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）？（　　）

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/）

• 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）

• 2023CNAO全国中学生天文知识竞赛试题（答案）

• 2021-2022CNAO全国中学生天文知识竞赛试题（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）

　　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/）

　　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

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/）

• 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）

• 2023CNAO全国中学生天文知识竞赛预赛试题（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）

　　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/）

　　2021年9月25日，第十六届广东省中学生天文知识竞赛暨2021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。2021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）

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°

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。

　　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？（　　）

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

Ⅰ. 天宫空间站

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。

Ⅱ. 宜居带

表2-A 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

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

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-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. N₂
C. 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？（　　）

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？（　　）

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𝑣_𝑟随时间𝑡变化情况？（　　）

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？（　　）

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。

　　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？（　　）

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

Ⅰ. 模拟观测

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。

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

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

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

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)。

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

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

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/）

• 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）

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/）

　　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

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年
（B）7.5×10¹⁰年
（C）8.3×10⁸年
（D）8.3×10¹⁰年

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L_bol =10⁴⁷erg/s，它的中心黑洞质量为M_BH =10⁹M_⊙。已知L_Edd =1.26×10³⁸(M_BH /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：，这里k 是归一化常数，指数α =2.35。
　　对上式积分可以得到：，这里和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，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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• 2023CNAO全国中学生天文知识竞赛试题（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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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

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• 2023CNAO全国中学生天文知识竞赛试题（答案）

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• 2020CNAO全国中学生天文知识竞赛预赛、决赛试题

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• 2018CNAO全国中学生天文奥林匹克竞赛预赛、决赛试题（答案）

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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？》

　　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/）

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• 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）

　　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/）

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/）。

题目有趣，小猪佩奇祝你们考出好成绩！

2018CNAO天文奥赛预赛试题
2018年3月24日 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 2003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、M51位于（　　）。
（A）小熊座　（B）大熊座
（C）天琴座　（D）猎犬座

2、木星的卫星中体积最大的是（　　）。
（A）木卫一　（B）木卫二
（C）木卫三　（D）木卫四

3、以下恒星无法在今晚观测到的是（　　）。
（A）天狼星　（B）织女星
（C）大角星　（D）北落师门

4、下列星座中不相邻的是（　　）。
（A）英仙座与飞马座
（B）宝瓶座与南鱼座
（C）天龙座与武仙座
（D）室女座与后发座

5、火星在2018年大冲时位于哪个星座天区内？（　　）
（A）摩羯座　（B）天秤座
（C）巨蟹座　（D）狮子座

6、此时，太阳直射地球（　　）。
（A）北回归线附近
（B）赤道北侧一点
（C）赤道南侧一点
（D）南回归线附近

7、此时，月球与太阳的角距约为（　　）。
（A）45°　  （B）90°
（C）120°　（D）180°

8、以下梅西叶天体中与银河系最相似的是（　　）。
（A）M31　（B）M32
（C）M82　（D）M87

9、南河三和北河三分别位于天球上那个大圆的两侧？（　　）
（A）黄道　（B）天赤道　（C）银道　（D）其他三个选项都不正确

10、太阳的绝对星等是（　　）。
（A）-26.8　 （B）0.0
（C）4.8　　（D）8.6

11、瑞典皇家科学院将2017年诺贝尔奖授予美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和吉普·索恩，以表彰他们对探测（　　）做出的贡献。
（A）引力波　（B）中微子
（C）暗物质　（D）暗能量

12、人类最近一次观测到银河系内的超新星爆发是在（　　）年。
（A）1054　（B）1604
（C）1987　（D）2018

13、2017年6月15日，硬X射线调制望远镜（　　）在酒泉卫星发射中心发射升空，弥补了我国空间X射线探测的空白。
（A）悟空　（B）天眼
（C）慧眼　（D）墨子

14、在月球上观测，地球和太阳的视直径比大约是（　　）。
（A）1:1　（B）3:2
（C）2:1　（D）7:2

15、以下流星雨中，2018年极大期间的月相最有利于观测的是（　　）。
（A）宝瓶座η流星雨
（B）英仙座流星雨
（C）双子座流星雨
（D）小熊座流星雨

16、一位天文学家和一位同学相约观测织女星。某天晚上的某个时刻，天文学家在格林尼治天文台观测到了织女星上中天，那么此后多久这位同学将在北京天文馆（116°20′E，39°56′N）观测到织女星上中天？（　　）
（A）7小时44分　  （B）8小时15分
（C）16小时12分　（D）16小时15分

17、下次日全食将发生在北京时间（　　）。
（A）2018年8月11日
（B）2019年7月3日
（C）2019年12月26日
（D）2020年6月21日

18、以下关于2018年即将发射的凌星系外行星巡天望远镜（TESS）说法错误的是？（　　）
（A）它将在椭圆轨道上绕地球运行。
（B）它将对开普勒望远镜之前发现的岩态行星进行进一步探测。
（C）它的目标是1到2倍地球大小的系外行星。
（D）除了观测系外行星，它还将被广泛应用于观测其他类型的目标。

19、以下关于月球的事实哪个最有可能是巧合？（　　）
（A）在地球上观测月球和太阳看上去差不多大
（B）月球总是固定的一面朝向地球
（C）月球背面的环形山比正面多
（D）月球公转轨道和地球的公转轨道面夹角很小

20、以下彗星中2018年回归近日点的是（　　）。
（A）1P/Halley
（B）2P/Encke
（C）62P/Tsuchinshanl
（D）C/2016 R2

21、首先提出“黑洞蒸发”理论的天文学家是（　　）。
（A）爱因斯坦　　（B）爱丁顿
（C）钱德拉塞卡　（D）霍金

22、2017年9月15日，卡西尼号探测器以坠入（　　）大气层的方式结束了它的探测任务。
（A）金星　（B）木星
（C）土星　（D）海王星

23、太阳位于银河系中的哪个组成部分里？（　　）
（A）银心　（B）核球
（C）银盘　（D）银晕

24、最大的折射式望远镜的口径是（　　）。
（A）1.0m　（B）2.4m
（C）5.4m　（D）8.0m

25、在地球上观测，下列哪种情况不可能发生？（　　）
（A）行星中水星距离地球最近
（B）一年出现3次金星大距
（C）火星比木星亮
（D）一年出现4次日食

26、在地球上观测周年日行迹的形状很像（　　）。
（A）0　（B）1　（C）8　（D）S

27、2018年1月31日的月全食发生期间，以下梅西叶天体中与月球角距离最近的是（　　）。
（A）M37　（B）M44
（C）M47　（D）M76

28、2018年1月31日除发生了月全食外，还上演了谷神星冲日天象，下一次谷神星冲日将发生在（　　）。
（A）2018年10月12日
（B）2019年5月31日
（C）2020年3月25日
（D）2020年9月9日

29、目前得到确认的人类最古老的天文观象台是（　　）。
（A）位于中国临汾的陶寺遗址
（B）位于中国安阳的殷墟遗址
（C）位于英国威尔特郡的巨石阵
（D）位于中国北京的古观象台

30、通常认为白矮星的质量上限为1.44个太阳质量，而稳定恒星的质量上限约为（　　）个太阳质量。
（A）8　（B）50　（C）150　（D）500

31、以下天象可能发生在对应农历日期的是（　　）。
（A）月掩毕宿五发生在除夕
（B）月掩心宿二发生在正月初五
（C）月掩轩辕十四发生在正月十五
（D）月掩角宿一发生在二月初二

32、以下天象出现频率最低的是（　　）。
（A）金星上的水星凌日
（B）地球上的水星凌日
（C）地球上的金星凌日
（D）火星上的金星凌日

33、欧洲空间局盖亚（GAIA）卫星测量视星等为15等恒星视差的精度为20微角秒，那么它对于视星等15等恒星理论上的最远探测距离为（　　）。
（A）2000光年
（B）10000秒差距
（C）50000秒差距
（D）200万光年

34、一位同学计划拍摄2018年大冲期间的火星和壮观的银河，以下哪个日期和地点是最佳选择（　　）？
（A）7月26日 澳大利亚
（B）7月27日 南非
（C）7月28日 北京
（D）7月28日 智利

35、1838年，德国天文学家贝塞尔首次利用高自行的（　　）测出了恒星的视差。
（A）天狼星　　（B）比邻星
（C）巴纳德星　（D）天鹅座61双星

【答案】
DCDAA  BBAAC  ABCDB  DCCAB  CBBAC  CCCBD

2018CNAO天文奥赛决赛试题
浙江绍兴 2018年5月5日 闭卷

Ⅰ、选择题
低年组答1～10题，高年组答4～13题。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）填在题号后的括弧里。不会做的题目不选。每道题答对得4分，答错或多选得-4分，不选得0分。

1、（　　）（仅低年组）下列四组行星中，此时角距离最近的是　　　。
（A）水星和金星　（B）金星和木星
（C）火星和木星　（D）火星和土星

2、（　　）（仅低年组）在南半球中纬度地区观测，现在是恒星时7h，已知某恒星再经过2h30m后上中天，请问该恒星的赤经为　　　。
（A）0h30m　（B）3h30
（C）9h30m　（D）6h30m

3、（　　）（仅低年组）暗物质粒子探测器　　　基于在轨运行的前530天共采集了约28亿个高能宇宙射线，成功获取了目前国际上精度最高的TeV电子宇宙射线探测结果。
（A）悟空　　　  （B）ALMA
（C）南极AST-3　（D）Gaia

4、（　　）今天我们可以观测到　　　。
（A）四月天琴座流星雨
（B）宝瓶座η流星雨
（C）船尾座π流星雨
（D）英仙座流星雨

5、（　　）一般来说，形成稳定恒星的质量上限大约是150个太阳质量，那么形成稳定恒星的质量下限是　　　个太阳质量。
（A）0.01　（B）0.08
（C）0.14　（D）0.51

6、（　　）以下哪个深空天体在天球上离天津四最近？
（A）M35　（B）NGC7000
（C）M27　（D）NGC7293

7、（　　）下列年份，哪一年会发生日全食（包括全环食），且全食带中心点距离我国最近？
（A）2020年　（B）2021年
（C）2022年　（D）2023年

8、（　　）以下梅西叶天体中距离我们最远的是　　　。
（A）M13　  （B）M42
（C）M104　（D）M78

9、（　　）小猪佩奇很喜欢玩踩泥巴的游戏，它在地球上的最高纪录是可以让泥巴飞1m高。一天，它来到了一颗材质与地球相似的陌生星球旅行，又玩起了踩泥巴的游戏。只见它用力一踩，泥巴直冲云霄，刚好飞离星球，再也没有回来。那么这颗星球的质量约为　　　。
（A）3.7×10¹⁴kg　（B）3.6×10¹⁸kg
（C）22×10¹⁹kg　 （D）8.5×10²⁴kg

10、（　　）一颗红巨星的温度为2500K，半径是太阳的100倍，距离10pc，已知该红巨星在可见光波段（400nm≤λ≤700nm）的辐射能量占总光度L的3.3%，假如一个100W灯泡发出总辐射能量的5%在可见光波段，灯泡在　　　的距离上，肉眼看起来和红巨星一样亮。
（A）1.8km　（B）7km
（C）10km　 （D）18km

11、（　　）（仅高年组）以下说法不正确的是　　　。
（A）银河系以较差自转的方式自转，越靠近中心，旋转一周的时间越短。
（B）太阳系位于直径约为10万光年的银河系的银盘上，距离中心大约25万光年。
（C）1923年，埃德温·哈勃通过测定M31内造父变星的光度并计算出距离，证明了M31是河外星系。
（D）球状星团大多分布在银盘上，疏散星团主要分布在银晕中。

12、（　　）（仅高年组）已知一颗恒星的光度是太阳的4倍，从地球上探测到这颗恒星的流量密度为3.05×10^-14W/m²，则这颗恒星到地球的距离约为　　　。
（A）4×10¹⁵m　（B）1×10¹⁸m
（C）6×10¹⁹m　（D）8×10²⁴m

13、（　　）（仅高年组）已知当前的宇宙背景辐射温度为273K，那么红移为5的地方的宇宙背景辐射温度约为　　　。
（A）273 K　  （B）1092 K
（C）1365 K　（D）1638 K

Ⅱ、简答题
每题15分，只写公式或只给出最后答案的均不能得满分。低年组答14～17题，高年组答15～18题。

14、（低年组）古刹与月牙

　　图1是一位叫杨勇的天文摄影师拍摄的一张照片，某座山上的古刹与一轮金钩状的月牙叠在一起。为了方便大家解题，把照片的黑色背景替换成了灰色。已知此时月亮视直径为30′，该古刹高34m，箭头所指处为该古刹所修建的山顶平台，那么：
（1）试求摄影师距离古刹多远？
（2）假设摄影师使用的相机某品牌APS-C画幅的相机，传感器尺寸为23.6×15.6mm，拍到的这张照片没有进行裁剪，试问摄影师所使用的镜头焦距为多少？
（3）这张照片拍摄于2017年4月28日20:40，查阅星图软件可知此时从摄影机位看月亮中心的地平高度为4.5°。已知该摄影机位海拔50m，试问该古刹所在的山顶平台海拔高度为多少？

15、（低年组和高年组）月全食
　　2018年1月31日，地球上的很多地区都观测到了一次月全食天象。这次月全食的本影食分和半影食分分别为1.3和2.3，其他相关信息请自行回忆。同时月球上的一位观测者欣赏到了一次日食。如果它一直待在某个位置，那么他可能观测到日食最长能持续多久？

16、（低年组和高年组）食双星
　　已知食双星系统中，两个天体相互环绕的轨道倾角为90度，主星视星等为1等，伴星视星等为2等，主星半径是伴星的2倍。请给出两个天体完成一次相互绕转，系统视星等的变化情况。

17、（低年组和高年组）地球的兄弟
　　地球也许存在一个不轻易路面的兄弟。假设存在一颗与地球类似的行星，同样运行于地球的公转轨道上，只是当地球位于近日点时，这颗行星正位于轨道的远日点。估算从地球上观察，这颗行星东大距和西大距的日期，以及大距时行星与太阳的距角。表1为2018年二十四节气的时刻（北京时间）。

18、（高年组）霍金辐射
　　在本题中，你会一步一步地推导黑洞的霍金辐射表达式。在这里，黑洞的模型为没有自旋、不带电荷的史瓦西黑洞；由于严格的计算需要用到量子场论的知识，在一些细节上你只需要正确估计量级。
（1）请写出质量为M的史瓦西黑洞的视界面半径r_s ；如果你不会，你可以从牛顿力学出发，计算质点M在逃逸速度为光度c时对应的半径。
（2）考虑量子效应后，理论上光子可以从这一黑洞中逃逸出来，我们认为这时光子的波长λ应与黑洞视界面的典型尺度相当。光子的温度可以表示为T=E/k_B，其中k_B为玻尔兹曼常数，E为 光子的能量。则光子的温度是多少？
（3）假设黑洞以上方式辐射光子，则黑洞辐射的功率是多少？
（4）黑洞的寿命τ和黑洞初始质量M₀的几次方成正比？

Ⅲ、笔试观测

　　下图是某地北京时间2017年12月30日3时16分所见星空。图中同心圆为等地平高度圈，间隔30°。星图中心位置为天顶。仔细观察并完成如下题目：

19、观测地地理纬度：　　　。

20、观测地地理经度：　　　（填写选项对应字母）。
（A）84°E　  （B）120°E
（C）156°E　（D）192°E

21、依次写出图中5个圈中最亮恒星的名称：（填写选项对应字母）
1.　　　　2.　　　　3.　　　　　4.　　　　　5.　　　。
（A）室女座α　（B）天琴座α
（C）白羊座α　（D）天龙座α
（E）金牛座α　 （F）金牛座β
（G）仙后座α　（H）狮子座α
（I）  狮子座β　 （J）玉夫座α
（K）长蛇座α　 （L）仙女座α
（M）猎户座α　（N）猎户座β
（O）大犬座α　（P）大犬座β
（Q）双子座α　（R）双子座β

22、下列哪两个梅西叶天体不在星图中：　　　（填写选项对应字母）。
（A）M1　  （B）M13　（C）M31
（D）M42　（E）M44　（F）M45
（G）M57　（H）M81　（I）M101

23、用符号◎在图中标出月球的具体位置，符号大小需与示例相同。

2018CNAO天文奥赛决赛答案

Ⅰ、选择题

DCABB  BDCAC  DCD

Ⅱ、简答题

14、（低年组）古刹与月牙

　　解：（1）用尺子测量，月亮直径为7.6cm，古刹高45cm（具体数据取决于印刷出来的大小，但比例一定）。
　　月亮视半径为30′。故古刹视高度为(30/7.6)×4.5=17.76′。已知古刹实际高度为34m，故距离L为34/sin17.76′=6.58km。

　　（2）用尺子测量，照片宽边长为24.6cm，对应的视角为：(30/7.6)×24.6=97.1′=5826″。
　　根据底片比例尺，可得：(206265″/f)×15.6mm=5826″，式中，f即为镜头焦距。所以，f=552mm。

　　（3）可以通过辅助线标出月亮中心，再用尺子测量，月亮中心到山顶平台的距离为4.6cm，故山顶平台相对于月亮中心的地平高度低了(30/7.6)×4.6=18.15′=0.3°。故山顶平台相对于摄影机位的仰角为：4.5°-0.3°=4.2°。

　　结合第（1）问，山顶平台相对于摄影机位的相对高度h=L×sin4.2°=482m。故其海拔高度为482m+50m=532m。

　　根据计算方法不同，允许有±10m的误差。

15、（低年组和高年组）月全食

　　解：首先通过地球和太阳的大小计算地球本影长度：x/(1.5×10⁸+x)=12756/1392000，x=1387332km。

　　本次月食期间月球位于近地点附近，距离地球大约36万千米。那么36万千米处地球本影大小为9446km，大约是月球直径的2.7倍。

　　本次月食的本影时分为1.3，因此月球进入本影最深处距离地影边缘 3475×1.3=4517km。

　　接下来计算半影的范围，如果月面的某个位置进入地球半影，意味着那里能观测到日偏食。所以观测到日食的初亏到复圆要包含半影月食的过程。3475×2.3=7993km，因此半影直径约为1.6万千米。

　　月球公转周期为27.32天，地月平均距离是38万千米，根据开普勒第二定律可以近似计算出月球在近地点的公转速度为9.22万千米/天。所以，1.6万千米/9.22（万千米/天）≈4.16小时。

16、（低年组和高年组）食双星

　　解：设F₁为主星流量，F₂为伴星流量，F 为系统流量。r₁为主星半径，r₂为伴星半径。m₁为主星视星等，m₂为伴星视星等，m为系统视星等。

　　根据视星等的定义，所以，即F₂=10^-0.4F₁。

　　当不发生掩星时，F=F₁+F₂=F₁(1+10^-0.4)=1.398F₁，

　　此时-0.36，即m=0.64等。

　　当主星掩伴星时，F ′=F₁，所以m′=m₁=1等。

　　当伴星掩主星时，F₁(1+10^-0.4-0.25)=1.148F₁,

　　此时-0.15，即m″=0.85等。

　　综上，系统视星等的变化为0.64等 → 1等 → 0.64等 → 0.85等 → 0.64等 → 1等 → 0.64等 → 0.85等 → ……，如此反复。

17、（低年组和高年组）地球的兄弟

　　解：如图，S为太阳。P为地球轨道近日点,A为远日点。

　　设E为地球，E′为行星，则从地球过近日点时刻起，E自P点、E′自A点沿轨道运动。角ESE′自180°持续减小，直至到达SE′=SE的位置，图中E₀、E₁表示，以后角ESE′开始增加。因此，E₀是东大距所处位置。

　　同理可证，当地球到达E₁点时，行星到达E₀点，角ESE′极小，从地球上观察到行星西大距。

　　每年1月4日前后地球过近日点。1/4地球轨道周期=91.3日，即东大距发生于4月5.3日，西大距发生于10月4.7日。

　　由节气日太阳地心黄经计算日心黄经。

内插得E₀的日黄经：0.13/15.29×15+195=195.1275。

E₁的日心黄经：11.29/15.27×15+0=11.0904。

故：角E₀SE₁=175.9629。

大距时的距角SE₀E₁=SE₁E₀=2.018度。

18、（高年组）霍金辐射

　　解：（1）黑洞的史瓦西半径为：，从牛顿力学出发进行求解也可以得出一样的结果，在这里不进行赘述。

　　（2）光子的能量可以表示为：，故光子的温度为：。

　　（3）黑洞的表面积为 ：。

　　黑洞的辐射方式可以看作黑体辐射，故黑洞辐射功率为：。

　　（4）根据质能方程，黑洞的总能量为：E(t)=M(t)c²≡M₀c²·α(t)，其中α(t)=M(t)/M₀为无量纲量。单位时间内，黑洞质量的损失率：。

　　故黑洞的寿命为：。

　　即黑洞的寿命τ和黑洞初始质量M₀的三次方成正比。

Ⅲ、笔试观测

19、24。

20、A。

21、（1）K  （2）I   （3）M  （4）Q  （5）L。

22、B、G。

23、

全国中学生天文奥赛组委会拥有最终解释权。
北京天文馆 / 全国中学生天文奥赛组委会

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