经广东省教育厅进行资格审核和组织专家评审，“广东省中学生天文知识竞赛”成为2021-2022年度面向全省中学生对接全国竞赛项目的7个竞赛活动之一。经广东省中学生天文知识竞赛组委会研究决定于2022年4月10日下午14:00-16:00举行2022年第十七届广东省中学生天文知识竞赛。经全国中学生天文知识竞赛组委会批准，本届竞赛将成为2023年全国中学生天文知识竞赛广东赛区预赛，从中选拔参加2023年全国中学生天文知识竞赛决赛的选手。2023年CNAO全国赛的预赛将不再接收广东省学籍选手的报名。

　　本届竞赛考察内容包括天文常识和星空知识、基础天文观测和理论知识及其应用、天文学史和天文新闻、国内外著名天文观测设备、以及与广东乡土地域有关的天文知识等。天文学是一门实验的科学，天文观测是推进天文学发展的原动力。为了通过竞赛增进青少年对现代天文观测的了解，高年组和低年组均设定一定比例的观测与应用类题目，通过给出天文数据和天文现象的有关背景材料，要求学生利用中学所学的天文、地理、数学和物理等知识进行分析答题。

2022年广东省中学生天文知识竞赛试题（低年组）
2022年4月10日下午14:00-16:00 闭卷

注意事项：
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100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. 2022年全球范围内，会出现几次日食和月食？（　　）
A. 2次日食，2次月食
B. 2次日食，1次月食
C. 3次日食，2次月食
D. 3次日食，1次月食

2. 以下四个流星雨中，2022年极大当天受月光干扰最严重的是？（　　）
A. 双子座流星雨
B. 英仙座流星雨
C. 宝瓶座η流星雨
D. 象限仪座流星雨

3. 最近一次金星西大距出现在今年？（　　）
A. 2月　B. 3月　C. 4月　D. 5月

4. 2022年土星的最佳观测时间在？（　　）
A. 春节期间
B. 五一假期期间
C. 暑假期间
D. 双子座流星雨期间

5. 2022年2月28日，国家科学技术部高技术研究发展中心发布“2021年度中国科学十大进展”，其中天文与航天方面的项目共有4项进榜单，这不包括？（　　）
A. 火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星
B. 嫦娥五号月球样品揭示月球演化奥秘
C. FAST捕获世界最大快速射电暴样本
D. 高海拔宇宙线观测站（LHAASO）首次发现超千万亿电子伏的高能光子

6. 五一劳动节当天的月相是？（　　）
A. 新月　　　　B. 上弦月
C. 蛾眉月　　　D. 下弦月

7. 以下哪个国家在本年度没有发射月球探测器的计划？（　　）
A. 俄罗斯　　　B. 日本
C. 印度　　　　D. 以色列

8. 2021年12月25日，______________空间望远镜顺利升空，计划在2022年5、6月份正式投入使用。（　　）
A. 尤金·帕克　　B. 问天
C. 詹姆斯·韦布　D. 亚瑟·爱丁顿

9. 以下哪项描述最不准确？（　　）
A. 2022年1月，一个研究小组在《自然·天文学》杂志上公布他们在开普勒-1708b附近发现了一个系外卫星候选体
B. 俄罗斯将在2022年发射月球-27探测器，这将是时隔46年俄罗斯再次发射月球探测器
C. 中国计划2024年发射小行星采样返回器，一次性造访2-3颗太阳系小天体
D. 2021年年底，C/2021 A1 (Leonard)彗星突然爆发，增亮至3.5等

10. 2022年3月从天宫空间站返回的3名航天员不包括？（　　）
A. 聂海胜　　　B. 翟志刚
C. 王亚平　　　D. 叶光富

Part 2. 基础知识

Ⅰ. 请回答以下10道独立的小题。

11. 太阳的光谱型是？（　　）
A. O型　B. A型　C. G型　D. K型

12. 右图的梅西耶天体是？（　　）
A. M13　　　B. M16
C. M44　　　D. M51

13. 以下哪个参数用于度量大气扰动对天体影像的影响？（　　）
A. 视宁度　　　B. 透明度
C. 云遮率　　　D. 极限星等

14. 土司空（鲸鱼座β）的视星等为2等，绝对星等为-0.35等，它的距离为？（　　）
A. 21.4 pc　　　B. 29.5 pc
C. 96.2 pc　　　D. 224 pc

15. 设天顶距为z，在远离地平圈的天区，大气消光量近似正比于？（　　）
A. cos z 　 　 　B. sin z
C. 1/tan z　　　D. 1/cos z

16. 银河系到仙女座大星系的距离约245万光年，这相当于？（　　）
A. 0.75 Mpc
B. 799 Mpc
C. 5.05×10⁷AU
D. 8×10⁹AU

17. 在观测场地，你会看到有的爱好者像海盗一样用眼罩挡着一只惯用眼，他们是在？（　　）
A. 在各处走动时保护暗夜视力
B. 在玩角色扮演游戏
C. 观测途中让眼睛放松休息
D. 锻炼眼睛的对焦能力

18. 两个天体之间万有引力的大小，与它们的质量？（　　）
A. 成平方正比
B. 成平方反比
C. 成正比
D. 成反比

19. 右图的装置是？（　　）
A. LBT　　　　B. Subaru
C. Keck I/II　　D. VLT

20. 以下哪种月相出现后不久，潮汐现象最为明显？（　　）
A. 下弦月　　　B. 新月
C. 上弦月　　　D. 残月

Ⅱ. 本部分包含第21-25小题。请在编号①至⑤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。

①阿里斯塔克测量日月大小和距离；②天文学家编列星表；③认证太阳光谱中的元素吸收线；④发现光行差；⑤发明水运仪象台

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

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 海盗的宝藏

　　某天文社的社员从一个漂流盒中发现一张奇怪的古文书，经大家研究后发现，是古代海盗留下的藏宝地点提示，他们把财宝藏到了一个小岛上。文书里包含一张粗略描绘小岛星空的星图（图1-A），用以记录小岛的位置。已知B星的赤经为11ℎ04𝑚，赤纬为+61°45′，请根据星图回答26-31小题。

图1-A 漂流盒中的藏宝地点线索图。左上角是星图对应的时间，写着1685年2月24日，恒星时08:24（亚历山大时间），大小不一的黑点是不同亮度的恒星，注意星点的相对位置未必严格符合实际。（提示：land 陆地；Astronomical Horizon 天文地平；Polaris 北极星；亚历山大港位于东经30°，北纬31.2°）

26. 星图中的恒星A是？（　　）
A. 王良一（仙后座β）
B. 天枢（大熊座α）
C. 少卫增八（仙王座γ）
D. 天璇（大熊座β）

27. 星图中最亮的恒星所在的星座是？（　　）
A. 仙王座　　　B. 牧夫座
C. 御夫座　　　D. 船底座

　　社员们尝试根据图中的信息和B星的J2000坐标，找出藏宝地点。他们认为恒星的相对位置变化极小，现在的天球赤道坐标和1685年的没明显区别。

28. 星图中的B星恰好位于上中天，在上述条件下，社员们利用B星可推知藏宝地点的纬度约为？（　　）
A. 南纬 3°20′
B. 北纬 58°25′
C. 北纬 30°5′
D. 北纬 3°20′

29. 在同样的条件下可推得绘制星图时小岛的本地恒星时为？（　　）
A. 11:04　　　B. 2:07
C. 12:56　　　D. 7:32

30. 根据29小题结果和星图信息，可从地理时差推得小岛的经度约为？（　　）
A. 东经60°　　B. 东经70°
C. 西经70°　　D. 西经55°

31. 天文社的几个社员为了得到文书记录的宝藏，偷偷驾驶双体小舢板来到28和30小题结果指示的海域，但却什么都找不到。如果小岛真实存在，他们找不到目标的主要原因是？（　　）
A. 恒星的相对位置已经因为自行而发生明显变化，天体赤道坐标也随之发生改变
B. 忘了考虑真太阳时与平太阳时的差异
C. 天体赤道坐标因岁差而出现明显变化
D. 忘了考虑恒星视差的影响

Ⅱ. 洄游鲸公交站

　　在未知行星上的社长经过长时间的考察，终于知道他位于一个曾经拥有发达文明的外星种族母星上。这个种族的代表曾参与了一场由更高级文明发起的挑战，从中获得了大量先进的科技，然而最后挑战失败，引发了行星上的生态灾难。他们的代表在高级文明赠与的处理终端引导下，设置了一个装置，吸引一种叫“洄游鲸”的太空生物路过星球，并乘坐它到达其它星球。已知该装置绕行星运动，外观近似一个半径12米的均匀发光球面，发光功率为314瓦，轨道半径6100公里。已知行星半径为5670公里，人眼瞳孔直径取7𝑚𝑚。请结合上述参数回答32-37小题。

32. 在装置的星下点（人位于装置正下方时），该装置的角直径约为？（　　）
A. 40角秒　　B. 23.3角秒
C. 6角秒 　 　D. 11.5角秒

33. 在星下点观测，这个装置的辐射流约为？（　　）
A. 1.35×10^-10 W/m²
B. 2.69×10^-10 W/m²
C. 7.06×10^-11 W/m²
D. 1.41×10^-14 W/m²

34. 已知 0等星的辐射流约2.52×10^-8 W/m²，在星下点观测，这个装置的累积视星等（把装置视作点源时的星等）约为？（　　）
A. 8.6等　　　B. 7.1等
C. 5.7等　　　D. 3.5等

35. 下面关于该装置在星下点的可观测性的判断中，准确的一项是？（　　）
A. 肉眼能看到该装置，能分辨出是个面源
B. 肉眼能看到该装置，是个点源
C. 肉眼不可见，如果亮度更高能分辨是个面源
D. 肉眼不可见，是个点源

36. 为了确认装置的存在，社长用他自制的望远镜尝试观测疑似目标。望远镜是一台口径200𝑚𝑚的反射式望远镜，焦距1000𝑚𝑚，忽略镜面反射衰减和副镜遮挡。用这台望远镜观测该装置，所接收的辐射功率变为肉眼所能接收到的辐射功率的几倍？（　　）
A. 28.6　　　 B. 57.2　
C. 200　　 　 D. 816

37. 以下哪种情况不可能存在？（　　）
A. 换口径更大的望远镜观测，能看清更多装置的细节
B. 同一台望远镜在高倍率下观测时，装置影像的表面的亮度比低倍时低很多
C. 换口径更大的望远镜观测，同等条件下装置影像的表面亮度显著提高
D. 换焦距更长的望远镜观测，装置影像表面亮度下降了

Ⅲ. 月食与月掩星

　　2022年11月8日将发生月全食，我国境内可见。在同一晚还将发生月掩天王星，掩食带经过我国境内大部分地区，包括广东。表3-A是东经113°22′，北纬22°32′观测点与本次月食有关的预报表，图3-A和图3-B是同一地点与本次月掩天王星相关的预报图。请结合预报图表和你所了解的天文知识回答38-43小题。

表3-A 广东省某观测地的11月8日月食预报表

* 此处位置角指在相应事件中，地影圆面中心到月面和地影圆周的切点的连线，与天球正北方向的夹角，该角从正北方向开始逆时针度量。

图3-A 2022年11月8日月掩天王星可见地区预报图

图3-B 广东某观测地2022年11月8日月掩天王星掩始和掩终位置预报图。点1为掩始、点2为掩终。月球圆面照亮比例指某时刻月亮圆面被阳光直接照亮的面积比。

38. 根据预报，观测点月食可见情况是？（　　）
A. 带食月落，可见全食阶段的月亮
B. 带食月落，看不到全食阶段的月亮
C. 带食月出，可见全食阶段的月亮
D. 带食月出，看不到全食阶段的月亮

39. 从月球完全进入地球本影，到月球开始离开地球本影，将持续多长时间？（　　）
A. 1小时25分39秒
B. 1小时50分18秒
C. 3小时40分35秒
D. 5小时55分39秒

40. 在39小题所描述的期间内，月球相对地影移动了多少月球视直径的距离？（　　）
A. 1.5　　　B. 2.3
C. 3.4　　　D. 3.6

41. 本次月食在以下哪个地区不可见？（　　）
A. 阿拉斯加
B. 富士山
C. 青海冷湖
D. 撒哈拉沙漠

42. 关于观测地出现的月掩天王星天象，下列叙述最准确的一项是？（　　）
A. 整个月掩星过程都在全食阶段发生
B. 掩始时月食未生光，掩终时已生光
C. 掩始时月球未升起
D. 观测地可能出现掠掩

43. 月亮的光芒对月掩星观测是个很严重的干扰因素。一般只有星点亮度亮于3.5等时，它们于月球亮面消失或再现的事件才有机会被观测到。已知11月8日天王星视星等为5.6等，以下说法最不准确的是？（　　）
A. 当晚月相为满月，但月光对掩星观测的干扰可接受
B. 我们有机会看到发生在暗面的掩始事件
C. 掩终事件发生在亮面，难以观测
D. 月球中心与天王星角距最小时，天王星不可见

Ⅳ. 火星冲日

　　2022年12月8日又将迎来火星冲日。这次火星冲时的火-地距离为0.55𝐴𝑈，赤经4ℎ58𝑚，赤纬+24°58′。某天文社的干部想通过这次火星冲，模仿卡西尼的操作，测量地球轨道半径。因12月8日是周四，他们把观测计划定在12月6日晚至7日凌晨举行，观测地点在北纬23.3°，东经113.5°。他们还联系了社长的一位阿联酋朋友，用他在同一纬度附近，位于东经54.3°的遥控天文台同时进行拍摄。两地均使用口径280𝑚𝑚，焦比f/10的施密特-卡塞格林式望远镜，及像元尺寸3.76μm，分辨率9576×6388的全画幅CMOS。请根据上述信息回答44-50小题。

44. 在卡西尼的年代，天文学家已经能通过观测行星的运动周期𝑇_𝑖 间接得到各行星的轨道半径𝑎_𝑖 比。只要测得任一行星的轨道半径，其它行星乃至所有绕太阳运动的天体的轨道半径，都可根据该比例关系得知。这一关系是？（　　）

45. 卡西尼通过测量大冲时的火星距离，结合各行星轨道半径比反推地球轨道半径。他测量火星距离的方法叫？（　　）
A. 分光视差法
B. 三角视差法
C. 角直径距离法
D. 标准烛光法

46. 为使观测现象最明显，观测时间应定在何时（以中国观测点本地时间算）？（　　）
A. 7日凌晨4点
B. 6日晚上8点
C. 7日凌晨2点
D. 6日晚上10点

47. 在46小题正确答案的时间里，两地在测量过程中的有效距离约为？（　　）
A. 3.2×10³𝑘𝑚
B. 6.3×10³𝑘𝑚
C. 6.6×10³𝑘𝑚
D. 5.8×10³𝑘𝑚

48. 两地测得的火星位置将相差约？（　　）
A. 14.6″　　　B. 8″
C. 16.5″　　　D. 25″

49. 在同一时刻两地拍摄的照片中，火星的位置相差约几个像素的距离？（　　）
A. 5　B. 29　C. 53　D. 90

50. 如果本次实验不在火星冲日当天进行，将对地球轨道半径的测量结果有何影响？（　　）
A. 影响甚小，可以忽略
B. 导致结果偏小约2%
C. 导致结果偏大约2%
D. 导致结果随机产生约3%的偏差

参考答案（低年组）

1-4. ABBC

5. D。还有一项是“中国空间站天和核心舱成功发射，神舟十二号、十三号载人飞船成功发射并与天和核心舱成功完成对接”。

6-10. ADCBA

11. C。

12. D。A是球状星团、B是星云、C是疏散星团、D是星系，图中的天体是星系。

13. A。

14. B。根据距离模数公式可得结果。

15-20. DAACDB

21-25. BADCB

26. D。星图中可辨认出北斗和北极星，恒星A在斗口，D是四个选项中唯一一颗属北斗七星的恒星。

27. C。这是一颗亮于1等的恒星，根据周边恒星排列和亮度可判断这是五车二、位于御夫座。

28. D。B星是天枢，赤纬+61°45′，它到北极星的距离约90°-61°45′=28°15′。星图斗口亮星连线与地面垂直，可知天枢上中天，此时地平高度为31°35′，得北极星地平高度为31°35′-28°15′=3°20′，北极星的地平高度等于当地纬度。亦可根据天体上中天地平高度ℎ = 90° − |𝛿 − 𝜑| 计算。

29. A。上中天的天体的赤经等于本地恒星时，天枢赤经为11ℎ04𝑚。

30. B。小岛的本地恒星时为11ℎ04𝑚时，亚历山大的恒星时为8ℎ24𝑚，可知小岛在亚历山大的东边，经度差11ℎ4𝑚−8ℎ24𝑚=2ℎ40𝑚=40°。亚历山大的经度为东经30°，所以小岛的经度为东经70°。

31. C。哪怕以10年为单位看，地轴进动也会让天体的赤道坐标出现较明显的变化，更不用说藏宝图的绘制时间与今天相差了300多年。我们平常所用的星图都会标明历元，它表示星图中描绘的是哪一个时间点的星空情况。现在我们用的星图多采用历元J2000.0。

32. D。在星下点，观测者与装置的距离为6100𝑘𝑚−5670𝑘𝑚=430𝑘𝑚，装置的角直径为2×12𝑚/430𝑘𝑚≈5.58×10^-5rad ≈11.5″

33. A。已知装置光度为314W，在星下点装置的辐射流为314W/(4×3.14×(4.3×10⁵m)²) ≈1.35×10^-10W/m²。

34. C。根据普森公式，。通过量级估算，得星下点辐射流为10^-10W/m²的量级，0等星辐射流为10^-8W/m²的量级，得星等差在5等左右，在无计算器的情况下亦可判断出正确答案。

35. B。人眼分辨率约1-2′，极限星等约6.5等，可知人眼可以看见该装置，但看不清其轮廓，是一个点源。

36. D。望远镜中的星像更亮是因为望远镜拥有更大的接收面积，接收功率正比于物镜的有效接受面积，而有效接受面积正比于物镜直径的平方，以及通过效率。望远镜口径为200𝑚𝑚，通过效率为80%，人眼的瞳孔直径为7𝑚𝑚，通过效率近似为100%，则两者接收光子能力之比为(200𝑚𝑚/7𝑚𝑚)²×80% ≈653。

37. C。像的面亮度正比于望远镜的聚光本领（物镜有效接收面积），反比于像的立体角。放大率正比于像的角直径，所以像的立体角反比于放大率。同样一台望远镜，放大率越大，像的立体角越大，像的面亮度越低。如果这是个面源，则像看起来会变暗。这在日常观测中是个非常常见的现象。

低倍率和高倍率下木星影像的对比。

38. C。表3-A的预报以世界时（UT）给出时间，需换成本地时间来判断是否可见。在日落前，月食已开始，带食月出。

39. A。从初亏到生光，历经1小时25分39秒。

40. A。在月球绕地公转的过程中，地影也因地球绕日公转发生移动，月球相对地影的角速度为

（朔望月本身就是月球公转与地球公转的会合周期，朔望月长度为29.53天）
0.51°/ℎ×1.4257ℎ≈0.73°，月球视直径约0.5°，所以0.73°/0.53=1.46倍。

41. D。月食开始时，世界时为9:09左右，月食结束时，世界时为12:49左右，只有D选项在这段时间里未经历夜晚。

42. B。由图3-B可知，掩终时月亮圆面已有5%恢复，所以A不准确；B符合实际；由图3-C可知观测点所在位置可见掩星全过程，所以C不准确；由图3-B的掩星轨迹可判断不是掠掩。

43. C。满月下观测掩星是非常困难的，因为月亮的亮度远高于天空最亮的恒星。但是，月食极大地提高了本次掩星观测的成功率。生光时，月球东边先变亮，但掩终发生在西边缘，且月面只恢复了5%，影响可能还能接受。在个选项中D最不准确。

44. B。开普勒第三定律。

45. B。

46. C。两观测地的连线构成测量基线。当测量基线与火星构成等腰三角形时，有效基线长度最大，等于两地连线的长度。此时两观测地应看到火星的地平高度相同，视差现象最明显。因两地同纬度，所以只要火星在国内观测点上中天后，经过两地经度差的一半所对应的时间差，即可达到上述位置条件。两地经度差约60°，对应时差约4小时。所以在火星于国内观测点上中天后约2小时进行观测最佳。

47. D。两地经度差约60°，若两地在赤道上，则两地之间距离近似为地球半径。但在北纬23.3°地区，直线距离变为该纬度圈的半径，需要进行纬度修正。所在纬度圈的半径𝑅′=𝑅 cos23.3°。地球半径约6400𝑘𝑚，可得最佳选项为D。

48. A。视差角𝜌 = 𝐿⁄𝑑 =5.8×10³𝑘𝑚/(0.55×1.5×10⁸𝑘𝑚) ≈15″

49. C。望远镜的焦距F=280𝑚𝑚×10=2800𝑚𝑚，底片比例尺𝛼=206265″/F≈73.67″/𝑚𝑚。像元的大小为3.76μm，所以每个像元的边长对应的范围。由上问得两地的观测的视差角约14.6角秒，对应14.6″/0.28″≈52个像素点。对学生实验而言，位置差异还是挺明显的。

50. A。因火星和地球相对位置变化速度较慢，如果只是冲日前后偏差几天，影响不大。但如果相差数个月，在火星距离显著变远，视差角变小，还有观测条件变差等因素共同影响，测量精度也可预见受影响。因题干时间条件约束不严格，本题作废。

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2022年广东省中学生天文知识竞赛试题（高年组）
2022年4月10日下午14:00-16:00 闭卷

注意事项：
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100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. 2022年全球范围内，会出现几次日食和月食？（　　）
A. 2次日食，2次月食
B. 2次日食，1次月食
C. 3次日食，2次月食
D. 3次日食，1次月食

2. 以下四个流星雨中，2022年极大当天受月光干扰最严重的是？（　　）
A. 双子座流星雨
B. 英仙座流星雨
C. 宝瓶座η流星雨
D. 象限仪座流星雨

3. 下列哪个天象发生在2022年3月？（　　）
A. 水星东大距
B. 水星西大距
C. 金星西大距
D. 火星西方照

4. 2022年火星冲日发生在？（　　）
A. 5月　　 　 B. 10月
C. 12月　　　D. 8月

5. 2022年2月28日，国家科学技术部高技术研究发展中心发布“2021年度中国科学十大进展”，其中天文与航天方面的项目共有4项进榜单，这不包括？（　　）
A. 火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星
B. 嫦娥五号月球样品揭示月球演化奥秘
C. FAST捕获世界最大快速射电暴样本
D. 高海拔宇宙线观测站（LHAASO）首次发现超千万亿电子伏的高能光子

6. 2022年年中，欧洲宇航局计划发射的木星冰质卫星探测器是？（　　）
A. DART　　　B. JUICE
C. JUNO　　　D. HALO

7. 以下哪个国家在本年度没有发射月球探测器的计划？（　　）
A. 俄罗斯　　　B. 日本
C. 印度　　　　D. 以色列

8. 2021年12月25日，______________空间望远镜顺利升空，计划在2022年5、6月份正式投入使用。（　　）
A. 尤金·帕克
B. 问天
C. 詹姆斯·韦布
D. 亚瑟·爱丁顿

9. 2022年1月，由中华人民共和国国务院新闻办公室发布的《2021中国的航天》白皮书中，透露了未来中国计划开展的深空探测任务。这不包括？（　　）
A. 小行星采样返回任务
B. 火星采样返回任务
C. 木星系探测任务
D. 金星采样返回任务

10. 下列哪个天体今天与太阳的角距离最小？（　　）
A. 娄宿三　　　B. 北落师门
C. 斗宿四　　　D. 心宿二

Part 2. 基础知识

11. 以下哪两个星座不是相邻的？（　　）
A. 南鱼座和宝瓶座
B. 天琴座和天鹰座
C. 猎户座和波江座
D. 牧夫座和猎犬座

12. 右图的梅西耶天体是？（　　）
A. M13　　　B. M16
C. M44　　　D. M81

13. 以下哪个参数用于度量大气扰动对天体影像的影响？（　　）
A. 视宁度　　　B. 透明度
C. 云遮率　　　D. 极限星等

14. 土司空（鲸鱼座β）的视星等为2等，绝对星等为-0.35等，它的距离为？（　　）
A. 21.4 pc　　　B. 29.5 pc
C. 96.2 pc　　　D. 224 pc

15. 右图是3月份美国宇航局公布的一张韦布空间望远镜的一张校准照片，图中央的恒星呈现出六角星芒。这种六角星芒产生的原因是？（　　）
A. 副镜支架造成的衍射结构
B. 副镜支架造成的干涉条纹
C. 遮光罩造成的衍射结构
D. 六边形镜片造成的衍射结构

16. 一个星系的红移值为0.02，取哈勃常数𝐻₀=68𝑘𝑚/Mpc · s，这个星系的距离约为？（　　）
A. 50 Mpc　　　B. 69 Mpc
C. 88 Mpc　　　D. 106 Mpc

17. 已知织女星的表面温度约9600 K，太阳的色指数B-V=0.63。一颗色指数B-V=1.2的主序星，表面温度约？（　　）
A. 4300 K　 　 B. 6000 K
C. 15000 K　　D. 28000 K

18. 如果把月球压成黑洞，它的史瓦西半径约？（　　）
A. 1分米　　　B. 1厘米
C. 1毫米　　　D. 0.1毫米

19. 以下哪个太阳耀斑X射线分级是不存在的？（　　）
A. B　B. D　C. X　D. M

20. 下列说法最不准确的一项是？（　　）
A. 类星体是一类活动星系核
B. 流星是一种太阳系小天体
C. M型主序星的寿命大于宇宙年龄
D. 室女座W型变星可充当标准烛光

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 海盗的宝藏

　　某天文社的社员从一个漂流盒中发现一张奇怪的古文书，经大家研究后发现，是古代海盗留下的藏宝地点提示，他们把财宝藏到了一个小岛上。文书里包含一张粗略描绘小岛星空的星图（图1-A），用以记录小岛的位置。已知B星的赤经为11ℎ04𝑚，赤纬为+61°45′，请根据星图回答21-27小题。

图1-A 漂流盒中的藏宝地点线索图。左上角是星图对应的时间，写着1685年2月24日，恒星时08:24（亚历山大时间），大小不一的黑点是不同亮度的恒星，注意星点的相对位置未必严格符合实际。（提示：land 陆地；Astronomical Horizon 天文地平；亚历山大港位于东经30°，北纬31.2°）

21. 星图中的恒星A是？（　　）
A. 五帝座一　　B. 侯
C. 少卫增八　　D. 天璇

22. 星图中最亮的恒星所在的星座是？（　　）
A. 仙王座　　　B. 牧夫座
C. 御夫座　　　D. 船底座

23. 图中右上角文字信息中的“UMa”是哪个星座的拉丁缩写？（　　）
A. 小熊座　　　B. 大熊座
C. 大犬座　　　D. 小犬座

　　社员们尝试根据图中的信息和B星的J2000坐标，找出藏宝地点。他们认为恒星的相对位置变化极小，现在的天球赤道坐标和1685年的没明显区别。

24. 星图中的B星恰好位于上中天，在上述条件下，社员们利用B星可推知藏宝地点的纬度约为？（　　）
A. 南纬 3°20′
B. 北纬 58°25′
C. 北纬 30°5′
D. 北纬 3°20′

25. 在同样的条件下可推得绘制星图时小岛的本地恒星时为？（　　）
A. 11:04　　　B. 2:07
C. 12:56　　　D. 7:32

26. 根据25小题结果和星图信息，可推得小岛的经度约为？（　　）
A. 东经60°　　B. 东经70°
C. 西经70°　　D. 西经55°

27. 天文社的几个社员为了得到文书记录的宝藏，偷偷驾驶双体小舢板来到24和26小题结果指示的海域，但却什么都找不到。如果小岛真实存在，他们找不到目标的主要原因是？（　　）
A. 恒星的相对位置已因自行出现明显变化，天体赤道坐标也随之发生改变
B. 忘了考虑真太阳时与平太阳时的差异
C. 受地轴进动影响，天体赤道坐标出现明显变化
D. 忘了考虑恒星视差的影响

Ⅱ. 洄游鲸公交站

　　在未知行星上的社长经过长时间的考察，终于知道他位于一个曾经拥有发达文明的外星种族母星上。这个种族的代表曾参与了一场由更高级文明发起的挑战，从中获得了大量先进的科技，然而最后挑战失败，引发了行星上的生态灾难。他们的代表在高级文明赠与的处理终端引导下，设置了一个装置，吸引一种叫“洄游鲸”的太空生物路过星球，并乘坐它到达其它星球。已知该装置绕行星运动，外观近似一个半径12米的均匀发光球面，发光功率为314瓦，轨道半径为6100公里。已知行星半径为5670公里，人眼瞳孔直径取7𝑚𝑚。请结合上述参数回答28-34小题。

28. 在装置的星下点（人位于装置正下方时），该装置的角直径约？（　　）
A. 40角秒　　B. 23.3角秒
C. 6角秒　 　 D. 11.5角秒

29. 已知 0等星的辐射流约2.52×10^-8W/m²，在星下点观测，这个装置的累积视星等（把装置视作点源时的星等）约为？（　　）
A. 8.6等　　　B. 7.1等
C. 5.7等　　　D. 3.5等

30. 下面关于该装置在星下点的可观测性的判断中，准确的一项是？（　　）
A. 肉眼能看到该装置，能分辨出是个面源
B. 肉眼能看到该装置，是个点源
C. 肉眼不可见，如果亮度更高能分辨出是个面源
D. 肉眼不可见，是个点源

31. 面亮度定义为单位立体角的亮度。设天体的总辐射流为𝐹，光度为𝐿，距离为𝑑，垂直视线方向的投影截面积为𝑆，以下哪个式子能正确表示天体的面亮度𝐼 ？（立体角：立体角用来衡量对位于球心的观测者而言，球面上的一块区域看起来有多大，定义为那块区域的面积除以球半径的平方。） （　　）
A. 𝐼 = 𝐿/4𝜋𝑆
B. 𝐼 = 𝐿/4𝜋𝑑²𝑆
C. 𝐼 = 𝐹𝑑²/4𝜋𝑆
D. 𝐼 = 𝐹/4𝜋𝑑²

32. 我们还可以根据普森公式将天体的面亮度换成以单位平方角秒的星等值表示。设天体的累积视星等（总亮度）为𝑚，立体角为𝐴，经单位换算后，面亮度𝑚𝑠为？（　　）
A. 𝑚𝑠 = 𝑚 + 2.5 lg𝐴
B. 𝑚𝑠 = 𝑚 + 5 lg 𝐴
C. 𝑚𝑠 = 𝑚 − 5 lg𝐴
D. 𝑚𝑠 = 𝑚 − 2.5 lg 𝐴

33. 为了确认装置的存在，社长用他自制的望远镜尝试观测疑似装置的目标。望远镜是一台口径为200𝑚𝑚的反射式望远镜，焦距为1000𝑚𝑚，望远镜副镜和支架对光的遮蔽率约为20%，忽略镜面反射衰减。用这台望远镜观测该装置，所接收的辐射功率变为肉眼所能接收到的辐射功率的几倍？（　　）
A. 28.6　　　B. 522
C. 653　　 　D. 816

34. 当社长加上一个焦距为10𝑚𝑚的目镜观测目标时，感觉像的表面亮度比较暗，当他换回焦距为20𝑚𝑚目镜时，像的表面亮度又再次提高了。这是因为？（　　）
A. 像的面亮度反比于口径的平方，像的总亮度因口径增加下降了。
B. 像的面亮度反比于放大率的平方，放大率变大，像的面亮度下降，反之亦然。
C. 像的面亮度正比于焦距，望远镜中目标的面亮度因焦距增大则增加。
D. 像的面亮度反比于距离的平方，望远镜中目标的面亮度因光程增大而下降了。

Ⅲ. 月食与月掩星

　　2022年11月8日将发生月全食，我国境内可见。在同一晚还将发生月掩天王星，掩食带经过我国境内大部分地区，包括广东。表3-A和图3-A是东经113°22′，北纬22°32′观测点与本次月食有关的预报图表，图3-B和图3-C是同一地点与本次月掩天王星相关的预报图。请结合预报图表和你所了解的天文知识回答35-43小题。

表3-A 广东省某观测地的11月8日月食预报表

* 此处位置角指在相应事件中，地影圆面中心到月面和地影圆周的切点的连线，与天球正北方向的夹角，该角从正北方向开始逆时针度量。

图3-A 2022年11月8日月全食月球运动轨迹及地影相对位置模拟图。小圆是左表事件1-7发生时的月面位置，中央的小同心圆表示地球本影，大同心圆表示地球半影，黑点是地影圆心，虚线是月面切点与地影圆心的连线。

图3-B 广东某观测地2022年11月8日月掩天王星掩始和掩终位置预报图。点1为掩始、点2为掩终。月球圆面照亮比例指某时刻月亮圆面被阳光直接照亮的面积比。

图3-C 2022年11月8日月掩天王星可见地区预报图

35. 根据预报，观测点月食可见情况是？（　　）
A. 带食月落，可见全食阶段的月亮
B. 带食月落，看不到全食阶段的月亮
C. 带食月出，可见全食阶段的月亮
D. 带食月出，看不到全食阶段的月亮

36. 从月球完全进入地球本影，到月球开始离开地球本影，将持续多长时间？（　　）
A. 1小时25分39秒
B. 1小时50分18秒
C. 3小时40分35秒
D. 5小时55分39秒

37. 假设月球和地球轨道均为正圆，且忽略黄白夹角，月球相对地影的角速度约为？（　　）
A. 0.26°/ℎ　 　B. 0.51°/ℎ
C. 0.66°/ℎ　　 D. 0.73°/ℎ

38. 图3-A中两虚线的夹角大小约为？（　　）
A. 48° 　 　 　B. 102°
C. 111°　　 　D. 132°

39. 结合第36至38小题的结果，可估算出地球本影圆面的角直径约为？（　　）
A. 0.9°　　 　B. 2.3°
C. 1.8°　　 　D. 1.4°

40. 结合图3-B可估算观测地的月掩天王星现象持续时间约？（　　）
A. 50分钟　 　B. 80分钟
C. 15分钟　　 D. 数秒

41. 关于观测地出现的月掩天王星天象，下列叙述最准确的一项是？（　　）
A. 整个月掩星过程都在全食阶段发生
B. 掩始时月食未生光，掩终时已生光
C. 掩始时月球未升起
D. 观测地可能出现掠掩

42. 月亮的光芒对月掩星观测是个很严重的干扰因素。一般只有星点亮度达3.5等以上时，它们于月球亮面消失或再现的事件才有机会被观测到。已知11月8日天王星视星等为5.6等，以下说法最不准确的是？（　　）
A. 当晚月相为满月，但月光对掩星观测的干扰可接受
B. 因为两者都是面源，无法通过长焦望远镜降低两者在底片上的像元亮度比
C. 月球中心与天王星角距最小时，天王星不可见
D. 掩终事件发生在亮面，难以观测

43. 观测本次月食和月掩星，应确保观测场地哪个方向无遮挡？（　　）
A. 南方　 　　B. 北方
C. 西方　　 　D. 东方

Ⅳ. 太空货运

　　在不远的未来，我们不单能在月面上设立科研基地，甚至能开发月球上丰富的矿产和能源资源运回地球。一套低成本的运输方案对早日实现商业开发月球至关重要。天文社某位有志于未来投资月球氦-3开发项目的同学想了如下一套方案：
① 在月球赤道的精炼站附近建设一个货运发射场
② 设置一个以圆形极地轨道运行的货运空间站（轨道倾角90°），收集来自精炼站的成品
③ 从精练站发射场发射的货运船将绕行半个轨道周期，在轨道远点与货运空间站会合，轨道平面平行于赤道，近点位于月球表面。
④ 货运空间站收集满成品后，变轨返回地球卸货和补给，然后再返回月球
⑤ 月球赤道上将设置多个类似精炼站，站点间经度差为30°。各个精炼站会自东向西依次发射货运船与空间站会合
⑥ 空间站每个轨道周期都接收一个精炼站的货物，接收顺序与货运船的发射顺序相同

44. 按该同学的设计，月球赤道上最多可以设置几个精炼站？（　　）
A. 3个 　 　　B. 6个
C. 12个　　　D. 18个

45. 货运空间站的运行周期约为？（　　）
A. 1.14天　 　B. 2.28天
C. 2.46天　　 D. 4.51天

46. 货运船的轨道半长轴约为？（　　）
A. 9.32×10³𝑘𝑚
B. 1.69×10⁴𝑘𝑚
C. 1.87×10⁴𝑘𝑚
D. 2.62×10⁴𝑘𝑚

47. 货运飞船要在空间站到达会合点前大约多久发射？（　　）
A. 11.2小时　　B. 16.3小时
C. 22.4小时　　D. 28.5小时

48. 结合45和46小题结果，在交汇点附近，对接前的空间站相对货运飞船的速度为？（　　）
A. 0.2𝑘𝑚/𝑠　　B. 0.6𝑘𝑚/𝑠
C. 1.3𝑘𝑚/𝑠　　D. 2.1𝑘𝑚/𝑠

49. 空间站在绕月过程中还能对月面进行监测拍摄。假设空间站上有一个视场直径为3°的相机，空间站绕行的时间足够长，下列说法中最准确的一项是？（　　）
A. 空间站只能扫描约80%的月面
B. 空间站无法扫描两极附近的月面
C. 空间站可以扫描完整的月面
D. 空间站只能扫描赤道附近的月面

50. 为保证精炼厂能全年工作，以下哪种方式效率最低？（　　）
A. 在月面设置太阳能阵列，并利用高效的储能电池储存半个月以上的电量储备
B. 设置绕月运行太阳能电站，通过微波或激光将能量传输到精炼厂
C. 使用核电
D. 通过在月面设置模拟生物圈，制造沼气和氧气发电

参考答案（高年组）

1-4. ABCC

5. D。还有一项是“中国空间站天和核心舱成功发射，神舟十二号、十三号载人飞船成功发射并与天和核心舱成功完成对接”。

6-10. BDCDA

11. B。

12. C。A是球状星团、B是星云、C是疏散星团、D是星系，图中的天体是疏散星团。

13. A。

14. B。根据距离模数公式可得结果。

15. D。

16. C。根据哈勃定律𝑣=𝑐𝑧=𝐻₀𝐷可得距离𝐷

17. A。色指数越大，表面有效温度越低。太阳表面温度约5800K，比它低的只有A选项。

18. D。史瓦西半径𝑅𝑠=2𝐺𝑀/𝑐²，用牛顿力学中的向心力公式计算，可得同量级的结果。

19-20. BB

21. D。星图中可辨认出北斗和北极星，恒星A在斗口，D是四个选项中唯一一颗属北斗七星的恒星。

22-23. CB

24. D。B星是天枢，赤纬+61°45′，它到北极星的距离约90°-61°45′=28°15′。星图斗口亮星连线与地面垂直，可知天枢上中天，此时地平高度为31°35′，得北极星地平高度为31°35′-28°15′=3°20′，北极星的地平高度等于当地纬度。亦可根据天体上中天地平高度ℎ = 90° − |𝛿 − 𝜑| 计算。

25. A。上中天的天体的赤经等于本地恒星时，天枢赤经为11ℎ04𝑚。

26. B。小岛的本地恒星时为11ℎ04𝑚时，亚历山大的恒星时为8ℎ24𝑚，可知小岛在亚历山大的东边，经度差11ℎ4𝑚-8ℎ24𝑚=2ℎ40𝑚=40°。亚历山大的经度为东经30°，所以小岛的经度为东经70°。

27. C。哪怕以10年为单位看，地轴进动也会让天体的赤道坐标出现较明显的变化，更不用说藏宝图的绘制时间与今天相差了300多年。我们平常所用的星图都会标明历元，它表示星图中描绘的是哪一个时间点的星空情况。现在我们用的星图多采用历元J2000.0。

28. D。在星下点，观测者与装置的距离为6100𝑘𝑚−5670𝑘𝑚=430𝑘𝑚，装置的角直径为 2×12𝑚/430𝑘𝑚≈5.58×10^-5rad≈11.5″

29. C。已知装置光度为314W，在星下点装置的辐射流为314W/(4×3.14×(4.3×10⁵m)²) ≈1.35×10^-10W/m²。根据普森公式。通过量级估算，得星下点辐射流为10^-10W/m²的量级，0等星辐射流为10^-8W/m²的量级，得星等差在5等左右，在无计算器的情况下亦可判断出正确答案。

30. B。人眼分辨率约1-2′，极限星等约6.5等，可知人眼可以看见该装置，但看不清其轮廓，是一个点源。

31. A。根据立体角的定义，与面积𝑆对应的立体角为𝐴=𝑆/𝑑²。根据面亮度的定义，𝐼=𝐹⁄𝐴 =(𝐿/4𝜋𝑑²)/(𝑆/𝑑²) =𝐿/4𝜋𝑆。天体的面亮度是一个与距离无关的量。

32. A。根据普森公式，面亮度应具有𝑚𝑠 = -2.5 lg 𝐼 + 𝐶 的形式 ，故𝑚𝑠 = -2.5 lg 𝐹⁄𝐴 + 𝐶 = -2.5 lg 𝐹 + 2.5 lg 𝐴 + 𝐶。而𝑚 = -2.5 lg 𝐹 + 常数，故𝑚𝑠 = 𝑚 + 2.5 lg 𝐴 的选项最符合。深空天体的面亮度（如星系和星云）多以平方角秒每星等来度量。

33. C。望远镜中的星像更亮是因为望远镜拥有更大的接收面积，接收功率正比于物镜的有效接受面积，而有效接受面积正比于物镜直径的平方，以及通过效率。望远镜口径为200𝑚𝑚，通过效率为80%，人眼的瞳孔直径为7𝑚𝑚，通过效率近似为100%，则两者接收光子能力之比为(200𝑚𝑚/7𝑚𝑚)²×80%≈653。

34. B。像的面亮度正比于望远镜的聚光本领（物镜有效接收面积），反比于像的立体角。放大率正比于像的角直径，所以像的立体角反比于放大率。同样一台望远镜，放大率越大，像的立体角越大，像的面亮度越低。如果这是个面源，则像看起来会变暗。

35. C。表3-A的预报以世界时（UT）给出时间，需换成本地时间来判断是否可见。在日落前，月食已开始，带食月出。

36. A。从初亏到生光，历经1小时25分39秒。

37. B。在月球绕地公转的过程中，地影也因地球绕日公转发生移动，月球相对地影的角速度为

（朔望月本身就是月球公转与地球公转的会合周期，朔望月长度为29.53天）

38. C。因涉及的角度很小，可用平面几何近似估算
由题意结合食既和生光的位置角可知，
𝑖₁=33°，𝑖₂=360°−282°=78°
又因180°−𝑖₁−𝑥+(180°−𝑖₂−𝑥)=180°
（平行线同旁内角互补）
所以𝑥=34.5°，𝜃=180°−2𝑥=111°

39. C。角𝜃所对边的长度为
0.51°/ℎ×1.4275ℎ≈0.725°

故地影角半径

地影角直径为1.78°

40. A。因天王星相对恒星背景运动速度很慢，在掩食过程中可当作相对恒星静止处理。月球相对天王星自西向东运动，月球的东侧先接触天王星，掩终时西侧接触天王星。量接触点的连线即月球接触点运动的轨迹。用尺子量出轨迹的长度与月面直径之比，结合月面直径约30角分的常识，可知轨迹长度略小于一个月面的直径。又知月球每小时东移约一个月球直径的距离（360°/27.32天），可判断出最佳选项为A。

41. B。由图3-B可知，掩终时月亮圆面已有5%恢复，所以A不准确；B符合实际；由图3-C可知观测点所在位置可见掩星全过程，所以C不准确；由图3-B的掩星轨迹可判断不是掠掩。

42. D。满月下观测掩星是非常困难的，因为月亮的亮度远高于天空最亮的恒星。但是，月食极大地提高了本次掩星观测的成功率。生光时，月球东边先变亮，但掩终发生在西边缘，且月面只恢复了5%，影响可能还能接受。在个选项中D最不准确。

43. D。带食月出，应确保东边无遮挡。

44. C。

45. 月球公转周期的1/12，这样可以保证每个经过一个周期，空间站和地面精炼站保持相同的相对位置关系。月球公转周期即一个恒星月，约27.3天。

46. A。货运船沿近点在月球表面，远点在空间站轨道的霍曼转移轨道到达空间站。由开普勒第三定律可知空间站半长轴是B选项，货运船轨道半长轴是 (1.69×10⁴𝑘𝑚+1740𝑘𝑚)/2=9.32×10³𝑘𝑚

47. A。由开普勒第三定律可知货运飞船周期约22.44小时，半周期约11.22小时。需要提前半周期发射。

48. B。由匀速圆周运动相关规律可知空间站速度0.55𝑘𝑚/𝑠，货运飞船远点距离1690𝑘𝑚，由活力公式或机械能守恒相关知识可知远点速度为0.23𝑘𝑚/𝑠。空间站速度和飞船在原点时的速度垂直，相对速度为

49. C。轨道周期与天体自转周期不同的极地轨道在足够长的时间里可以扫描整个天体的表面。

50. D。要模拟生物圈，本身就要其它方法提供大量电能，而这些电能转化为生物燃料本身又有很大的能量损耗。这种方法发电总效率最低。

附录

万有引力常量 𝐺 = 6.67×10^-11 N · 𝑚²/𝑘g²
普朗克常数 ℎ = 6.63×10^-34 J · s
波尔兹曼常数 𝑘 = 1.38×10^-23 J/K
斯忒藩-波尔兹曼常数 𝜎 = 5.67×10^-8 W/m² · K⁴
维恩位移常数 𝑏 = 2.90×10^-3 𝑚 · K
真空光速 𝑐 = 3.00×10⁸ 𝑚/𝑠
辐射常量 𝑎 = 7.57×10^-16 J/m³ · K⁴
电子质量 𝑚_e = 9.11×10^-31 𝑘g
质子质量 𝑚_p = 1.67×10^-27 𝑘g

中子质量 𝑚_n = 1.67×10^-27 𝑘g
月球质量 𝑀_𝑚 = 7.342×10²² 𝑘g
月球半径 𝑅_𝑚 = 1.74×10³ 𝑘𝑚
地球质量 𝑀_𝐸 = 5.97×10²⁴ 𝑘g
火星半径 𝑅_{𝑀𝑎𝑟𝑠} = 3.40×10³ 𝑘𝑚
火星质量 𝑀_{𝑀𝑎𝑟𝑠} = 6.42×10²³ 𝑘g
太阳质量 𝑀_⊙ = 1.99×10³⁰ 𝑘g
太阳光度 𝐿_⊙ = 3.90×10²⁶W

普森公式 𝑚 = −2.5 lg 𝐸 + 常数
维恩位移定律 𝜆_𝑚𝑎𝑥 = 𝑏/𝑇
距离模数 𝑚 − 𝑀 = 5 lg 𝑑 − 5

广东天文学会
广州市青少年科技教育协会

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• 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2021CNAO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）

• 2021-2022CNAO全国中学生天文知识竞赛预赛试题（答案）

• 2020CNAO全国中学生天文知识竞赛预赛、决赛试题

• 2019CNAO全国中学生天文知识竞赛预赛试卷（答案）

• 2018CNAO全国中学生天文奥林匹克竞赛预赛、决赛试题（答案）

• 2017CNAO全国中学生天文奥林匹克竞赛预赛试卷（答案）

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