗图上的信息判断,一般红超巨星、蓝超巨星和红巨星相比,半径更大的是(  )。
(A)红超巨星  (B)蓝超巨星
(C)红巨星   (D)无法判断

赫罗图

27. 宇宙微波背景辐射的谱线轮廓形状是(  )。
(A)幂律谱    (B)抛物线
(C)正弦曲线   (D)黑体谱

28. 在一个双星系统中,主星与伴星的温度相差不多,主星的光度约为伴星的82倍,光度差异主要源于两颗星半径的差异。根据以上信息,估算主星与伴星的半径之比约为(  )。
(A)8.5     (B)9.1
(C)9.7     (D)10.3

29. 恒星核反应耗尽其内部燃料所需的时间叫核时标,取决于恒星的质量和光度。已知太阳的核时标约为2.5×1010年,一颗主序星的质量是太阳的10倍,光度是太阳的300倍,其核时标约为(  )。
(A)7.5×108
(B)7.5×1010
(C)8.3×108
(D)8.3×1010

30. 以下说法不正确的是(  )。
(A)2019年12月27日,昵称“胖五”的长征五号遥三运载火箭升空,在星箭成功分离后顺利将实践二十号卫星送入预定轨道。
(B)由中国运载火箭技术研究院研制的长征五号系列运载火箭属于无毒、无污染、高性能、大推力的大型液体运载火箭。
(C)发射“胖五”的文昌是我国纬度最低、唯一靠海的发射场,也是我国首个低纬度发射场。
(D)选择在中午发射“胖五”的原因之一是考虑到卫星太阳帆板与太阳光线的相对关系,即有利于卫星充电。

31. 春季大三角、夏季大三角、冬季大三角的9颗亮星中,与北天极角距离最小的是(  )。
(A)天津四   (B)织女星
(C)大角星   (D)参宿四

32. 岁差现象最早是古希腊的喜帕恰斯发现的,在中国古代也有人独立发现,他是(  )。
(A)虞喜    (B)张子信
(C)张衡    (D)秦九韶

33. 2018年8月,系外行星凌星巡天卫星(TESS)观测到了一个星系的亮度变化,在数天时间内其视星等由19等增加到了16等。这是由一颗Ia型超新星爆发所导致的亮度变化,即ASASSN-18tb。假设这个超新星的前身星和参宿四(绝对星等-5等)非常相似,这个星系又很像银河系(大约包含2000亿颗类似太阳的恒星),那么该超新星爆发后亮度大约提升了(  )倍。
(A)103    (B)106
(C)108    (D)1011

34. 如果一颗周年视差为0.0111角秒的恒星在5年内在星空中移动了0.1个角秒。那么它的切向速度最可能为(  )km/s。
(A)2.8    (B)4.3
(C)6.1    (D)8.5

35. 如果太阳风每秒从太阳表面吹出的粒子数是n=1×1036,且因为核心氢的核聚变反应,太阳的质量也在同时减少,则太阳风与核聚变的质量损失率之比最接近(  )。(已知:太阳光度3.8×1026W,电子质量9.1×10-31kg,质子质量1.7×10-27kg。)
(A)1:5      (B)2:5
(C)1:50    (D)2:50

预赛答案:CDACA CDAAC BCCBC BABCD ABBBB ADBCD AACDA


2020年全国中学生天文知识竞赛决赛试题
河北廊坊 2020年11月10日 闭卷

I. 选择题
低年组答1~10题,高年组答4~13题。每题答对得+4分,答错得-4分,不答得0分。

1.(仅低年组)月球相对背景恒星的运动方向是   
(A)自西向东  (B)自东向西
(C)自南向北  (D)自北向南

2.(仅低年组)银河系大约有   ×1010颗恒星。
(A)0.1      (B)1.0
(C)10.0    (D)100.0

3.(仅低年组)中国古代有漫长的测影传统,下列仪器用来测定方向的是   
(A)日晷    (B)圭表
(C)正方案   (D)水运仪象台

4. 现今北黄极在赤道坐标系中的位置是   
(A)赤经 0h 00m,赤纬 66°34′
(B)赤经 6h 00m,赤纬 66°34′
(C)赤经 18h 00m,赤纬 66°34′
(D)赤经 0h 00m,赤纬 53°34′

5. 2020年7月23日,中国发射了天问一号探测器,计划一步实现火星“环绕、着陆、巡视”三个目标,其中“巡视”任务将由火星车完成,火星车的设计寿命为   
(A)30天    (B)61天
(C)92天    (D)123天

6. 下面哪个选项按照正确的时间顺序描述了宇宙早期演化经历的各个阶段?
(A)暴胀——大爆炸——黑暗时代——宇宙发出第一缕光
(B)暴胀——大爆炸——宇宙发出第一缕光——黑暗时代
(C)大爆炸——暴胀——黑暗时代——宇宙发出第一缕光
(D)大爆炸——暴胀——宇宙发出第一缕光——黑暗时代

7. 目前已知本星系群中包含超过50个星系,下面   不属于本星系群。
(A)M110     (B)M87
(C)M33    (D)M32

8. 射电脉冲星拥有很精确的脉冲周期,有很多实际用途,以下哪项不属于它们的应用?
(A)探测引力波 (B)检验引力理论
(C)导航    (D)寻找地外生命

9. 猎户座的参宿七和参宿四分别是蓝超巨星和红超巨星,根据其颜色,我们可以大概推知其色指数B-V 较大的是   
(A)参宿七   (B)参宿四
(C)一样大   (D)无法判断

10. 影响恒星光谱谱线宽度的因素可能包括   
(A)压力、碰撞
(B)压力、多普勒效应
(C)碰撞、多普勒效应
(D)压力、碰撞、多普勒效应

11.(仅高年组)宇宙中第三丰富(质量比)的元素是   
(A)氧 (B)硅 (C)铝 (D)铁

12.(仅高年组)一次全食带主要位于地球中纬度地区的日全食,全食带最东端看到的食甚时刻比最西端晚大约   
(A)1小时   (B)3小时
(C)6小时   (D)12小时

13.(仅高年组)一个类星体的热光度为Lbol =1047erg/s,它的中心黑洞质量为MBH =109M。已知LEdd =1.26×1038(MBH /M)erg/s,此类星体的爱丁顿比率(Eddington ratio)是   
(A)1.26    (B)0.59
(C)0.79    (D)0.89

II. 简答题

14.(仅低年组)土星环缝
  土星环是太阳系八颗行星中最突出的行星环,土星环中存在由于共振而产生的缝隙,其中最为明显的是卡西尼环缝。假设我们将发射一个探测器来近距离观测土星环缝的结构,其角分辨率为5 arcsec,探测器与土星之间最近的距离为825000km,请问该探测器能够探测的土星光环的最窄缝隙为多大?

 

15.(仅高年组)主序星占比
  假设诞生的恒星中最大和最小质量分别是100和0.08个太阳质量,依据Salpeter初始质量函数估算银河系中类太阳G型主序星占多少比例。

提示:
  Salpeter初始质量函数是:1615917108170537.png,这里k 是归一化常数,指数α =2.35。
  对上式积分可以得到:1615917742863653.png,这里分别代表最小恒星质量0.08和最大恒星质量100。

 

16.(低年组和高年组)灶神星冲日
  对于地球来说,当行星或小行星运行到与太阳相反的方向时,我们称其为冲日。对于火星或者小行星带的天体,由于距离地球较近,近日点的冲日就会比一般的冲日更亮,也就是所谓的“大冲”。灶神星(Vesta)是小行星带中最大的成员之一,它于1807年3月29日被德国天文学家奥伯斯发现。灶神星的近日点和远日点分别为2.151AU和2.572AU。上次大冲发生在2018年6月20日,视星等达到5.1等。假设灶神星轨道和地球轨道共面,且其轨道不受火星和木星的影响。
(1) 计算下次仍然发生在5-6月左右的大冲的年月日。
(2) 计算灶神星在远日点冲日(方位天文学中,近日点冲日才叫“大冲”,非近日点冲日只叫做“冲”,没有“小冲”一词)时的视星等。

 

17.(低年组和高年组)脉冲星
  射电脉冲星绝大多数都是孤立的中子星,而X射线脉冲星绝大多数都是一个中子星和一个正常的光学伴星组成的双星系统,中子星通过引力吸积光学伴星的物质发射强烈的X射线辐射。如果中子星的质量约为1.4个太阳质量,求X射线脉冲星的最大可能光度。
  提示:X射线脉冲星的辐射(光)照射物质的时候,会对被照射的物质产生向外的辐射压力,当辐射压力超过中子星引力的时候,脉冲星就不能吸积物质了。
  辐射压力1615919174633548.png,其中L 是脉冲星的光度,光散射截面σ =6.7×10-25cm2

 

18.(低年组和高年组)新智彗星颗粒的命运
  2020年的新智彗星(Neowise)吸引了无数眼球。一般彗星会释放出不同尺寸的颗粒,假设一个脱离了彗核的彗星颗粒(其尺寸为D )在太阳系内只受到太阳的万有引力和太阳辐射压力的作用,则存在一个彗星颗粒临界尺寸D0,使得该颗粒受到的引力和辐射压力平衡,请估算D0 的值,并说明尺寸大于D0 和小于D0 的Neowise彗星颗粒的命运将分别是什么?

 

北京天文馆、全国中学生天文知识竞赛组委会拥有最终解释权。


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表情包

  2019年12月1日,广东省中小学生天文知识竞赛暨2020CNAO全国中学生天文知识竞赛广东赛区预赛在汕头金山中学和广州大学(广州市番禺区大学城校区)开考。
  经国赛组委批准,广东省赛事今年成为全国第一个试点,省赛同时是CNAO国赛的选拔赛。广东省赛区经过预赛选拔后,于2019年12月22日进行决赛,选拔出2020年全国中学生天文知识竞赛决赛的选手。2020年全国赛的预赛将不再接受广东省选手的报名。广东省也为我国参加国际赛输送了一批批优秀人才。

2019年广东省中小学生天文知识竞赛预赛试题(低年组)
2019年12月1日 14:00-16:00 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。在监考老师宣布考试结束时应停止答卷。交卷时只须将答题卡交回。
2、选择题全部为 单项选择 ,选择一个最接近正确的答案,答错不扣分。用 2B 铅笔将答题卡上相应的答案选框 涂黑涂满 ,并用钢笔或签字笔在答题卡上写上姓名、学校、考号等信息。切勿用钢笔、圆珠笔或自动铅笔涂答题卡,以免影响成绩。答题卡采用机器阅卷,由答卷人填涂答题卡失误或不规范造成的失分由其本人承担。
3、总分 100 分,每题 2 分,考试时间 90 分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、比赛结果将在广东天文学会网站和广东天文学会微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

1. 2019年2月,天文学家公布发现了人类已知最远的太阳系内天体,这颗天体昵称叫?(  )
(A)Farout(遥远)
(B)FarFarout(遥遥远)
(C)Ultima Thule(天涯海角)
(D)'Oumuamua(奥陌陌)

2. 2019年   ,NASA正式宣布机遇号火星车在失联8个月后,唤醒无效,结束任务。(  )
(A)2月14日 (B)3月14日
(C)4月14日 (D)5月14日

3. 下列说法不准确的是?(  )
(A)2019年1月,奥斯里斯王号探测器成功入轨“贝努”小行星。
(B)2019年年初,奥斯里斯王号监测到贝努表面向外喷射粒子羽流。
(C)贝努是一颗碳质小行星。
(D)贝努的直径约为500米。

4. 2019年4月,全球六地的天文学家举办新闻发布会,同时发布了人类第一张黑洞照片,该照片是由   拍摄的。(  )
(A)甚大阵(VLA)
(B)哈勃望远镜(HST)
(C)央斯基甚大阵(JVLA)
(D)事件视界望远镜(EHT)

5. 以下说法不准确的是?(  )
(A)2019年4月中旬,国家航天局宣布,中国第一颗小行星探测任务已经确定,将通过一次发射实现一颗近地小行星取样返回和一颗主带彗星绕飞探测。
(B)2019年1月3日上午,嫦娥四号顺利在冯-卡门撞击坑着陆。
(C)2019年10月27日,长征五号遥三运载火箭在海南文昌发射升空。
(D)2019年11月,广东境内可观测到小行星掩毕宿四。

6. 以下哪项不是2019年11月发生的天象?(  )
(A)水星凌日
(B)狮子座流星雨极大
(C)水星西大距
(D)月掩土星

7. 关于2019年唯一的一次日环食,下列说法不正确的是?(  )
(A)发生在北京时间12月25日
(B)中国境内可见环食
(C)广东地区可见偏食
(D)当天是农历十五

8. 2019年双子座流星雨极大当天的月相最接近以下哪项?(  )

1575450256324623.png

9. “个人一小步,人类一大步”。2019年是人类成功登月   周年。(  )
(A)30 (B)50 (C)70 (D)100

10. 今天日落后,可以在西方低空看见三颗明亮的行星。这不包括?(  )
(A)木星 (B)土星 
(C)火星 (D)金星

Part 2. 基础知识

Ⅰ. 请回答以下 10 道独立的小题。

11. 灶神星是一颗?(  )
(A)恒星  (B)矮行星 
(C)小行星 (D)行星

12. 白矮星是一种?(  )
(A)白色的主序星
(B)原恒星
(C)中子星
(D)中低质量恒星的遗骸

13. 海王星冲日大约多久发生一次?(  )
(A)30年 (B)10年 
(C)5年   (D)1年

14. 土星的卫星有?(  )
(A)53颗 (B)62颗 
(C)79颗 (D)82颗

15. 太阳绕银河系中心运动的速度约为?(  )
(A)86 km/s   (B)170 km/s
(C)220 km/s (D)350 km/s

16. M57星云的白矮星周年视差约为1.3毫角秒,这个星云到我们的距离约?(  )
(A)385 pc   (B)770 pc
(C)1300 pc (D)1540 pc

17. 现代观测表明,宇宙正在?(  )
(A)减速膨胀 (B)加速膨胀
(C)匀速膨胀 (D)保持静态

18. 对比四、五年前,今天下列哪种现象变得更罕见?(  )
(A)国际空间站过境
(B)哈勃望远镜过境
(C)铱闪
(D)星链过境

19. 大陵型变星的原型星“大陵五”位于?(  )
(A)武仙座 (B)英仙座
(C)仙王座 (D)鲸鱼座

20. 一台望远镜的焦距为900mm,口径为70mm,目镜焦距为20mm。其角放大率为?(  )
(A)3.5倍 (B)13倍
(C)45倍  (D)100倍

Ⅱ. 本部分包含第 21-25 小题。请在下面给出的备选答案中,选取最合适的答案填入下图中带题号的框里。并在答题卡上将所选答案编号对应的选项涂黑。每个备选答案在本部分中最多使用 1 次。

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①东方照;②西方照;③东大距;④西大距;⑤冲;⑥合;⑦上合;⑧下合

21.(  )A.⑤ B.⑥ C.⑦ D.⑧

22.(  )A.⑤ B.⑥ C.⑦ D.⑧

23.(  )A.① B.② C.③ D.④

24.(  )A.① B.② C.③ D.④

25.(  )A.① B.③ C.⑤ D.⑦

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 不完整的星图

  某天文社准备在2020年某日组织社员到户外观测。他们在策划会议前打印了北京时间凌晨2:30时观测地的星图(附录图1-A),会议中搬完杂物的副社长因为没洗手就碰了星图,手上未干的油墨把星图的一部分染污了。请根据星图回答 26-31 小题。

26. 社团计划外出观测的日期是?(  )
(A)1月2-3号
(B)3月21-22号
(C)5月1-2号
(D)10月2-3号

27. 图1-A中被白框标记的污迹下的星空最接近以下哪项?(  )

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28. 用☆符号标注的恒星是?(  )
(A)大犬座α (B)天琴座α
(C)天鹰座α (D)船底座α

29. 在星图对应的时间里,位于该地的观测者看不到以下哪项?(  )
(A)乌鸦座 (B)天狼星
(C)大陵五 (D)飞马座

30. 下列哪个梅西叶天体位于图1-A中用虚线标注的六边形区域内?(  )
(A)M31 (B)M33 
(C)M35 (D)M7

Ⅱ. 日全食

  爱因斯坦的广义相对论预言,光线通过太阳表面附近的空间后会发生偏折。一颗在太阳视圆面边缘的恒星发生的视位置变化,是牛顿引力理论预言的两倍。为了验证两套理论的正确性,亚瑟·爱丁顿组织了一次测量实验。他通过拍摄记录日全食过程中,太阳附近星点的位置,再与太阳远离同一天区的测量结果对比,以确定引力造成的恒星位置变化量。

31. 为了验证广义相对论,1919年5月,爱丁顿组织了两支观测队分赴西非的普林西比岛和   观测日全食。(  )
(A)智利拉塞雷纳
(B)东欧克里米亚
(C)巴西索布拉尔
(D)非洲坦桑尼亚

32. 图2-A是1919年日食的预报图。根据该图,南美洲西海岸的大部分观测者可看到?(  )
(A)日食全过程
(B)带食日出
(C)带食日落
(D)无日食现象

33. 图2-A网格中间有一串竖着排列的数字,它们表示?(  )
(A)食分   (B)日食进度
(C)全食概率 (D)地理纬度

34. 在观测到最大食分的地区,正午太阳高度角约为?(  )
(A)18° (B)72° 
(C)86° (D)90°

35. 在最大食分点观测到食甚的时刻是?(  )
(A)太阳上中天后约4分钟
(B)太阳上中天前约4分钟
(C)太阳上中天时
(D)世界时13:00

36. 下列的日食和1919年5月的日全食属同一沙罗序列的是?(  )
(A)2008年8月1日的日全食
(B)2019年7月3日的日全食
(C)2009年7月22日日全食
(D)2015年3月20日的日全食

1575462326312192.png37. 一只皮皮羊为了纪念100年前爱丁顿等人的工作,2019年7月特意跟随逐星科技团队到了智利拉塞雷纳观测日全食。它在生光的瞬间拍摄到了右图的现象。产生这种现象的直接原因是?(  )
(A)月球表面的山峰和峡谷
(B)引力透镜效应
(C)月球表面覆盖的冰层
(D)大气抖动

Ⅲ. 星际消光

  银河系中的介质会吸收和散射星光,使天体的亮度下降。这种现象称为星际消光。消光的大小定义为观测视星等与真实视星等(没有消光时的星等值)之差。如果星际消光没得到准确修正,天文学家的分析结果可能会和真实情况有很大偏差。图3-A是天文学家通过实测得出的银河系平均消光曲线,请根据该图和你所知道的信息回答 38-44 小题。

38. 以下哪项是造成星际消光的主要原因?(  )
(A)星际尘埃 (B)星际气体
(C)恒星   (D)暗物质

39. 一颗恒星观测视星等为8.1等,真实视星等为7.6等。通过观测视星等得到的距离是恒星真实距离的?(  )
(A)0.5倍   (B)1.26倍
(C)1.56倍 (D)2.51倍

40. 根据图2-A,下列说法正确的是?(  )
(A)射电波段受到的消光最严重
(B)近红外波段受到的消光比紫外光严重
(C)在可见光波段观测,星际消光使天体的颜色相比起它真实颜色要偏蓝
(D)星际介质在波长217.5nm附近造成的消光比在150nm附近造成的消光强

41. 在近紫外到近红外波段,图3-A中的消光曲线近似为一条直线(虚线表示)。根据拟合直线,B波段(波长取442nm)的消光𝐴𝐵约为?(  )
(A)5.1 (B)4.1 
(C)3.1 (D)2.1

42. 结合上题结论,我们可发现在上述波段范围内,V波段(波长取540nm)的消光 𝐴𝑉 和色余 𝐸𝐵−𝑉=𝐴𝐵−𝐴𝑉 存在如下关系?(  )
(A)𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 0.34
(B)𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 1.3
(C)𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 3.1
(D)𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 5.2

43. 上述比值称为总选消光比,现在我们通过它修正星际消光。通过赫罗图可知,A0V型恒星的色指数为0,V波段绝对星等约0.7等。现在测得一颗A0V型恒星B波段视星等为10.6,V波段的视星等为10.1。这颗恒星的距离是?(  )
(A)372 pc (B)603 pc
(C)759 pc (D)955 pc

44. 图2-B展示了角直径大于1.3角分的星系在银道坐标中的分布,银道附近几乎没有观测数据点。以下哪个因素对这一现象的出现贡献最大?(  )
(A)星系本身的空间分布特征
(B)星际介质集中在银盘上
(C)巡天项目覆盖天空的范围
(D)宇宙在加速膨胀

Ⅳ. 热木星

  凭借发现第一颗太阳系外绕主序星公转的系外行星(飞马座51b),瑞士天文学家米歇尔·马约尔教授以及迪迪埃·奎洛兹教授获得了2019年诺贝尔物理学奖的青睐。受到这个消息鼓舞的某天文社系外行星科创小组决心进行一次致敬两位诺奖学者的研究性学习。

45. 经过调研,小组成员发现飞马座51b原来是一颗热木星,它的发现极大的改变了人们对行星系统形成演化的认知。在发现系外行星之前,人们普遍认为气态巨行星普遍形成于他们现在公转轨道处,而且气态巨行星会在形成的位置一直绕宿主恒星公转下去。基于曾经的认识,太阳系中能够形成气态巨行星的区域至少距离太阳?(  )
(A)0.5AU (B)1AU 
(C)5AU    (D)19AU

46. 科创小组选定了一颗热木星X作为观测目标。以下4颗系外行星中最有可能是目标系外行星的序号是?(  )

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47. 科创小组的组长简艺淼同学整理出了下列几种系外行星的探测方法。根据上题中目标天体的质量、公转周期以及宿主恒星光谱型这三个参数,在发现热木星X的时候,使用的方法最有可能是?(  )
(A)行星掩星法 (B)视向速度法
(C)直接成像法 (D)天体测量法

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48. 上题中所描述四种发现系外行星探测的方法中,最难发现热木星的探测方法是?(  )
(A)行星掩星法 (B)视向速度法
(C)直接成像法 (D)天体测量法

49. 经过充分的调研,并申请到足够级别的望远镜对热木星 X 进行观测后,科创小组成员赖世华发现,这一颗行星有一侧始终朝向恒星,而另外一侧则永远背对恒星。一位在走廊扫地的老爷爷听到大家的讨论,忍不住告诉同学们,其实这种现象在宇宙中非常常见,造成这种现象的原因是?(  )
(A)磁场牵引 (B)引力弹弓
(C)光压效应 (D)潮汐锁定

50. 由于天体J长期只有一侧朝向宿主恒星,因此天体J的表面温度非常惊人,根据科创小组的计算,天体J向阳面的表面温度达到了4600K,所以简艺淼同学笑称热木星J的温度比恒星(  )的表面温度高多了。
(A)太阳  (B)心宿二
(C)参宿七 (D)五车二

附录

万有引力定律1575467808687671.png

普森公式m=-2.5lgE +常数

距离模数m-M=5lgr-5,其中r为天体距离,以秒差距为单位

维恩位移定律 λmax = b ⁄ T,其中λmax为黑体谱峰值波长,T为黑体表面温度

100.1=1.26;100.2=1.58;100.4=2.51;

Ⅰ. 不完整的星图

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图1-A 广东某地某日北京时间2:30的星图。部分区域被颜料染污。

Ⅱ. 日全食

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图2-A 1919年5月29日日全食预报图。最大食分出现位置取西经17°,北纬4°;上述位置观测到食甚时日下点位置为西经18°,北纬22°

Ⅲ. 星际消光

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图2-A 实测得出的银河系平均消光曲线(经过归一化处理)。上方的横坐标是波长,单位为 nm;下方等距的横坐标是波长的倒数,单位为μm-1;纵坐标为消光值𝐴,单位为星等。取自《Fundamental Astronomy 5th》。

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图2-B 角直径大于1.3角分的星系在银道坐标中的分布。黑点代表星系。本图取自Kraan – Korteweg & Lahav (2000)。

低年组答案
1-5     BAADC     6-10  DDABC
11-15 CDDDC    16-20 BBCBC
21-25 BCDAC     26-30 ACDDC
31-35 CBABA     36-40 CAABD
41-45 BCABC     46-50 AACDB


2019年广东省中小学生天文知识竞赛预赛试题(高年组)
2019年12月1日 14:00-16:00 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。在监考老师宣布考试结束时应停止答卷。交卷时只须将答题卡交回。
2、选择题全部为 单项选择 ,选择一个最接近正确的答案,答错不扣分。用 2B 铅笔将答题卡上相应的答案选框 涂黑涂满 ,并用钢笔或签字笔在答题卡上写上姓名、学校、考号等信息。切勿用钢笔、圆珠笔或自动铅笔涂答题卡,以免影响成绩。答题卡采用机器阅卷,由答卷人填涂答题卡失误或不规范造成的失分由其本人承担。
3、总分 100 分,每题 2 分,考试时间 105 分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、比赛结果将在广东天文学会网站和广东天文学会微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

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1. 这张照片是新视野号近距离拍摄的某柯伊伯带天体。下列说法不准确的是?(  )
(A)该天体编号为 2014 MU69
(B)该天体叫天涯海角
(C)新视野号与这颗天体表面的最小距离约3500公里
(D)该天体是人类已发现的最远的太阳系内天体

2. 2019年   ,NASA正式宣布机遇号火星车在失联8个月后,唤醒无效,结束任务。(  )
(A)2月14日 (B)3月14日
(C)4月14日 (D)5月14日

3. 关于隼鸟2号的探测任务,以下说法不准确的是?(  )
(A)它经过3年半飞行在2018年6月抵达小行星“龙宫”
(B)它计划对目标小行星进行2-3次采样
(C)它计划在2020年返回地球
(D)它在2019年4月初进行了第一次采样

4. 2019年4月,全球六地的天文学家举办新闻发布会,同时发布了人类第一张黑洞照片,该照片是由   拍摄的。(  )
(A)甚大阵(VLA)
(B)事件视界望远镜(EHT)
(C)央斯基甚大阵(JVLA)
(D)哈勃望远镜(HST)

5. 以下说法不准确的是?(  )
(A)2019年4月中旬,国家航天局宣布,中国第一颗小行星探测任务已经确定,将通过一次发射实现一颗近地小行星取样返回和一颗主带彗星绕飞探测。
(B)2019年8月,一位美国业余天文学家发现一颗小天体撞击木星产生明亮闪光。
(C)2019年6月24日,我国的500米球面射电望远镜和天马望远镜首次成功实现联合观测,获得甚长基线干涉测量(VLBI)干涉条纹。
(D)2019年11月,广东境内可观测到小行星掩毕宿四。

6. 2019年11月11日将发生水星凌日,以下哪个地方可见该天象的全过程?(  )
(A)西雅图
(B)迪拜
(C)布宜诺斯艾利斯
(D)新德里

7. 2019年全球范围发生了几次日食?(  )
(A)两次日全食
(B)三次日食
(C)仅一次日全食
(D)仅一次日环食

8. 2019年7月25日,一颗“几乎”撞上地球的小行星在过近地点的前一天被发现。该小行星是?(  )
(A)2019 OK
(B)2006 QQ23
(C)2010 RF12
(D)1036 Ganymed

9. 2019年双子座流星雨极大当天的月龄约为?(  )
(A)5.5日   (B)11.6日 
(C)17.3日 (D)29.5日

10. “个人一小步,人类一大步”。2019年是人类成功登月   周年。(  )
(A)30 (B)50 (C)70 (D)100

Part 2. 基础知识

11. 太阳系内拥有最多已发现的卫星的行星是?(  )
(A)海王星 (B)天王星
(C)土星  (D)木星

12. 截至2019年11月,人类已发现的太阳系外行星总数约为?(  )
(A)4100颗 (B)6500颗
(C)8300颗 (D)10000颗

13. 恒星的光度大致和它表面温度的   次方成正比。(  )
(A)1 (B)2 (C)3 (D)4

14. 《礼记·月令》记载:“仲冬之月,日在斗,昏东壁中。”这里提到的“壁”位于现在的?(  )
(A)英仙座 (B)飞马座
(C)白羊座 (D)摩羯座

15. 土星的轨道半长轴约为地球的10倍,它的轨道周期约为地球的?(  )
(A)10倍   (B)100倍
(C)3√100倍 (D)10√10

16. 太阳內部的金属元素质量大约占太阳质量的?(  )
(A)2% (B)5% (C)10% (D)15%

17. 今晚参宿七(赤经5h 15m,赤纬-8°11′)在广州(东经113°15′,北纬23°)上中天时,当地的恒星时为?(  )
(A)0h 33m (B)5h 15m
(C)5h 46m (D)1h 4m

18. 一台望远镜的焦距为900mm,口径为70mm,目镜焦距为20mm。其角放大率为?(  )
(A)3.5倍 (B)13倍
(C)45倍  (D)100倍

19. 国际天文学联合会(IAU)成立于?(  )
(A)1910年 (B)1919年
(C)1924年 (D)1969年

20. 赤道式日晷的晷针必须指向?(  )
(A)南天极 (B)北天极
(C)天顶  (D)北黄极

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 不完整的星图

  某天文社准备在2020年某日组织社员到户外观测。他们在策划会议前打印了北京时间凌晨2:30时观测地的星图(附录图1-A),会议中搬完杂物的副社长因为没洗手就碰了星图,手上未干的油墨把星图的一部分染污了。请根据星图回答 21-26 小题。

21. 社团计划外出观测的日期是?(  )
(A)1月2-3号
(B)3月21-22号
(C)5月1-2号
(D)10月2-3号

22. 图1-A中被白框标记的污迹下的星空最接近以下哪项?(  )

1575455776349508.png

23. 用☆符号标注的恒星是?(  )
(A)金牛座α (B)牧夫座α
(C)天鹰座α (D)室女座α

24. 在星图对应的时间里,位于该地的观测者看不到以下哪项?(  )
(A)乌鸦座 (B)星宿一
(C)大陵五 (D)宝瓶座

25. 下列哪个梅西叶天体位于图1-A中用虚线标注的六边形区域内?(  )
(A)M78 (B)M31 
(C)M35 (D)M37

26. 图中的行星数量为?(  )
(A)0 (B)1 (C)2 (D)3

Ⅱ. 百年日全食

  请跟随引导,完成 26-35 小题。

  日全食是一种壮观的天象,历史上这种天象也曾帮助我们革新对宇宙的认知。Henry Cavendish 和 Johann Georg von Soldner 分别在1784年和1801年根据牛顿力学的计算,独立发现了太阳旁边的恒星出现的位置会发生偏移。现在我们用一种相对简单的方法来估算牛顿力学框架下这种偏移的大小(Soares 2005,arxiv:0508030)。

  附录图2-A描述了一个质量为𝑚的粒子受太阳引力影响发生掠射的过程。由于粒子速度远大于逃逸速度,粒子沿双曲线轨道绕太阳运动。到达观测者时,入射路径和出射路径存在一个大小为 𝛿N = 𝜋 − 2𝛽 的夹角。此即我们现在关心的偏转角。

  下面关于双曲线的一些几何性质或许能帮到你。

※ 双曲线轨迹往外延伸时会逐渐趋近两条直线,称为渐近线。不难证明,图2-A中cos 𝛽 = 1 ⁄  𝑒。

27. 天体力学的分析给出了如下两个结论。
①开普勒轨道的半通径𝑝与二体系统的总角动量𝐿,在天体质量𝑀 ≫ 𝑚 时有如下关系𝑝=𝐿⁄ 𝐺𝑀𝑚2(“≫”表示远大于)。
② 𝑒 > 1 时,系统总机械能为𝐸 = 𝐺𝑀𝑚 ⁄ 2𝑎。
我们可将轨道偏心率表示成?(  )

28. 设粒子经过 C 点时,速度为𝑣。下列说法中错误的是(提醒:我们现在采用牛顿力学的模型)(  )
(A)系统总机械能为
(B)当时,𝑟 近似等于日心 S 到入射光线的垂直距
(C)系统总角动量为 𝐿 = 𝑀𝑣𝑟
(D)当 𝑟 ≥ 𝑅时,

29. 结合 26-28 小题的答案,可推出 1 ⁄ 𝑒 近似等于?(  )

30. 当 |𝑥| 很小时(例如 |𝑥| < 0.1弧度),𝑥 ≈ arcsin  𝑥 。利用上述关系最后我们可得(  )

  1911年,Albert Einstein 应用等效原理和质能方程估算太阳引力造成的光线偏转,得到了和牛顿力学的结果一致的结论。1916年,他又发表了应用广义相对论重新计算的结果。考虑了太阳对时空的影响后,偏转角新结果为𝛿G = 2𝛿N

31. 假设地球公转轨道是正圆,日地距离为𝑑。根据广义相对论的预言,一颗恒星和太阳视圆面中心的角距离为𝜔时,恒星会发生多大的位置偏移?(  )

32. 由 31 小题的答案可知,真实位置在日面边缘的恒星,𝛿G的理论值约为?(  )
(A)1.75″ (B)2.00″ 
(C)0.88″ (D)1.35″

  牛顿力学和广义相对论对星光偏转角预言的差别,提供了一种验证两套理论准确性的途径。日全食时,太阳被月球完全遮挡。仅在这种条件下,天文学家可通过摄影术记录太阳周围星点的位置,并通过精细的测量确定星点的偏移量。

33. 1919年,Arthur Eddington 组织了两支观测队分赴西非的普林西比岛和   观测日全食,检验广义相对论。(  )
(A)智利拉塞雷纳
(B)东欧克里米亚
(C)巴巴西索布拉尔
(D)非洲坦桑尼亚

34. 表2-A给出了全食阶段太阳附近13颗恒星的位置,表2-B给出了两支观测队测量到的7颗恒星的平均偏移值。真实位置在日面边缘的恒星,其位置偏移的测量值约为?(你可能要用到图2-B的空坐标网格)(  )
(A)2.6″ (B)2″ (C)1.5″ (D)0.9″

  一只皮皮羊为了纪念100年前爱丁顿等人的工作,2019年7月特意跟随逐星科技团队到了智利拉塞雷纳观测日全食。它希望用一台口径305mm,焦距3200mm 的折反射望远镜接一台单反相机测量星点的偏移。相机CMOS大小为36mm×24mm,8688×5792像素。图2-C 是它计划拍摄的天区。

35. 以下说法正确的是?(  )
(A)相机能拍下整个目标天区
(B)理论上相机CMOS的分辨率不足以分辨HD49201的位置偏移(不考虑大气、太阳运动等外部因素)
(C)广义相对论预言HD48805的视位置从真实位置往背离日心的方向移动2.63角秒
(D)即使拍不到太阳也可以通过测量HD44805和HD48913间的角距离粗略验证广义相对

36. 出发当天,睡懒觉的皮皮羊出发得太匆忙,忘记带赤道仪重锤。虽然它看到壮观的日全食,但是验证实验泡汤了。如果想在2020年完成实验,它需要?(  )
(A)2020年12月去阿根廷
(B)2020年6月去南非
(C)2020年6月去西藏
(D)2020年12月去南极

Ⅲ. 测距

  在未知星球上的社长已愉快地融入了当地人的生活,并继续研究伽伊缈的传说。伽伊缈的整个旅程花了6年。旅途中他注意到夜空中有一些模糊的小光斑,当在不同的恒星附近观测(这些恒星都不在同一个双星或聚星系统中)时,这些小光斑的相对视位置会有变化。社长根据伽伊缈的纪录,找出了其中两个观测地点上十几个光斑的位置变化,并将信息整理到表3-A中。这些光斑都能通过裸眼或小型望远镜找到。我们先不讨论故事的主角如何实现超光速运动,请结合信息回答 37-43 小题。

37. 这些小光斑是?(  )
(A)行星   (B)彗星
(C)深空天体 (D)以上都有

38. 上述小光斑相对位置改变的现象属于?(  )
(A)自行 (B)视差
(C)进动 (D)哈勃退行

39. 对编号 6 的天体而言,两个观测点构成的有效基线长度是“周年视差”对应的有效基线长度的?(  )
(A)108倍 (B)107倍 
(C)106倍 (D)105

40. 请补全表 3-A 中所有的空白数值。下列哪个编号的光斑最可能是社长所在星系内的目标?(  )
(A)1 (B)3 (C)7 (D)16

41. 在恒星α的一颗行星上,与伽伊缈同行的“仆从”告诉了他其中一些小光斑相对他的运动速度。相关信息已列在表3-A中。伽伊缈从中发现了我们称为“哈勃-勒梅特”定律的规律。社长根据表3-A 绘制出图3-A的哈勃图,请你把编号6、7的数据点补充到图3-A中。忽略 5 Mpc以内的数据点,估算出的哈勃常数 𝐻是?(  )
(A)88 Mpc/km ∙ s
(B)50 Mpc/km ∙ s
(C)62 Mpc/km ∙ s
(D)74 Mpc/km ∙ s

42. 如果在恒星α附近观测,某光斑的角直径为30角分,它相对伽伊缈的视向速度为20km/s。该光斑的物理大小约为?(  )
(A)2.4 kpc   (B)51 kpc
(C)270 kpc  (D)条件不足,无法估算

43. 这个一万一千年前的故事中,仆从曾感叹自己目睹了好多天体的诞生和终结,它刚被创造出来的时候,哈勃常数是现在11/10。如果按照标准宇宙学模型,在我们关心的演化阶段内,,这里𝐻是红移𝑧下的哈勃常数,Ω𝑀=0.3和ΩΛ=0.7分别𝐻0是今天的物质密度参数和暗能量密度参数的近似值。仆从被创造出来时,宇宙的背景温度约为现在的?(提示:宇宙背景温度 T(1+z))(  )

(A)0.6倍 (B)1.1倍
(C)1.2倍 (D)和现在的一样

Ⅳ. 星际尘埃

  星际介质的主要成分是氢和氦组成的气体。对比星际气体,星际尘埃的质量仅占星际介质很小的比例。但是这些尘埃却参与诸多的天体物理过程,在影响星际介质的温度和化学组成、塑造天体的光谱轮廓、影响恒星形成过程等方面都有起着十分重要的作用。星际尘埃首先引起人们关注的地方,是它们吸收和散射星光引起的消光和红化效应。虽然气体也会散射星光,但研究表明星际气体对消光的贡献可以忽略。

44. 银河系内星际尘埃的总质量大约占星际介质总质量的?(  )
(A)5% (B)1% (C)0.5% (D)0.1%

45. 图4-A是通过实测得到的平均消光曲线。我们不难发现在近紫外-可见光-红外波段的消光曲线近似为一直线(虚线)。取B波段等效波长为442nm,V波段的等效波长为540nm。根据拟合直线我们可发现在上述波段范围内,色余 𝐸𝐵−𝑉 和V波段的消光 𝐴𝑉 存在如下关系(  )
(A)𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 0.34
(B)𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 1.3
(C)𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 3.1
(D)𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 5.2

46. 上述比值称为总选消光比R,它在不同的方向上会有差异,数值一般在2~6左右,大部分方向上接近上题答案的值。一颗恒星测出B波段和V波段的视星等分别为9.7等和9.5等, 绝对星等分别为2.9等和2.5等。如果不修正消光的影响,通过V波段数据测出的恒星距离将是真实值的?(取45小题答案)(  )
(A)0.62倍 (B)1.10倍
(C)1.33倍 (D)1.57倍

47. 消光现象反过来可以帮助我们了解尘埃的物理和化学性质。例如根据散射的规律,可推知同样条件下紫外-可见光波段上的总选消光比与尘埃大小大致有如下关系(  )
(A)尘埃总体大小越大,R 越大
(B)尘埃总体大小接近217.5nm时,R 最大
(C)尘埃总体大小越小,R 越大
(D)尘埃整体大小和R 无关

48. 在图 4-A 的消光曲线中,可以看到217.5nm附近消光明显增强。一开始天文学家猜测这可能是星际介质中的石墨颗粒造成的。石墨结构如图 2-B 所示,当石墨中的离域π电子发生π → π∗的跃迁时,产生的吸收特征恰好在217.5纳米附近达到最强。后来,天文学家发现单靠石墨无法完全模拟出观测的结构特征。他们猜测尘埃中存在另一类含碳原子环和非定域
π电子的物质,对217.5nm处的吸收特征有重要贡献。这类物质最可能是下列四项中的?(  )
(A)烷烃
(B)双环 [4.4.0] 癸烷 ( )
(C)单烯烃
(D)多环芳烃

49. 根据表4-A,以下哪项对裸露在星际空间中的分子破坏最小?(  )
(A)γ射线
(B)宇宙线
(C)Lyα光子(莱曼α)
(D)Hα光子(巴尔末α)

1575486504622648.png50. 尘埃可以参与诸多天体化学过程及提供适合的反应场所。例如可以通过右图两种方式吸附气体中的原子或官能团合成新物质。以下推测最不合理的是?(  )
(A)分子云中的氢分子主要通过尘埃催化合成
(B)消光小的弥漫星际介质中,尘埃表面覆盖的分子结构一般会比消光大的巨分子云内部尘埃上覆盖的分子简单
(C)O 型星附近区域温度较高,加速了分子的合成,我们能观测到很强的分子谱线
(D)星际尘埃的消光效应可以保护高密度星际介质内部的复杂有机分子

附录

太阳质量 1.99×1030kg
太阳半径 6.96×108m
太阳光度 3.9×1026W
太阳目视绝对星等 4.83
太阳绝对热星等4.75
地球质量 5.96×1024kg
地球半径 6378km
月球质量 7.35×1022kg
月球半径 1738km
火星质量 6.42×1023kg
火星半径 3397km

万有引力常数G=6.67×10-11N · m2 · kg-1
普朗克常数h=6.63×10-34J/s
波尔兹曼常数k=1.38×10-23J/K
斯蒂潘-波尔兹常数σ=5.67×10-8W·m-2·K-4
维恩位移常数b=2.898×10−3m · K
真空光速c=3.00×108m/s
元电荷e=1.60×10-19C
辐射常量a=7.57×10-16J · m-3 · K-4
质子质量m=1.67×10-27kg
电子质量m=9.11×10-31kg
中子质量m=1.67×10-27kg

万有引力定律万有引力定律

普森公式m=-2.5lgE +常数

距离模数m-M=5lgr-5,其中r为天体距离,以秒差距为单位

活力公式活力公式

维恩位移定律λmax = b ⁄ T,其中λmax为黑体谱峰值波长,T为黑体表面温度,b为维恩位移常数

Ⅰ. 不完整的星图

1575468565254337.png

图1-A 广东某地某日北京时间2:30的星图。部分区域被颜料染污。

Ⅱ. 百年日全食

1575489313683769.png

图2-A 牛顿力学下星光偏折现象的分析图。S是太阳中心,恒星发出的光子(可当作质量很小的粒子)经过太阳附近时,受引力影响以双曲线轨道掠射,C是轨道近日点,CS=。双曲线的半通径为p(过S作CS的垂线,与双曲线相交与两点,其中一点与S连成的线段即半通径),渐近线和CS的夹角为β ,光子出射和入射方向的角度差为𝛿N。现实中𝛿N非常小,双曲线轨迹和一条垂直CS的直线非常接近,本图为了便于分析夸大表现𝛿N。原图取自Soares (2005)。

1575489745111101.png

图2-B

1575490008466815.png

图2-C 计划拍摄的天区模拟图,上面标注出了若干恒星的名字,星等值和到日心的角距离(不考虑引力作用,单位为角分)。

1575490442374731.png

表2-A 1919年日全食观测所用到的太阳附近部分恒星的参数(Dyson 1917)。左起第一列是恒星编号,第二列是恒星名字,第三列是视星等,第四列是恒星到日面中心的真实角距离。

1575490698269354.png

表2-B 1919年爱丁顿实验测出的7颗恒星的位置偏移(Dyson 1919)。左起第一列是恒星编号,与表2-A的编号一致;第二列是𝛿G的估算值(已删除),第三列是偏转角的测量均值,单位是角秒。

Ⅲ. 测距

表3-A 在两个相距1024pc的观测点(α星和β星)上,20个模糊的面源的位置变化情况。第一列是天体的编号;第二列是α星到面源的连线与α星到β星连线的夹角;第三列是在β星观测点上看到的面源视位置相对于在α星观测点上面源视位置之间的角距离;第四列是测量面源到α星距离的有效基线长度(提示:考虑α星和β星的间距以及方向角 i);第五列是面源到α星的距离;第六列是面源相对于α星观测点的平均视向速度(已扣除恒星绕星系中心运动的影响)。

图3-A 根据表3-A 数据绘制的哈勃图。图中仍缺编号6、7的数据点,需要你来补充。

Ⅳ. 星际尘埃

1575469646928277.png

图4-A 实测得出的银河系平均消光曲线。上方的横坐标是波长,单位为nm;下方等距的横坐标是波长的倒数,单位为μm−1;纵坐标为消光值𝐴,单位为星等。取自《Fundamental Astronomy 5th》。

图4-B 石墨结构的侧视图(左)和俯视图(右)。每个碳原子会与同层另外三个碳原子形成σ键,使得六个碳原子在同一平面形成正六边形环,构成了图中的“蜂巢状”结构。不同的碳原子层在范德瓦尔斯力的作用下平行累叠。而碳原子剩下的一个电子将在离域π轨道上运动,成为离域π电子。

表4-A 一些常见的化学键键能和光致离解需要的光子波长。第一列是化学键与键序;第二列是键能;第三列是使其光致离解所需的光子波长上限。所谓光致离解是指分子获得光子的能量后化学键被破坏,分子分解为原子或者更小分子的过程。

高年组答案
1-5     DADBC     6-10   CBACB
11-15 CADBD     16-20 ABCBB
21-25 ACDDB     26-30 ADCAA
31-35 BACBD     36-40 ACBAC
41-45 DDCBC     46-50 CADDC
广东天文学会、第十四届中学生天文知识竞赛组委


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表情包

选择题(单选)

1.(  )以下哪一项将螺旋星系的固有亮度与其渐近旋转速度联系起来?
(A)基本面
(B)图利-费希尔关系
(C)普雷斯-谢克特公式
(D)法伯-杰克逊关系

2.(  )下面哪一项正确地给出了银河系中星族I和星族II恒星的位置?
(A)星族I-薄盘,旋臂;星族II-晕,核球
(B)星族I-薄盘,核球;星族II-旋臂,晕
(C)星族I-晕,核球;星族II-薄盘,旋臂
(D)星族I-光晕,薄盘;星族II-核球,旋臂

3.(  )在红移为1.5 时观察到具有大约为10-12 erg∙ s-1 ∙ cm-2的辐射通量的类星体,即它的径向距离约为4.4Gpc。该类星体的辐射光度为多少?
(A)6.0×1011 L
(B)3.8×1012 L
(C)2.4×1013 L
(D)6.3×1014 L

4.(  )现在,我们假设观察到前一个问题中谈到的类星体具有一个相距5角秒的伴星系。则伴星系与类星体的线距离是多少?
(A)107 kpc (B)29 kpc
(C)74 kpc   (D)43 kpc

5.(  )一位观测者站在地球上最高的建筑——哈利法塔顶(高度=830m,纬度=25.2N,经度=55.3E)。下列哪一个选项最接近一年中当地中午建筑物在地面上最短和最长的阴影长度?
(A)10m,1050m
(B)25m,950m
(C)35m,850m
(D)45m,750m

6.(  )以下哪一项最接近地球上最高的珠穆朗玛峰(高度=8.8km)和火星奥林巴斯蒙斯(高度=25km)的观察者可以看到的最远的地平线的距离之比?
(A)0.1 (B)1 (C)5 (D)10

7.(  )设一观察者测量了各种物体的黑体光谱,以此来作为长波长极限(hc/λ<<kT)中温度和波长的函数,发现其数据近似符合关系:log(i)=a+blog(t)+clogλ。这里,i是波长的光谱强度,t是物体的温度,λ是波长。下面哪个是b和c的值?
(A)1,-4 (B)1,4
(C)4,1  (D)-4,1

8.(  )地球和火星轨道的半长轴分别为1.496×108km和2.279×108km。假设一个航天器在400km的低地球轨道上运行。航天器进行单轨道机动,将其置于火星转移轨道。∆v是指轨道机动期间速度的变化。则所需增加的∆V是多少?
(A)2.94 km/s (B)3.57 km/s
(C)6.12 km/s (D)10.85 km/s
(E)11.24 km/s

9.(  )进入火星轨道后,探测器发现,在火星一年的时间里,由于航天器绕太阳运行,恒星A的位置变化了613.7毫角秒(mas),试确定此时探测器与A星的距离。
(A)1.629 pc (B)2.482 pc
(C)3.259 pc (D)4.965 pc
(E)6.518 pc

10.(  )质量为3.5M⊙的A星,在23.22年里的径向速度变化为24.2m/s,表明其存在一颗绕轨道运行的外行星。已知木星的质量(MJ),下列哪一个最接近外行星的质量?(假设外行星的轨道是圆形的,倾角为90度,木星的质量是1.898×1027kg,且行星的质量比A星小得多。)
(A)0.7 MJ (B)2.1 MJ
(C)5.6 MJ (D)9.9 MJ
(E)13.2 MJ

11.(  )衍射限制光学系统是否能分辨两个不同的点,可用瑞利判据来确定。绘架座β-b是最早使用直接成像发现的系外行星之一,该系统位于19.44pc以外,绘架座β-b位于距主星9.2AU的位置。在红外波段(λ=1650nm)观察时,根据瑞利准则,能够分辨绘架座β及其外行星的最小望远镜直径是多少?
(A)0.719m (B)0.877m
(C)1.142m (D)1.438m
(E)1.755m

12.(  )猎户座星云的天体坐标是RA=05h 35m,dec=-5°23'。以下哪个时间(当地太阳时)最接近猎户座星云在2019年2月1日晚上穿过子午线的时间?2019年春分为3月20日。
(A)08:40 PM (B)10:22 PM
(C)12:00 AM (D)01:38 AM
(E)03:20 AM

13.(  )一个位于1.04 kpc以外的黄色超巨星,其视星等为1.49,B-V波段色余为0.29。假设Rv(即V波段消光与B-V波段色余之比)为3.1,确定恒星的绝对星等。
(A)-9.5 (B)-8.9 (C)-8.6
(D)-8.3 (E)-7.7

14.(  )pp链是太阳中的主要能量产生机制,每一次2H+e→D+v 过程将释放26.73MeV的能量。计算火星表面的中微子通量(以每平方米的中微子数为单位),假设pp链承担了太阳产能的100%(火星距离1.52 AU)
(A)2.54×1013 (B)3.17×1016
(C)1.37×1014 (D)5.94×1012
(E)4.45×1015

15.(  )以下哪对造父变星的属性使造父变星可以用来确定恒星的距离关系?
(A)质量和温度
(B)周期和光度
(C)温度和周期
(D)质量和光度
(E)周期和半径

16.(  )钱德拉塞卡尔极限为1.4太阳质量,请估计一个钱德拉塞卡质量大小的黑洞的最大平均密度应该为多少?(单位:kg/m3
(A)1.5×1022 (B)4.7×1014
(C)8.2×1010 (D)9.4×1018
(E)7.1×1026

17.(  )太阳的较差自转可以用公式ω=X+Ysin2(φ)+Zsin4(φ)来估算,其中ω是每天度数的角速度,φ是太阳纬度,X,Y和Z是常数(分别等于每天15°,-2.5°和-2°)。 沿同一个太阳子午线发现两个太阳黑子,一个在0°,另一个在40°,假设太阳黑子不会消失或改变纬度并以与太阳表面相同的速度移动,那么这两个太阳黑子会在多少天后再次对齐?(将答案舍入到最近的一天)
(A)142 (B)202 (C)262
(D)312 (E)372

18.(  )假设观察者记录一个双星系统的光变曲线,并注意到两个不同的最小值周期性重复(以交替的方式),光变曲线达到第一个最小值和第二个最小值之间的时间为285.7天。以一个太阳质量为单位,如果这两颗恒星的平均距离为4.1AU,根据以上信息,请估计该双星系统的总质量。
(A)0.0002 (B)0.0008
(C)28 (D)56 (E)112

19.(  )天棓四是天龙座中最亮的恒星,其大致坐标为RA:17h 56m ,Dec:+51.5°。考虑到在观察者所在的位置,纬度是+50°,而当地的恒星时是14:00,那么天棓四会出现在地平线以上多远的地方?(把你的答案四舍五入到最接近的程度)
(A)26 (B)54
(C)59 (D)89
(E)该恒星位于地平线以下

20.(  )位于赫罗图左上方的恒星体必然具有哪些特点?
(A)绝对星等低,有效温度低
(B)绝对星等低,有效温度
(C)绝对星等高,有效温度高
(D)绝对星等高,有效温度高
(E)中等绝对星等,中等有效温度

21.(  )下列距离“指示器”从最近到最远排列正确的一项是?
(A)恒星视差、分光视差、天琴座RR变星、哈勃常数
(B)分光视差、恒星视差、天琴座RR变星、哈勃常数
(C)恒星视差、天琴座RR变星、分光视差、哈勃常
(D)恒星视差、分光视差、哈勃常数、天琴座RR变星
(E)分光视差、恒星视差、哈勃常数、天琴座RR变星

22.(  )地球上观测到火星方照时,从火星上观测地球的相位为?
(A)朔
(B)眉月状
(C)弦月状
(D)凸月状
(E)望

23.(  )在北半球的观察者几乎永远看不到下列哪一颗恒星?
(A)御夫座α (B)天鹅座γ
(C)天琴座α (D)南极座σ
(E)猎户座β

24.(  )居住在厄瓜多尔的两名业余天文学家A和B分别站在加拉帕戈斯群岛(高度0m,经度91°W)和火山卡扬贝(高度5790m,经度78°W)的赤道上。这两位天文学家在2019年3月20日当地正午时测得的太阳高度和太阳天顶距(以度为单位)有多大差异?忽略大气折射并给出最接近的答案。
(A)地平高度:15,天顶距的差异:13
(B)地平高度:13,天顶距的差异:1
(C)地平高度:13,天顶距的差异:15
(D)地平高度:11,天顶距的差异:13

25.(  )两颗恒星A和B的光谱分别在500nm和250nm波长处达到峰值。如果他们形成黑洞时的史瓦西半径比为8:1,那么它们的光度比是多少?假设它们在坍塌之前它们的密度是均匀,并且在形成黑洞时它们不会失去任何质量。
(A)2:1 (B)4:1
(C)1:4 (D)1:2

26.(  )当水星处于近日点和远日点时,距离太阳100 AU的两个静止观测者观察水星穿过太阳日面直径的凌日现象。以下哪一项最接近水星处于远日点时,与处于近日点时所测得的完整凌日时间的比率?已知水星轨道的半长轴和偏心率分别为0.387 AU和0.21。
(A)1:1 (B)2:1
(C)4:1 (D)8:1

27.(  )五车二与伴星之间的半长轴为0.85 AU,周期为0.285年,求五车二与该恒星组成的双星系统的总质量。
(A)5.5M (B)6.5M
(C)7.6M (D)8.5M
(E)9.5M

28.(  )新视野号在2019年元旦完成了2014 MU69(Ultima Thule,中文名天涯海角)的飞越。2014 MU69是柯伊伯带中的天体,半长轴为44.58 AU。 假设物体的反照率为零,则以开尔文为单位估算2014 MU69表面的最高温度。
(A)41.7K (B)58.9K
(C)83.3K (D)117.9K

29.(  )HD209458b是一颗太阳系外气体巨行星,其半径为1.38木星半径,质量为0.69木星质量(1木星半径=6.99×107m,1木星质量=1.90×1027kg)。以下哪一个最接近HD209458b中心的压强(单位:巴)?
(A)10bar (B)10bar
(C)10bar (D)10bar

30.(  )想象一下,我们的太阳突然被一个质量只有太阳一半的M型矮星所取代。如果我们的地球在这个变化过程中保持相同的半长轴,那么地球绕M型矮星公转的新轨道周期为多少?
(A)0.707年 (B)1年
(C)1.414年 (D)2年

解答
BABDB BABDC
BAACB DCCBB
ACDDC BCBBC

资料来源:https://usaaao.org/

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由中国天文学会主办,北京天文馆、中国天文学会普及工作委员会承办的2019年全国中学生天文知识竞赛预赛于2019年3月23日在全国18个考点成功举行。

竞赛宗旨:推动天文基础教育,为全国热心天文学的师生提供交流平台,加强天文科普教育的国际交流与合作。竞赛内容:天文相关时讯,基本天文概念和常识,天文观测。根据全国预赛成绩,入围全国决赛的名单(高年组预赛成绩56分及以上,低年组预赛成绩60分及以上)已在北京天文馆官方网站(http://www.bjp.org.cn/)发布。

2019年全国中学生天文知识竞赛预赛试卷
2019年3月23日14:00-15:30 闭卷

【注意事项】请务必仔细阅读!
1. 每位考生会拿到一张预赛试卷和一张答题卡。试卷和答题卡都需要逐题填写,并且填写的内容必须完全一致。试卷和答题卡填写内容不一致的题目每题得-4分。
2. 低年组考生(指2004年1月1日以后出生,并且没有参加过国际天文奥赛 IAO 和亚太天文奥赛 APAO 的考生)只答本卷的01-30题,高年组考生只答06-35题。
3. 本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成答卷,并认真、完整地用签字笔在试卷上填写有关信息、答卷并签字,用2B铅笔在答题卡上按要求签名(应与试卷上的签名一致;签名明显不一致的取消参赛资格),填涂试卷类型(见本注意事项之前的表格第二列)、准考证号(在空格处写数字,并填涂每个数字下面对应的部分)、组别,以及每道题的答案。未按要求填涂的取消考试成绩。考试开始30分钟之后才可交卷,并在不影响其他考生答题的情况下安静离开考场,否则取消考试成绩。在监考老师宣布考试结束时,该考场所有考生应停止答卷,将试卷和答题卡放在桌上,保持安静离开考场。
4. 每题选择一个最接近正确的答案。将对应的字母(A,B,C,D之一)填在试卷上并填涂在答题卡该题号下方的对应处。不会做的题目不选。已填涂的答案如需改正,请用橡皮将原答案尽量擦除干净。每道题答对得4分,答错或多选得-4分,不选得0分。满分120分。草稿可写在试卷“草稿区”处。
5. 本试题、答案及决赛名单将在北京天文馆网站公布。

试卷类型 A

【试题】

01. 梅西叶天体M44位于(  )的天区内。
(A)巨蟹座 (B)猎户座
(C)大犬座 (D)金牛座

02. 大角星的视星等为(  )。
(A)2等  (B)1等
(C)0等  (D)-1等

03. 以下哪一项不是天文学的星座名?(  )
(A)杜鹃座 (B)天平座
(C)天炉座 (D)水蛇座

04. 一般认为,望远镜是荷兰的商人发明的,而首位将望远镜用于天文观测的人是(  )。
(A)牛顿  (B)开普勒
(C)伽利略 (D)哥白尼

05. 以下哪颗行星没有卫星?(  )
(A)金星  (B)火星
(C)木星  (D)土星

06. 2019年1月12日,中国天文学会和北京天文馆在京联合宣布启动国际天文学联合会(IAU)发起的“同一天空下”全球天文行动(中国大陆地区),以纪念IAU成立(  )周年。
(A)60    (B)80
(C)100  (D)200

07. “七月流火”是《诗经·豳风·七月》中的第一句,描述的是古人对天象的观察结果,其中的“火”是指(  )。
(A)火星
(B)火流星
(C)某种大气现象
(D)大火星

08. 半人马座α星距离我们大约(  )。
(A)2.8光年   (B)4.3光年
(C)16.7光年 (D)8.6万光年

09.(  )在2017年记录到的中微子来自一个名为TXS 0506+056的星系。星系中心超大质量黑洞所产生的两道喷流中有一道正好对准了地球,它会产生辐射和高能粒子,其中就包括了这次探测到的中微子和带电宇宙线。
(A)地中海中微子天文台
(B)南极冰立方中微子天文台
(C)钱德拉X射线天文台
(D)康普顿伽马射线天文台

10. 2019年唯一的一次日全食在哪个大洲可见?(  )
(A)欧洲  (B)非洲
(C)亚洲  (D)南美洲

11. 一位天文学家准备在今晚观测星团NGC6633,已知它大约在地方时刚过午夜后升起,且在本次竞赛预赛的所有考点都能被观测到,那么它可能位于以下哪个星座?(  )
(A)蛇夫座 (B)乌鸦座
(C)麒麟座 (D)宝瓶座

12. 下列流星雨中,2019年极大期间的观测受月光影响最小的是(  )。
(A)四月天琴座流星雨
(B)宝瓶座η流星雨
(C)猎户座流星雨
(D)双子座流星雨

13. 以下哪一项不是中国传统的天文仪器?(  )
(A)象限仪 (B)浑仪
(C)简仪  (D)圭表

14. 以下哪一项是2018年辞世的理论物理学家斯蒂芬·霍金最著名的理论?(  )
(A)黑洞辐射理论
(B)宇宙大爆炸理论
(C)提出希格斯粒子
(D)量子纠缠理论

15. 美国航天局(NASA)于2019年宣布超期服役的(  )火星探测器结束使命。
(A)机遇号   (B)勇气号
(C)水手1号 (D)朱雀号

16. 在地球表面观测,使用天文望远镜无法看到(  )。
(A)火星卫星 (B)水星相位
(C)太阳日冕 (D)月面莫斯科海

17. 太阳绕银心运动的轨道速度是(  )。
(A)7.9km/s (B)16.7km/s
(C)52km/s  (D)210km/s

18. 中国古人用测量正午时太阳影长的方式来确定二十四节气的日期,请问在哪一个节气观测到的日影长度最短?(  )
(A)秋分  (B)立冬
(C)冬至  (D)夏至

19. 仙女星系M31未来会与银河系合为一体,预计汇合的时间约为(  )。
(A)400万年 (B)4000万年
(C)40亿年   (D)400亿年

20. 以下说法不正确的是?(  )
(A)2018年6月,隼鸟2号探测器抵达小行星“龙宫”上空,随后,巡视器MINERVA-II1成功着陆于其表面并传回照片,成为首次成功着陆小行星上的巡视器。
(B)2018年8月,帕克太阳探测器发射升空,这也是NASA第一次以还在世者的名字来命名探测器。
(C)2018年10月,迄今为止第三个金星探测器贝比科隆博号(BepiColombo)发射升空,并将在7年后抵达相应轨道。
(D)2018年11月,旅行者2号穿过了太阳风边界,继旅行者1号后成为第二个正式进入星际空间的探测器。

21. 到目前为止,在距离我们太阳系10pc的范围之内,天文观测已经证实存在的数目最多的是以下哪类恒星(  )。
(A)O型   (B)G型
(C)M型  (D)褐矮星

22. 下列恒星核聚变反应可以形成的元素中,最重的是(  )。
(A)Si (B)Ca (C)Fe (D)Au

23. 2019年1月3日,嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面内(  )的冯·卡门撞击坑内。随后,嫦娥四号着陆器与巡视器玉兔二号顺利分离,玉兔二号抵达月球表面。这是人类首次在月球背面成功软着陆和巡视探测的航天器。
(A)金牛-利特罗峡谷
(B)南极-艾特肯盆地
(C)东海盆地
(D)坚忍环形山

24. 中国古代曾发展出自己独特的天文体系,我们现在所说的“农历”就是指过去数千年来我国一直沿用的历法系统,“农历”是什么类型的历法?(  )
(A)阳历  (B)阴阳合历
(C)阴历  (D)和现在的公历相同

25. 在中国古典神话故事《西游记》中,孙悟空手持一根如意金箍棒,重一万三千五百斤。平时孙悟空会把金箍棒变成“绣花针”大小放在耳朵里。与这根“绣花针”的密度最为接近的天体是(  )。
(A)参宿四
(B)天狼星伴星
(C)蟹状星云中心星
(D)织女星

26. 由欧空局主导研制的GAIA探测器是由以下哪种火箭发射入轨的?(  )
(A)俄罗斯Soyuz火箭
(B)欧洲Ariane火箭
(C)美国Falcon火箭
(D)中国长征火箭

27. 以下关于银河系的说法正确的是?(  )
(A)银心黑洞的质量约为40万个太阳质量。
(B)天文学家通过对恒星的观测发现银河系外盘有惊人的翘曲结构。
(C)太阳位于银河系的英仙臂上。
(D)银心位于半人马座方向。

28. 以下哪一架望远镜没有用来做与搜寻地外文明有关的项目?(  )
(A)FAST望远镜
(B)阿雷西沃(Arecibo)望远镜
(C)绿堤(Green Bank)望远镜
(D)SOHO望远镜

29. 哈雷彗星最远可以到达(  )。
(A)木星与土星轨道之间
(B)土星与天王星轨道之间
(C)天王星与海王星轨道之间
(D)海王星轨道外侧

30. 在地球表面观测,以下哪个波段的大气透过率最高?(  )
(A)可见光 (B)近红外
(C)射电  (D)远红外

31. 氢元素在宇宙中不可能存在的形态包括(  )。
(A)H II  (B)H I
(C)H2   (D)H III

32. 位于巴西里约热内卢(西经43°12',南纬22°54')的一位天文爱好者,在清晨大约6点抬头看到月亮位于头顶正上方,这天最可能是农历的(  )。
(A)初九  (B)十七
(C)廿三  (D)廿八

33. 位于北京(东经116°20',北纬39°56')的一位天文爱好者,当面向正南方向观测时,在以下哪个星座范围内能够看到地球同步轨道卫星?(  )
(A)盾牌座 (B)海豚座
(C)天琴座 (D)南鱼座

34. 以下哪一项表述最接近人类目前对系外行星卫星的探测情况?(  )
(A)已经探测到超过1万颗系外行星卫星。
(B)系外行星卫星亮度太低,人类不可能探测到。
(C)最新发射的空间探测器将有能力探测系外行星卫星。
(D)系外行星卫星不存在。

35. 某个望远镜的极限星等是20等,那么它能探测到的类太阳恒星的最远距离是(  )。
(A)520光年
(B)8400光年
(C)36000光年
(D)450000光年

【A 卷答案】
01-05 ACBCA
06-10 CDBBD
11-15 ABAAA
16-20 DDDCC
21-25 CCBBB
26-30 ABDDC
31-35 DCACC
北京天文馆 / 全国中学生天文奥赛组委会


  更早年份的天文试题资料,也可前往“天文奥赛”网站取得。(https://www.astro-init.top/

  更多海峡两岸天文试题,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/

表情包

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中国天文学会主办,北京天文馆、中国天文学会普及工作委员会承办

竞赛宗旨:推动天文基础教育,为全国热心天文学的师生提供交流平台,加强天文科普教育的国际交流与合作。竞赛内容:天文相关时讯,基本天文概念和常识,天文观测。有关竞赛细节详见北京天文馆官网(http://www.bjp.org.cn/)。

第26题有争议。参见叶泉志博士的文章《一颗彗星能产生多少个流星雨?》

2017年全国中学生天文奥林匹克竞赛预赛试卷
2017年3月25日 14:00-15:30 闭卷

【注意事项】请务必仔细阅读!
1. 每位考生会拿到一张预赛试卷和一张答题卡。试卷和答题卡都需要逐题填写,并且填写的内容必须完全一致。试卷和答题卡填写内容不一致的题目每题得 -4分。
2. 低年组考生(指 2002年1月1日以后出生,并且没有参加过国际天文奥赛 IAO 和亚太天文奥赛 APAO 的考生)只答本卷的 01-30题,高年组考生只答 06-35题。
3. 本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成答卷,并认真、完整地用签字笔在试卷上填写有关信息、答卷并签字,用 2B铅笔在答题卡上按要求签名(应与试卷上的签名一致;签名明显不一致的取消参赛资格),填涂试卷类型(见本注意事项之前的表格第二列)、准考证号(在空格处写数字,并填涂每个数字下面对应的部分)、组别,以及每道题的答案。未按要求填涂的取消考试成绩。考试开始 30分钟之后才可交卷,并在不影响其他考生答题的情况下安静离开考场,否则取消考试成绩。在监考老师宣布考试结束时,该考场所有考生应停止答卷,将试卷和答题卡放在桌上,保持安静离开考场。
4. 每题选择一个最接近正确的答案。将对应的字母(A, B, C, D之一)填在试卷上并填涂在答题卡该题号下方的对应处。不会做的题目不选。已填涂的答案如需改正,请用橡皮将原答案尽量擦除干净。每道题答对得 4分,答错或多选得 -4分,不选得 0分。满分120分。草稿可写在试卷“草稿区”处。
5. 本试题、答案及决赛名单将在北京天文馆网站公布。

【试题】

1、以下恒星中看上去最暗的是(  )。
(A)天狼星 (B)织女星
(C)大角星 (D)北落师门

2、北极圈的纬度为北纬(  )。
(A)63°26′ (B)66°34′
(C)73°26′ (D)76°34′

3、今天的哪个时段适合观测水星?(  )
(A)黎明时分  (B)黄昏时分
(C)午夜    (D)日落后3小时

4、椭圆星系M87位于(  )天区内。
(A)室女座 (B)后发座
(C)巨蟹座 (D)狐狸座

5、以下哪项不是公开发行的以天文爱好者为主要读者群的杂志?(  )
(A)Sky&Telescope
(B)Astronomy Now
(C)Astronomer
(D)天文爱好者

6、今天日落后不久,你会先看到(  )。
(A)春季大三角
(B)夏季大三角
(C)秋季四边形
(D)冬季大三角

7、我国第一个真正意义上的空间实验室是(  )。
(A)天宫一号
(B)天宫二号
(C)神舟十一号
(D)天舟一号

8、以下星座天区内梅西叶天体最多的是(  )。
(A)猎户座 (B)蛇夫座
(C)武仙座 (D)船尾座

9、在地球上能观测到被月掩的2等及以上恒星有(  )颗。
(A)7  (B)12 (C)18 (D)21

10、以下哪颗行星正在逆行?(  )
(A)水星 (B)火星
(C)木星 (D)土星

11、2018年全球范围内可见(  )次日偏食,而我国可以观测到其中的(  )次。
(A)4,2 (B)3,1
(C)2,1 (D)2,0

12、北斗一(天枢)与北极星的角距离大约是(  )。
(A)10° (B)30°
(C)50° (D)70°

13、以下关于双子座流星雨说法错误的是(  )。
(A)极大出现在12月中旬
(B)流量大且稳定
(C)流星体速度较快
(D)2017年月光对观测的影响不大

14、以下彗星中,2017年回归近日点的是(  )。
(A)2P/Encke
(B)9P/Tempel
(C)C/2013 US10(Catalina)
(D)55P/Tempel-Tuttle

15、110个梅西叶天体中,半数以上是(  )。
(A)星云 (B)星团
(C)星系 (D)超新星遗迹

16、由于地球自转的不均匀性和长期变慢性,世界时与原子时的差需要人为闰秒来解决,正闰秒为协调世界时加1秒,负闰秒为其减1秒。2017年1月1日的闰秒已经是本世纪第5次闰秒,(  )。
(A)5次均为负闰秒
(B)其中有2次正闰秒3次负闰秒
(C)其中有3次正闰秒2次负闰秒
(D)5次均为正闰秒

17、在半影月食发生期间,如果站在月面上的半影区域,你会看到什么现象?(  )
(A)日偏食
(B)日全食
(C)没有发生日食
(D)看不到太阳

18、以下哪两个星座的天区不相邻?(  )
(A)双鱼座和鲸鱼座 
(B)飞马座和小马座
(C)狮子座和小狮座
(D)大犬座和小犬座

19、2016年11月,中国芯级直径为5米的大型运载火箭“长征五号”从(  )卫星发射中心首飞成功,同时还将“实践十七号卫星”直接送入了地球静止轨道。
(A)酒泉 (B)西昌
(C)文昌 (D)太原

20、2016年,天文学家利用欧洲南方天文台的望远镜和其他设施,在距离我们太阳系最近的恒星(  )周围,发现了一颗位于宜居带内的行星。
(A)巴纳德星
(B)WISE 1049-5319
(C)天狼星
(D)比邻星

21、在火星上观测地球与太阳的距离最大时可达(  )。
(A)26 (B)36 (C)46 (D)76

22、以下哪个项目不是我国重大科技基础设施 建设 “十三五”规划项目?(  )
(A)500米口径球面射电望远镜
(B)12米级口径光学/红外望远镜
(C)空间环境地基监测网
(D)高精度地基授时系统

23、在国家天文台兴隆观测基地进行观测,以下哪个时间的夜空与除夕夜(2017年1月27日)21时的夜空最接近?(  )
(A)2016年12月27日19时
(B)2017年2月27日19时
(C)2017年3月29日20时
(D)2017年3月29日23时

24、卡西尼号探测器预计在2017年晚些时候结束自己土星系统的探测任务。按照计划,它将以何种方式结束自己的探索任务?(  )
(A)坠入土星
(B)坠入土卫六
(C)飞跃天王星,然后飞离太阳系
(D)直接飞离太阳系

25、使用一台口径为90mm,焦距为900mm的折射望远镜观测月球,配套以下哪个目镜能够恰好使整个月球充满视野?(  )
(A)视野为40°的25mm目镜
(B)视野为40°的10mm目镜
(C)视野为40°的6.5mm目镜
(D)视野为60°的25mm目镜

26、一颗彗星最多和几个流星群有关?(  )
(A)1 (B)2
(C)4 (D)没有上限

27、1838年,德国天文学家贝塞尔利用高自行的天鹅座61双星首次测得了恒星视差,观测表明它的视差为0.31″,距离我们约(  )。
(A)1秒差距 (B)10光年
(C)100光年 (D)310秒差距

28、在北纬30°地区观测,春分当天日落时黄道与地平线的夹角大约是(  )。
(A)23°26′ (B)53°26′
(C)63°26′ (D)83°26′

29、以下说法不正确的是(  )。
(A)中国计划于2020年发射火星探测卫星,预计2021年抵达火星。
(B)2016年9月,欧洲空间局发布了盖亚天文卫星的第一批数据,其中包含了超过十亿颗恒星的位置信息。
(C)欧洲南方天文台将在夏威夷建设欧洲极大望远镜(E-ELT),其建成后将成为世界上最大的光学/红外波段望远镜。
(D)不久前,天文学家利用凌星法发现40光年外有7颗类地行星在围绕着TRAPPIST-1恒星运动。

30、哪种类型的超新星可以作为测量星系距离的标准蚀光?(  )
(A)I a (B)I b (C)I c (D)II

31、以下哪项英文缩写不属于三大国际天文奥林匹克赛事?(  )
(A)IAO  (B)AAO
(C)APAO (D)IOAA

32、M42与以下哪个天体光谱最接近?(  )
(A)双子座流星雨群内流星
(B)M57
(C)M31
(D)太阳

33、超新星爆发后光度会缓慢下降,这个过程中光度能量的主要来源是(  )。
(A)核裂变
(B)核聚变
(C)放射性元素衰变
(D)周围物质散射超新星爆发时的光

34、织女星是一颗位于主序带上的典型的AO型恒星,其绝对星等约为0.7等,在不考虑消光的前提下,一颗视星等为15等的同类型恒星距离我们大约多远?(  )
(A)500秒差距
(B)3000秒差距
(C)8000秒差距
(D)20000秒差距

35、以下人造天体中轨道高度最高的是(  )。
(A)地球同步轨道卫星
(B)太阳同步轨道卫星
(C)国际空间站
(D)哈勃空间望远镜

【答案】
1-5     DBBAC
6-10   DBBAC
11-15 BBCAB
16-20 DADCD
21-25 CABAB
26-30 BBDCA
31-35 BBCCA

第26题有争议。参见叶泉志博士的文章《一颗彗星能产生多少个流星雨?》


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