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

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

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

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

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

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

第一部分 天文热点

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

第二部分 基础知识

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

第三部分 观测与应用

Ⅰ. 日食预报图

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

2023年10月14日日环食

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

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

II. 活动星图

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

图2-1 某同学的活动星图，正预测观测当晚的星空状况。

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

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

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

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

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

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

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

III. 预报分析

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

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

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

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

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

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

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

IV. 环状星云

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

图4-1 爱好者拍摄的环状星云M57的光学照片。

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

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

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

42. 已知中央星所在区域的总选消光比𝑅_𝐵−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𝑀_𝑉=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（𝑚_𝑝是质子质量）？（　　）

47. 根据位力定理，这团气体的温度为？（　　）

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

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

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

第一部分 天文热点

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

第二部分 基础知识

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

第三部分 观测与应用

I. 活动星图

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

图1-1 某同学的活动星图，正预测观测当晚的星空状况。

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

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

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

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

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

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

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

II. 预报分析

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

III. 斯特龙根球

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

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

37. 定义复合率𝑟=𝑛_𝑒𝑛_𝑝𝛼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=𝑛_𝑒²𝑥²𝛼 　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𝑇_𝑒有关，𝛼≈2.6×10^-13×(10⁴𝐾/𝑇_𝑒)^0.85(𝑐𝑚³/𝑠)。现取𝑇_𝑒≈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Ω_M=0.32和Ω_b=0.049。同样假设宇宙中只有氢元素，则可观测宇宙内的氢原子个数约为？（　　）
A. 2×10⁷⁸　　B. 9×10⁷⁹
C. 6×10⁸⁰　　D. 3×10⁸²

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

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

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

A.

B.

C.

D.

IV. K2-415b

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

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

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

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

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

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

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

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

参考答案（高年组）

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

• 2023广东省赛暨2024CNAO广东赛区试题（答案）

• 2022广东省赛暨2023CNAO广东赛区试题（答案）

• 2021广东省赛暨2022CNAO广东赛区试题（答案）

• 2020广东省中学生天文知识竞赛、复赛试题（答案）

• 2019广东省赛暨2020CNAO广东赛区试题（答案）

2020年广东省中小学生天文知识竞赛试题（低年组）

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、考试过程中不得切出考试页面，否则平台将自动收卷。
6、比赛结果在广东天文学会网站和微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

1. 我国首个自主发射的火星探测器“天问一号”计划于何时入轨火星？（　　）
A. 2020年12月底左右
B. 2021年2月底左右
C. 2021年5月中左右
D. 2022年7月底左右

2. 我国嫦娥五号探测器在2020年何时发射升空？（　　）
A. 12月24日　　B. 12月7日
C. 11月24日　　D. 11月28日

3. 2020年的诺贝尔物理学奖分别颁发给罗杰·彭罗斯、莱因哈特·根策尔和安德烈娅·盖兹。其中彭罗斯获奖的理由是“发现黑洞形成是广义相对论的一个预言”，那根策尔和盖兹获奖的理由是？（　　）
A. 发现银河系中心的超大质量致密天体
B. 发现第一颗环绕类太阳恒星运动的系外行星
C. 验证了引力波的存在
D. 发现了一种测量宇宙大尺度结构的探针

4. 以下哪所高校在2020年正式成立天文系？（　　）
A. 香港科技大学
B. 贵州大学
C. 中山大学
D. 广州大学

5. 2020年7月，一颗“黑马”彗星亮度达到2等以上，吸引了很多爱好者拍摄。这颗彗星是？（　　）
A. C/2019 Y4 (ATLAS)
B. C/2020 F8 (SWAN)
C. C/2020 F3 (NEOWISE)
D. C/2019 U6 (Lemmon)

6. 关于2020年6月21日的日环食，下列哪个地点位于环食带之外？（　　）
A. 纳木错　　　B. 武汉
C. 厦门　　　　D. 泸州

7. 2020年4月24日是我国首个人造卫星“东方红一号”成功发射_______周年。（　　）
A. 40　B. 50　C. 60　D. 70

8. 北京时间2020年10月21日，OSIRIS-Rex（冥王号）探测器对小行星_______进行了首次采样。（　　）
A. 龙宫　　　　B. 贝努
C. 糸川　　　　D. 灶神星

9. 2019年年底，一颗本来位列全天前20亮星的恒星亮度持续下降，甚至一度跌出前20亮星排名。2020年年初，它的亮度又恢复了。这颗恒星是？（　　）
A. 参宿四　　　B. 参宿七
C. 毕宿五　　　D. 北河二

10. 以下哪个天象在2020年11月出现？（　　）
A. 水星西大距　B. 木星冲
C. 金星东大距　D. 土星合木星

Part 2. 基础知识

Ⅰ. 请回答以下10道独立的小题。

11. 地方平太阳时12时，当地的太阳时角读数（　　）
A. 大于0时
B. 小于0时
C. 正好0时
D. 上述三个选项都有可能

12. 环状星云的中心有一颗？（　　）
A. 中子星　　　B. 红巨星
C. 白矮星　　　D. 黑矮星

13. 一位在珠三角的同学在他生日那天的北京时间22:00看到北落师门上中天，这位同学最可能在哪月生日？（　　）
A. 1月　B. 4月　C. 7月　D. 10月

14. 狮子座β的中文名叫？（　　）
A. 轩辕十二　　B. 贯索一
C. 五帝座一　　D. 王良四

15. 用一台25.4厘米口径的牛顿式反射望远和市面常见的天文CMOS/单反，在极限星等2.5等左右的城市里进行天文摄影。下列情况中最不可能的是？（　　）
A. 拍到火星的两颗卫星
B. 拍到参宿四表面的星斑
C. 拍到国际空间站
D. 拍到土卫六

16. 超新星SN 1006是在哪一年爆发的？（　　）
A. 公元1006年
B. 公元1054年
C. 公元1987年
D. 公元2010年

17. 夏威夷的莫纳克亚山是天文学的“圣地”之一。以下哪个望远镜不是架设在莫纳克亚山上？（　　）
A. 凯克望远镜 I/II
B. 甚大望远镜
C. 昴星团望远镜
D. 双子望远镜（北）

18. 在天王星的中纬地区，出现“昼夜变化”现象的主要原因是？（　　）
A. 天王星自转　B. 天王星进动
C. 天王星公转　D. 天卫一公转

19. 下列四个天体中，地表平均温度最高的是？（　　）
A. 月球　　　　B. 水星
C. 金星　　　　D. 谷神星

20. 一台折反射望远镜物镜口径200mm，焦距2800mm，目镜焦距20mm，它现在的放大率是？（　　）
A. 140倍　　　B. 200倍
C. 14倍　　　  D. 10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。每个备选答案在本部分中最多使用1次。

①光球层；②色球层；③日球层；④差旋层；⑤电离层；⑥对流层；⑦辐射层；⑧太阳风顶

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

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 日常观测

　　某天文社的成员们准备组织一次流星雨观测，观测日期定在流星雨极大前后两天内。社团干部准备让社员们在上半夜观测时辨认天空中的亮星与主要星座，并印发了图1-A的星图供社员们实时对照。星图对应的是北京时间11:30 AM观测地的星空，此时观测地已入夜。请结合上述信息回答26-31小题。

图1-A 北京时间11:30 AM观测地的星空

26. 星图中的哪颗亮星是行星？（　　）
A. A星　B. B星　C. C星　D. D星

27. 星图中虚线框框选的区域主要属于？（　　）
A. 海豚座　　　B. 仙后座
C. 白羊座　　　D. 巨蟹座

28. 社团组织观测的流星雨最可能是？（　　）
A. 双子座流星雨
B. 英仙座流星雨
C. 宝瓶座η流星雨
D. 白昼白羊座流星雨

29. 社团所选的观测点最可能是下面哪一项？（　　）
A. 伦敦（东经0.1度，北纬51.3度）
B. 吉布提（东经42.2度，北纬11.1度）
C. 阿鲁巴（西经70度，北纬12.3度）
D. 火奴鲁鲁（西经157.9度，北纬21.3度）

30. 观测点当晚下半夜，社员们不能观测到下列哪个天体？（　　）
A. M44　B. M57　C. M81　D. M45

31. 在该地观测流星雨时，以下哪项没必要做？（　　）
A. 准备好红光照明灯具，避免在观测场地用白光照明
B. 禁止在观测场地奔跑嬉戏
C. 不要在进行标准观测的同学附近大声聊天
D. 穿好秋裤和厚衣服，做好御寒措施

Ⅱ. 火星探测
请根据下面的科普文章与你所知道的信息，回答32-38小题。

　　十七世纪，望远镜问世。但在此后的三百多年里，人类主要借助火星冲（日地火近似呈一条直线）这样的“自然窗口”才能更清楚地看到火星表面形貌。在每26个月一次的火星冲附近，火星可以达到离地球最近的位置，许多火星表面地图，都是天文学家们基于火星冲时期的观测绘制的。
　　1840年，德国天文学家约翰·海因里希·冯·马德勒和威廉·比尔发布了第一张完整的火星地图，这也是第一张用经纬度标注地球以外行星的地图：火星的0度经线被定义在小型撞击坑艾利-0所在之处。
　　此后三十年间，也有各种版本的火星地图陆续问世，但最终一统江湖的，还是时任意大利布雷拉天文台台长的乔凡尼·斯基亚帕雷利基于1877年火星大冲时期的观测绘制的火星地图。地图中使用的诸多火星典型地貌命名被后人广泛采纳，沿用至今。
　　似乎一切都在向着越来越好的方向发展，彼时的人类虽然装备有限，但依然在一点一点增进对火星的了解。只是，谁也不知道为啥这路走着走着就走歪了。
　　从彼时的权威人士乔凡尼·斯基亚帕雷利开始，一些天文学家认为自己通过望远镜在火星表面看到了越来越多“线性沟槽”。在此后的近百年里，人们开始相信火星表面确实“阡陌交通、沟壑纵横”，这些“沟槽”是火星人为灌溉而建造的“运河”。
　　于是，这些压根不存在的“火星沟槽”又让人们与火星表面的真实形貌渐行渐远，也让“火星运河”和“火星人”的错误观念一度深入人心。有机会蒙酱再和大家展开聊聊这段“火星运河荒唐史”。
　　直到探测器时代来临，这些迷雾才终于被无可争议的观测事实所拨开。而我们的故事，就是从这里开始的。
　　如果说望远镜的发明“升级”了人类的肉眼，那探测器的登场则为人类的凡胎插上了翅膀。
　　和“想要近距离看清火星”的望远镜时代相似，想要“近距离探测火星”，依然需要等待每26个月一次的“窗口期”，只不过，这次的窗口期从“火星冲”这样“距离上的最近”（观测窗口），变为了让探测器最节省燃料的“能量上的最近”（发射窗口）。

　　每当火星相对于太阳的位置领先于地球44度角左右的时候，从地球发射的探测器经过一个椭圆轨道（也就是“地火转移轨道”）后刚好会在几个月后与火星自然相遇，这样的时机每26个月出现一次。改编自：NASA

　　在1964年的火星发射窗口里，NASA一口气先后发射了孪生机水手3号和4号。11月5日发射的水手3号，在发射阶段就遇到了一箩筐问题：探测器没能完全从头锥中弹出、太阳能板没能展开、电池耗尽……最终发射失败。
　　但正是这些问题的发现为弟弟水手4号走向人生巅峰铺平了道路。仅仅在23天后的11月28日，修复了所有已知问题的水手4号顺利发射，又在8个月后成为了人类第一个飞掠火星并传回火星照片的探测器。
　　水手4号共拍摄并传回了22张火星南半球的照片，让人类第一次近距离看到了火星表面的样子。它还对火星大气、磁场和空间环境做了初步探测。水手4号的探测结果基本打破了人类对“火星人”的幻想：相比于地球，火星大气稀薄，表面像月球那样撞击坑遍布。这里荒凉而沉寂，没有发现任何支持火星人这样的复杂智慧生命存在的证据。

（节选自《火星探测六十年：一切过往，皆为序章》，作者haibaraemily）

32. 世界多个航天机构趁着今年的发射窗口发射了火星探测器，这不包括以下哪个国家或机构的探测器？（　　）
A. 中国　　　B. 美国
C. 阿联酋　　D. 欧洲航天局

33. 之所以说2020年是火星探测器的发射窗口，是因为？（　　）
A. 2020年出现火星冲，冲日前后火星离地球很近，探测器飞行距离短，更省燃料也更快到达
B. 2020年的某一段时间，火星相对太阳的位置将适当超前于地球，使探测器能以相对节省燃料的轨道飞抵火星
C. 2020年火星过远日点，火星到地球的距离比平常更近
D. 2020年火星、地球和太阳的相对位置可让探测器途中通过引力弹弓效应加速，更快地到达火星

34. 火星冲和火星发射窗口都是约26个月出现一次，这个周期刚好是？（　　）
A. 火星和地球的会合周期
B. 火星的公转周期
C. 火星和探测器的会合周期
D. 地球和探测器的会合周期

35. 文中提到，天问一号等探测器会以椭圆轨道飞行至火星轨道上。第四届万维望远镜宇宙漫游制作大赛获奖作品《卫星的变轨》也简单地描述了这一变轨的过程。以下哪个天体位于这条椭圆转移轨道的一个焦点上？（　　）
A. 太阳
B. 火星
C. 地球
D. 以上答案皆不正确

36. 上述椭圆轨道的周期约为？（　　）
A. 1.8年　　　B. 1.4年
C. 0.7年　　　D. 0.5年

37. 下列说法中最不准确的一项是？（　　）
A. 如果不考虑成本和操作难度，理论上任何时刻都有合适的轨道让火星探测器到达火星
B. 我们可以让飞行器以双曲线轨道前往火星
C. 文中提到的地火转移轨道是飞行时间最短的轨道方案之一
D. 沿文中的转移轨道到达火星轨道的探测器，需要经过速度调整才能被火星俘获

38. 近年的火星探测为我们带来了很多关于火星的新认知，行星科学家们甚至还发现，火星地表下很可能还存在液态水。上述发现是基于分析哪个火星探测器的数据得到的？（　　）
A. 好奇号　　B. 机遇号
C. 天问一号　D. 火星快车

Ⅲ. 伽利略卫星

　　某天文社的社员打算以《利用伽利略卫星测定木星质量》为题开展研究性学习。他们通过观测木星伽利略卫星的运动，以及根据星历表确定木星的距离，估算木星的质量。图3-A是他们的部分观测记录。我们假设卫星均以圆轨道绕木星公转，根据观测记录，回答39-44小题。

图3-A 某天文社社员对木星及伽利略卫星的观测记录，图中的时间均为北京时间，观测点位于珠三角地区。字母I、E、G、C 分别代表木卫一、二、三、四。图片上方为北，右方为西。

39. 这四颗卫星中，没有与其它伽利略卫星处于轨道共振状态的是？（　　）
A. 木卫一　　　B. 木卫二
C. 木卫三　　　D. 木卫四

40. Day 11晚上21:00左右，地球、木卫三和地球之间的位置关系最接近以下哪项？（向左为东）（　　）

41. 社员们观测到木卫三在Day 10的0:00左右和木星的西边缘几乎重合，同一天4:00左右和木星的东边缘几乎重合。由该观测结果可估算出木卫三的轨道周期接近？（　　）
A. 22小时　 　B. 43小时
C. 172小时　  D. 194小时

42. 在观测木卫前，社员们还进行了视场测定。他们在关闭跟踪的状态下，观测到一颗天赤道附近的恒星用了35秒从视场中心运行到视场边缘。此时望远镜的观测视场直径为？（　　）
A. 35角秒　　B. 280角秒
C. 525角秒　 D. 1050角秒

43. 在Day 11晚上21:00，木卫三与木星中心的角距离占视场直径的1/4。又由星历表得知木星当天与地球的距离约5.6AU，木卫三的轨道半径约？（　　）
A. 2.85×10⁵km
B. 5.04×10⁶km
C. 1.07×10⁶km
D. 2.15×10⁶km

44. 木卫三的轨道周期𝑇，轨道半径𝑅，木星质量𝑀之间的定量关系为（使用国际单位制）？（　　）
A. 𝑀 = 𝑅³/𝑇²
B. 𝑀 = 4𝜋²𝑅³/𝐺𝑇²
C. 𝑀 = 4𝜋𝑅²/𝐺𝑇³
D. 𝑀 = 16𝜋𝑅²/𝐺𝑇⁴

Ⅳ. 大科学装置

　　位于未知星球上的社长通过长期观察发现，原来他一开始醒来的遗迹建筑本身，就是一个巨大的天文测量工具。
　　建筑整体沿正南正北方向建造，中间是一条贯穿南北的平整的大道，最南端建有一座高塔，塔顶是一座只有一堵墙的祭坛。祭坛的墙朝向南方，开有一个左右宽，上下窄的长方形的透光孔，长方形所在平面垂直于南北方向。每天太阳上中天时，阳光会通过这个孔，在大道上照出一个长方形的光斑。大道上有12条用黑曜石砖铺成的标示线，它们的分布并不均匀。从光斑落在离塔最远的一条黑曜石线起算，太阳黄经每改变30°，光斑都会精准地落到另一条黑曜石线上，而且光斑只会在离塔最远和最近的黑曜石线之间移动。
　　通过三角测量，社长估算出塔顶的长方形透光孔高度约160米，最远的黑曜石线离透光孔正下方约108米，最近的黑曜石线离透光孔正下方约34米。
　　请根据以上信息回答45-50小题。

45. 高塔、大道和黑曜石线构成的装置最可能是？（　　）
A. 赤道式日晷　B. 圭表
C. 经纬仪　　　D. 墙仪

46. 根据故事背景，黑曜石条线均落在高塔的北边，这说明遗迹位于星球的？（　　）
A. 北回归线以北
B. 北回归线以南，赤道以北
C. 南回归线以北，赤道以南
D. 南回归线以南

47. 当方形光斑照到离高塔最远的黑曜石线上时，那天接近星球上的？（　　）
A. 夏至　B. 立冬　C. 冬至　D. 立春

48. 社长所在行星的黄赤夹角约？（　　）
A. 12°　B. 17°　C. 23°　D. 30°

49. 春分和秋分对应的黑曜石线离夏至对应的黑曜石线距离约？（　　）
A. 92米　B. 68米　C. 37米　D. 34米

50. 下列观点中最不准确的一项是？（　　）
A. 长时间来看，行星进动带来的测量误差可以忽略
B. 遗迹所在地的约在北纬23°地区
C. 该星球能出现极昼和极夜现象的地区的纬度范围比地球的窄
D. 该装置也可用于粗测上中天天体的地平高度

参考答案（低年组）

1-10. BCADC BBBAA

11. D。我们日常用的平太阳时每天长度恒定。但真太阳时受黄赤夹角和公转轨道非正圆两个因素影响，每天长度不一样。真太阳上中天时，时角为零，真太阳时为12时，但平太阳时可能会早于或晚于12时。

12. C

13. 北落师门是秋季的亮星，可判断最佳答案是D。

14. C。五帝座一、大角星和角宿一组成著名的春季大三角，是我们辨认星空的起点之一。

15. B。参宿四的星斑大小远小于望远镜的分辨率，哑铃星云中心的白矮星在14等左右，拍摄星云的过程中用10英寸（25.4厘米）口径的望远镜拍摄星云的时候完全有可能拍到白矮星。

16. A。超新星的命名规则：SN（Supernova）+ 爆发年份。

17. B

18. C。天王星黄赤夹角达97.8°，几乎“躺着”绕太阳公转，极昼和极夜区覆盖行星表面大部分区域。其昼夜变化由公转主导。

19. C。金星有着非常浓厚的以二氧化碳为主要成分的大气，表面温度可达470摄氏度以上，昼夜温差可以忽略。离太阳最近的火星白昼温度可达430摄氏度，夜间温度降至零下180摄氏度左右。最佳选项是金星。

20. A

21-25. CBDAC 差旋层位于辐射层和对流层之间的过渡区，往内的辐射层有着较均一的自转速度，往外的对流层则呈现较差自转，即赤道地区自转较快，随着纬度增高自转变慢。天文学家认为差旋层和太阳磁场有着非常密切的关系。

26. 由冬季六边形可推知D位于秋季星座的片区，这里应该没有亮星，且D刚好在黄道星座内，可推知D是行星。

27. C

28. 冬季极大的流星雨选项里只有A。

29. C。双子座流星雨极大在12月13-14日前后，由经验可知在冬至日前后地方时子夜时分，作为季节特征的冬季六边形接近上中天，13-14号出现类似的星空比冬至日晚40分钟左右。由六边形到子午线的距离大致判断出星图观测时间应该在当地子夜前1-2小时左右（10点-11点左右），对应北京时间11:30 AM，观测点经度应与东经120°相差180°再往西一点，即西经60°再稍偏西。结合北极星的高度，可排除AD，得出答案C；亦可根据时差（15°对应1小时）排除答案D，得C。

30. B。M57位于天琴座（夏季星座），当天很难看到，只在日落后一小段时间出现在天空。

31. D。根据实际情况安排观测计划和道具。观测点在热带地区。

32. D。Mars 2020已经多次在火星发射窗口前宣布推迟。

33. B。文中已提到，要通过相对节省燃料的霍曼轨道达到火星，在地球轨道上变轨时地球（航天器）与火星之间的夹角要在44°左右，满足这个条件时就是火星探测器的发射窗口。

34. A。火星、地球和太阳两次回到相近的相对位置的时间间隔，称为火星和地球的会合周期。

35. A。脱离的地球引力控制的飞行器在飞往火星的过程中将受太阳引力影响，以椭圆轨道绕太阳运动。根据开普勒第一定律，太阳在轨道的焦点上。

36. B。这条轨道远日点在火星轨道上，近日点在地球轨道上，已知地球轨道半径和火星轨道半径约为1AU和1.5AU，转移轨道的半长轴𝑎=1AU+1.5AU/2=1.25AU。由开普勒第三定律可得上述轨道的周期：

从地球轨道到火星轨道要飞行半个轨道周期，所以飞行时间𝑡=𝑇/2=0.7𝑦𝑟

37. C。只要转移轨道和火星轨道相交，理论上就能到达火星，不考虑燃料和技术难度，高速以直线奔赴火星也是可以的。霍曼轨道是一种相对省燃料的方案，但不省时间。

38. D

39. D。轨道共振是这些卫星的轨道周期成整数比的关系，木卫一，木卫二，木卫三处于1:2:4的轨道共振当中，该比值即它们绕木公转的周期比。本题考察对伽利略卫星背景知识的了解的广度。

40. 由图中可看出，木卫三（G）在Day 11晚上21:00-22:00没有明显移动，前后两天的观察中，一小时内木卫三的位置都有明显变化，同时前后两天木卫三与木星的角距离先增大，后减少，Day 11 21:00-22:00左右到达最远。可知这是木卫三到轨道在视平面上投影的最远端，此时木卫三与木星的连线近似垂直于视线方向，而且由图可知木星在木卫三西边。答案选A。

41. Day 10的0:00木卫三正相对木星自西向东运动，它与木星圆面中心的连线平行于视线方向时，时间应接近它接触木星圆面西端和东端时刻的中点，即Day 10的2:00左右。从上述时刻运行到木星东边离木星最远点（Day 11 21:30左右），需要约1/4个周期。21.5h+22h/(1/4)=174h。最佳答案为C。

42. D。这是一种测量望远镜视场的常用方法。恒星周日视运动主要是由于地球自转导致的，地球24小时转360°，所以1小时转15°，1分钟转15′，1秒钟转15″。天赤道附近的恒星单位时间内的角位移恰好也是这个值。所以根据恒星从视场中心运动到边缘的时间就能算出视场大小。望远镜视场直径=35秒×15″/秒×2=1050″。

43. C。当天木星和木卫三的角距离为1050″/4=262.5″≈1.27×10^-3rad。由40小题的几何位置可知此时的角距离对应了轨道的角半径。所以轨道的物理半径约为𝑟=1.27×10^-3rad×5.6AU ≈1.07×10⁶km。

44. 国际单位制下，开普勒第三定律的形式为：

可推得答案B。也可根据圆周运动的规律推导。

45. B。根据描述，该仪器的结构和工作方式如图所示。该仪器是一个圭表。

现实中的圭表

46. A。正午日影一直指北，证明太阳直射点一直位于观测点南方。由地理常识可知太阳直射点最北可到北回归线，说明观测点在北回归线以北。

47. C。太阳高度角越大，影子越短。高塔的结构使得光斑只有在接近正午时才会照到黑曜石线上，北回归线以北地区正午太阳高度角在夏至最大，冬至最小。所以那天接近冬至。

48. 光孔的高度h，光斑到光孔的水平距离L，以及太阳高度角θ有如下关系：

𝐿 = ℎ/ tan 𝜃

　　由题目信息可知夏至日光斑的水平距离为34米，冬至日光斑的水平距离为108米，光孔高度160米。这两天的正午太阳高度角分别为：
56°。

　　设黄赤夹角为𝜀，当地纬度为𝜑，夏至的冬至的正午太阳高度角分别为𝜃_夏 = 90° − 𝜑 + 𝜀和𝜃_冬 = 90° − 𝜑 − 𝜀。所以𝜑 = 90° − (𝜃_夏 + 𝜃_冬)/2，𝜀 = (𝜃_夏 − 𝜃_冬)/2。解得𝜑 = 23°，𝜑 = 𝜀 =11°。最佳答案是A。

49. D。春秋二分太阳位于天赤道，此时太阳正午地平高度𝜃=90°−𝜑=67°。所以𝐿=160/tan67°≈68米。和夏至日光斑所在的位置距离为68米-34米=34米。

50. 经过上面的计算，可知B正确。该星球黄赤夹角比地球的小，所以C正确。该表到塔的水平距离，光孔中露出的天区的地平高度会发生变化，方位大致保持正南正北，故D也准确。A选项描述含糊。长期看，行星进动会导致黄赤交点产生显著变化，北天极相对恒星背景也会有位移，这对天文测量当然会有严重的影响；但要注意一点，进动不会显著影响北天极在当地出现的方位和地平高度，我们依然可以利用该仪器测定当时的春分、秋分、冬至和夏至等节气的出现时刻。综合而言，A最不准确。

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2020年广东省中小学生天文知识竞赛试题（高年组）

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、考试过程中不得切出考试页面，否则平台将自动收卷。
6、比赛结果在广东天文学会网站和微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

1. 我国首个自主发射的火星探测器“天问一号”计划于何时入轨火星？（　　）
A. 2020年12月底左右
B. 2021年2月底左右
C. 2021年5月中左右
D. 2022年7月底左右

2. 2020年的诺贝尔物理学奖分别颁发给罗杰·彭罗斯、莱因哈特·根策尔和安德烈娅·盖兹。其中彭罗斯获奖的理由是“发现黑洞形成是广义相对论的一个预言”，那根策尔和盖兹获奖的理由是？（　　）
A. 发现银河系中心的超大质量致密天体
B. 发现第一颗环绕类太阳恒星运动的系外行星
C. 验证了引力波的存在
D. 发现了一种测量宇宙大尺度结构的探针

3. 2020年2月，欧航局和美航局合作的项目SolO探测器顺利升空。SolO的探测对象是？（　　）
A. 水星　B. 金星　C. 月球　D. 太阳

4. 2020年9月14日，《自然·天文》杂志上发表了Jane Greaves教授等人的研究成果，它们发现了金星大气中存在着生物标志物__________，但后续研究表明，该结果可能不准确。（　　）
A. 硫化氢　　　B. 氧化氢
C. 磷化氢　　　D. 氟化氢

5. 2020年7月，一颗“黑马”彗星亮度达到2等以上，吸引了很多爱好者拍摄。这颗彗星是？（　　）
A. C/2019 Y4 (ATLAS)
B. C/2020 F8 (SWAN)
C. C/2020 F3 (NEOWISE)
D. C/2019 U6 (Lemmon)

6. 2020年，我国境内能观测到下列哪种天象？（不含半影月食）（　　）
A. 月全食　　　B. 月偏食
C. 日全食　　　D. 日环食

7. 2020年4月24日是我国首个人造卫星“东方红一号”成功发射_______周年。（　　）
A. 40　B. 50　C. 60　D. 70

8. 北京时间2020年10月21日，OSIRIS-Rex（冥王号）探测器对小行星_______进行了首次采样。（　　）
A. 龙宫　B. 贝努　C. 糸川　D. 灶神星

9. 2019年年底，一颗本来位列全天前20亮星的恒星亮度持续下降，甚至一度跌出前20亮星排名。2020年年初，它的亮度又恢复了。这颗恒星是？（　　）
A. 参宿四　　　B. 参宿七
C. 毕宿五　　　D. 北河二

10. 以下哪个天象在2020年11月出现？（　　）
A. 水星西大距　B. 木星冲
C. 金星东大距　D. 土星合木星

Part 2. 基础知识

11. 本地恒星时等于本地_________
A. 秋分点的时角
B. 秋分点的赤经
C. 春分点的时角
D. 春分点的赤经

12. 农历一个月的时间长度接近一个_________
A. 朔望月　　　B. 恒星月
C. 近点月　　　D. 交点月

13. 一位在珠三角的同学在他生日那天的北京时间22:00看到北落师门上中天，这位同学最可能在哪月生日？（　　）
A. 1月　B. 4月　C. 7月　D. 10月

14. 以下哪项属于激变变星？（　　）
A. 新星
B. 蒭藁型变星
C. 大陵型变星
D. 盾牌座δ型变星

15. 用一台25.4厘米口径的牛顿式反射望远和市面常见的天文CMOS/单反，在极限星等2.5等左右的城市里进行天文摄影。下列情况中最不可能的是？（　　）
A. 拍到火星的两颗卫星
B. 拍到参宿四表面的星斑
C. 拍到国际空间站
D. 拍到哑铃星云中心的白矮星

16. 一颗表面温度11600K的恒星，光度是太阳的100倍。它的半径是？（R_⊙是太阳半径）（　　）
A. 0.4R_⊙　B. 1R_⊙　C. 2.5R_⊙　D. 5R_⊙

17. 夏威夷的莫纳克亚山是天文学的“圣地”之一。以下哪个望远镜不是架设在莫纳克亚山上？（　　）
A. 凯克望远镜 I/II
B. 甚大望远镜
C. 昴星团望远镜
D. 双子望远镜（北）

18. 唐代李贺的《塞下曲》中有这样一句：“秋静见旄头，沙远席羁愁。”文中的“旄头”其实是一个深空天体，它在中国文化中常代表外敌。这个天体就是？（　　）
A. 鬼星团　　　B. 昴星团
C. 蟹状星云　　D. 天狼星

19. 木星最主要的成分是？（　　）
A. 碳　B. 氮　C. 氦　D. 氢

20. 一台折反射望远镜物镜口径200mm，焦距2800mm，目镜焦距20mm，它现在的放大率是？（　　）
A. 140倍　　　B. 200倍
C. 14倍　  　　D. 10倍

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 日常观测

　　某天文社的成员们准备组织一次流星雨观测，观测日期定在流星雨极大前后两天内。社团干部准备让社员们在上半夜观测时辨认天空中的亮星与主要星座，并印发了图1-A的星图供社员们实时对照。星图对应的是北京时间11:30 AM观测地的星空，此时观测地已入夜。请结合上述信息回答21-26小题。

图1-A 北京时间11:30 AM观测地的星空

21. 星图中的哪颗亮星是行星？（　　）
A. A星　B. B星　C. C星　D. D星

22. 星图中虚线框框选的区域主要属于？（　　）
A. 海豚座　　　B. 仙后座
C. 白羊座　　　D. 巨蟹座

23. 社团组织观测的流星雨最可能是？（　　）
A. 双子座流星雨
B. 英仙座流星雨
C. 宝瓶座η流星雨
D. 白昼白羊座流星雨

24. 社团所选的观测点最可能是下面哪一项？（　　）
A. 伦敦（东经0.1度，北纬51.3度）
B. 吉布提（东经42.2度，北纬11.1度）
C. 阿鲁巴（西经70度，北纬12.3度）
D. 火奴鲁鲁（西经157.9度，北纬21.3度）

25. 观测点当晚下半夜，社员们不能观测到下列哪个天体？（　　）
A. M44　B. M57　C. M81　D. M45

26. 关于图1-A星图的星空，下列说法中正确的一项是？（　　）
A. 仙女座大星系出现在西北方天空
B. 北河二没出现在天空中
C. B星是组成“春季大圆弧”的恒星之一
D. 流星雨的辐射点还没升起

Ⅱ. 月掩星

　　月球在围绕地球运行期间，经常会掩蔽背景的恒星，有时还会遮掩太阳系内的行星和小天体。月掩星观测有助于我们精确测量月球地形，发现望远镜难以观测的密近双星。2021年4月17日将发生一次月掩火星天象，本次掩星我国南方部分省市可见。图2-A是这次掩星可见区域预报，图2-B是海口市的详细预报表。请根据预报回答27-34小题。

图2-A 2021年4月17日月掩火星掩星带

图2-B 海口市掩星预报信息

27. 以下哪个城市看得到此次掩星现象？（　　）
A. 漠河
B. 上海
C. 乌鲁木齐
D. 以上选项都不正确

28. 此次月掩火星事件，在海口能够观测多长时间？（　　）
A. 21小时51分29.5秒
B. 15分07秒
C. 30分14秒
D. 60分28秒

29. 掩星发生时，北京时间大约是22点。在图2-A中，东经约70度的经线以西的掩星带南北两侧都以虚线标注，你认为这代表了什么意思？（　　）
A. 掩星带该区域将发生火星掩月球
B. 掩星带该区域火星由月球暗面掩入
C. 掩星带该区域还未月出
D. 掩星带该区域还未日落

30. 掩星带东西两端各有一个椭圆标识的区域，著名旅游胜地巴厘岛就位于此次掩星带东侧的标识区域内。这个两个椭圆代表了什么意思？（　　）
A. 该区域内无法看到月掩火星
B. 该区域内无法看到月掩火星的全过程
C. 该区域内只能看到月掩火卫
D. 该区域内过往气象记录不佳，不适宜观测

31. 在掩星带的南北界线附近，可以看到一种特殊的掩星现象：掠掩。此次月掩火星，我国西藏、云南、广西和广东多地都可以观测到掠掩现象，火星将在被月面边缘掠过的过程中会多次消失和再现。请问掠掩现象的成因是什么？（　　）
A. 火星表面不同区域反照率的差异
B. 火星被嫦娥5号的轨道器和返回器掩食
C. 月球地形起伏不平
D. 大气扰动

32. 在掩星观测中，计时是一个重要的工作。准确的计时结果，能够帮助天文学家精确测量星体的大小、位置，确定月球的轨道、地形。在计时前，需要先对时，请问以下哪种对时方式不可以应用于掩星观测中？（　　）
A. 利用中央电视台的整点报时对时
B. 使用GPS对时
C. 国家授时中心短波信号对时
D. 国家授时中心NTP服务器网络对时

33. 下列说法正确的是？（　　）
A. 在月球亮面发生的掩始/掩终现象更容易被测准发生时刻
B. 月掩星的食带宽度取决于月相
C. 月掩星现象的持续时间可超过1小时
D. 我们可以去非洲中部观看本次月掩火星

34. 2024年8月10日，将发生月掩角宿一，我国观测条件良好。假设在观测此次掩星时，在小图同学所在的观测点，角宿一恰好通过月面中心点。假如小图发现角宿一并非突然消失，而是在”先变暗、再消失”。角宿一首先由1.04等下降至3.04等，最后再迅速消失。请问根据小图的观测，梦想成为小小天文学家的你能够得出什么结论？（　　）
A. 角宿一是双星，主星和伴星亮度分别为1.22等、3.04等
B. 角宿一是双星，主星和伴星亮度分别为1.04等、1.22等
C. 角宿一是双星，主星和伴星亮度分别为1.04等、3.04等
D. 角宿一是双星，主星和伴星亮度分别为2.00等、3.04等

Ⅲ. 火星探测器

　　霍曼转移轨道是一种相对节省燃料的空间飞行轨道。前往外行星的探测器在恰当的时机变轨，脱离地球的引力控制，并以近日点在地球轨道上，远日点在目标行星轨道上的椭圆轨道绕太阳运动。当飞行器到达远日点时，目标行星刚好到达同一位置，飞行器调整速度，让目标行星俘获，开展探测任务。第四届万维望远镜宇宙漫游制作大赛获奖作品《卫星的变轨》也简单地描述了这一变轨的过程。“天问一号”的地火转移轨道也近似是一条霍曼转移轨道，现假设地球轨道和火星轨道均为圆轨道，回答35-43小题。

35. 地—火霍曼转移轨道的轨道半长轴约为？（　　）
A. 1 AU　　　B. 1.25 AU
C. 1.5 AU　　 D. 2.5 AU

36. 探测器沿上述轨道从地球轨道出发到达火星轨道约需要多长时间？（　　）
A. 1.8年　　　B. 1.4年
C. 0.7年　　　D. 0.4年

37. 探测器从地球轨道上变轨进入霍曼转移轨道（绕行方向与地球公转方向相同）前往火星时，根据你的估算，日火与日地连线的夹角约？（　　）
A. 36°　B. 43°　C. 56°　D. 84°

38. 由第37小题可知，从以霍曼转移轨道前往火星有一个严格的时间窗口。这个时间窗口大约多久出现一次？（　　）
A. 300天　　　B. 610天
C. 780天　　　D. 920天

39. 世界多个航天机构趁着本次发射窗口在2020年发射了火星探测器，这不包括以下哪个国家或机构的探测器？（　　）
A. 中国　　　　B. 美国
C. 阿联酋　　　D. 欧洲航天局

40. 近年的火星探测为我们带来了很多关于火星的新认知，行星科学家们甚至还发现，火星地表下很可能还存在液态水。上述发现是基于分析哪个火星探测器的数据得到的？（　　）
A. 好奇号　　　B. 机遇号
C. 天问一号　　D. 火星快车

　　霍曼转移轨道虽然节省燃料，但探测器飞行时间较长。如果不担心燃料和载荷的问题，我们可以设计更快到达火星的线路。例如可沿图3-A所示的抛物线轨道飞行。抛物线的顶点位于地球轨道上。

41. 沿上述抛物线转移轨道飞行的探测器在近日点附近相对太阳的速度约为？（　　）
A. 42 km/s　　B. 30 km/s
C. 20 km/s　　D. 11 km/s

42. 在飞行器沿抛物线轨道飞行的过程中，下列哪项近似不变？（　　）
A. 太阳与探测器的连线在单位时间内扫过的面积
B. 探测器与太阳的引力势能
C. 探测器相对太阳的角速度
D. 探测器和太阳之间的引力

43. 探测器从地球轨道飞行到火星轨道耗时约？（提示：①焦点在(𝑝/2, 0)的抛物线的标准方程为2𝑝𝑦 = 𝑥²；②抛物线𝑦 = 𝑎𝑥²，𝑥 = 𝑏和𝑥轴三者所围图形面积𝑆 = 𝑎𝑏³/3）（　　）
A. 40天　　　B. 70天
C. 110天　　 D. 137天

图3-A 一种抛物线转移轨道方案。探测器以顶点在地球轨道上的抛物线轨道飞行，箭头表示探测器的飞行方向。

IV. 观测突破

　　在过往的比赛中我们提到，到达了未知星球的某天文社社长已经和该星球上的文明开展了交流。最近，社长了解到这个星球上存在一种神奇的植物，当地人称为“星河草”。这种植物可以富集铝元素，并在阳光过于猛烈时大量生成一种高反射率物质，让叶片反射过多的阳光。当地文明从星河草中提取这种物质做成高反射率涂料，制作镜子等物品。
　　社长在一块岩石上磨制出半径为1.92m，横截面直径为10cm的凹球面，并均匀涂上反光液体，再把一片平面镜和一片凸透镜放在支架上做成一台反射望远镜。凸透镜的焦距16mm。当社长用望远镜观测一颗2等的行星时，发现能看清它圆形的轮廓，此时这颗天体的圆面刚好一半明亮一半黯淡无光。假设行星的公转轨道与社长所在的星球的公转轨道共面，且都以圆轨道绕恒星S公转，请结合已知信息回答44-50小题。

图4-A 行星与观测者的位置关系图（未按真实比例和角度作图）。社长位于星球O观测另一颗行星P，行星P被恒星S照亮。𝑟、𝑏和𝑑分别表示恒星和行星P，恒星和星球O，星球O与行星P的距离。夹角𝛼称为相位角，夹角𝜃是行星与太阳之间的角距离。

44. 该行星此时的相位角为（相位角的定义见图4-A）？（　　）
A. 0°　B. 30°　C. 90°　D. 135°

45. 此时行星P与恒星S的角距离为30°，行星P与星球O的轨道半径之比𝑟/𝑏为？（　　）

46. 关于该行星P的亮度，以下哪项说法有误？（　　）
A. 该行星亮度的与恒星S的光度有关
B. 该行星的亮度与行星表面物质成分有关
C. 该行星的亮度与𝑟²成正比
D. 该行星的亮度正比于1/𝑑²

　　行星表面的反照率也会影响行星的亮度，天文学上常用的反照率有两种：邦德反照率𝐴和几何学反照率𝑝。邦德反照率是行星反照回空间的总辐射能量和入射行星截面的总辐射能量之比，但我们计算行星亮度时，由于要考虑行星相位的影响，更多是用到几何学反照率𝑝。行星的亮度𝐹 ∝ 𝑝Φ(𝛼)。其中相函数0 ≤ Φ(𝛼) ≤ 1，反映了相位对亮度的影响，并规定Φ(0) =1。取

47. 现在我们给出行星亮度的具体表达式。设行星的横截面积为𝐴。根据上面的分析对选项进行排除，可知行星的亮度与在星球O处测得的恒星S亮度𝐹₀（大气外亮度）之比为？（　　）

48. 设社长所在星球上测得的恒星S的视星等为𝑚₀，行星的视星等𝑚可表示成？（　　）

49. 当相位角𝛼 = 45°，行星的视星等将变成？（　　）
A. 0等　B. 1.0等　C. 1.4等　D. 2.3等

50. 该行星与社长所在的星球均自西向东绕恒星S运动，下列说法正确的是（注意观测点在星球O上）？（　　）
A. 该行星的亮度峰值将出现在西大距之后，上合之前的某个时刻
B. 该行星冲日当天亮度上升至最高值
C. 该行星上合当天亮度最大
D. 该行星的亮度峰值将出现在东大距之后，下合之前的某个时刻

参考答案（高年组）

1-12. BADCC DBBAA CA

13. 北落师门是秋季的亮星，可判断最佳答案是D。

14. A。激变变星是由于恒星自身物理原因出现爆发，导致亮度骤增的一类天体。绝大多数的新星是因双星系统中的白矮星吸收来自伴星红巨星的物质，触发剧烈的热核反应而出现的。所以新星是一类激变变星。

15. B。参宿四的星斑大小远小于望远镜的分辨率，哑铃星云中心的白矮星在14等左右，拍摄星云的过程中用10英寸（25.4厘米）口径的望远镜拍摄星云的时候完全有可能拍到白矮星。

16. 我们可近似把恒星看成黑体。恒星光度𝐿 ∝ 𝑅²𝑇⁴，这里𝑅是恒星半径，𝑇是恒星表面（光球）温度。太阳表面温度约5800K，题中恒星的表面温度约为太阳表温温度的2倍。根据比例关系可得答案为C。

17. B

18. 天狼和昴在传统文化中都有指代外敌的意思，题目提到了深空天体，D可排除，答案为B。此外，蟹状星云在公元1054年北宋时期的超新星爆发中形成，在唐代还不存在，且肉眼还不可见，亦可排除。

19. D

20. A

21. D。由冬季六边形可推知D位于秋季星座的片区，这里应该没有亮星，且D刚好在黄道星座内，可推知D是行星。

22. C

23. 冬季极大的流星雨选项里只有A。

24. 双子座流星雨极大在12月13-14日前后，由经验可知在冬至日前后地方时子夜时分，作为季节特征的冬季六边形接近上中天，13-14号出现类似的星空比冬至日晚40分钟左右。由六边形到子午线的距离大致判断出星图观测时间应该在当地子夜前1-2小时左右（10点-11点左右），对应北京时间11:30 AM，观测点经度应与东经120°相差180°再往西一点，即西经60°再稍偏西。结合北极星的高度，可排除AD，得出答案C；亦可根据时差（15°对应1小时）排除答案D，得C。

25. B。M57位于天琴座（夏季星座），当天很难看到，只在日落后一小段时间出现在天空。

26. A

27. D。由掩星带可知我国只有海南、广西和广东等部分低纬地区可见。

28. B。根据表格数据，由掩终时刻减掩始时刻即可得。

29. D

30. B。东边的是带食月落区，西边的是带食月出区。

31. C。在月轮边缘，由于月球山峰峡谷的影响，我们可会看到不同的山峰轮番掩盖后面的天体，使天体多次消失和再现的现象。通过恒星消失和再现的时间，我们可以估算这些山峰的宽度。

32. A

33. C。月球亮面的亮度越大于行星或恒星，当它们接近月球亮面时不容易测准；月掩星的食带宽度取决于月球视直径和它投影的方向，与月相无关；在非洲中部位于掩星带的虚线范围内，由29小题可知掩星发生时当地是白天，无法观测。月球每天东移13.2°左右，平均每小时33角分，月球视直径约30角分，所以月球相对恒星背景移动一个月球视直径大约1小时。加上地球自转（视差）和月球椭圆轨道等因素影响，地球上固定观测者看到月球移动一个月球视直径的时间可大于1小时，即月掩星持续时间可以超过1小时。

34. 角宿一是颗双星，两次亮度下降的原因是先掩了其中一颗子星1，后两颗都被掩。设两子星亮度分别为𝐹1和𝐹2，由普森公式可知未被掩时大角星视星等𝑚=-2.5lg(𝐹₁+𝐹₂)+𝐶，子星1被掩后，只余子星2的光，所以大角星的视星等即子星2的视星等𝑚₂=-2.5lg𝐹₂+𝐶。

35. B。霍曼轨道如下图所示，该轨道远点在火星轨道上，近点在地球轨道上，太阳位于焦点上。根据椭圆几何性质可知轨道半长轴约𝑎=1.5AU+1AU/2=1.25AU。参赛者需事先了解日火距离和日地距离。

36. C。由开普勒第三定律可得上述轨道的周期：

从地球轨道到火星轨道要飞行半个轨道周期，所以飞行时间𝑡=𝑇/2=0.7𝑦𝑟

37. B。当飞行器到达火星时，火星必须同时到达霍曼转移轨道的远点，飞行器才能与火星相遇，变轨被火星俘获。这就要求发射时预留一个“提前量”，在火星发到达交汇点之前发射飞行器。火星公转周期𝑇_火用1.5 AU轨道半长轴和开三估算结果为671天，准确值约687天。但这个差异并不影响我们的粗略估算。以现场估算的671天为例，已求得飞行时间为0.7𝑦𝑟 ≈ 255天，这段时间内日火连相对日地转过的角度为360° × 255/671 ≈ 137°，由几何关系知发射时日地连线和日火连线的夹角为180°−137°=43°。根据估算条件的差异，结果一般在44°左右。

38. 要以霍曼轨道到达火星，发射时火星、地球和太阳的相对位置有严格要求。三者两次到达相似的相对位置所需要的时间即火星和地球的会合周期。火星和地球的会合周期𝑇_会 = 𝑇_火𝑇_地 / (𝑇_火 − 𝑇_地)，𝑇_火用1.5 AU轨道半长轴和开三估算结果为671天，准确值约687天，对应会合周期分别为800天和780天。均可得出答案C。

39. D。Mars 2020已经多次在火星发射窗口前宣布推迟。

40. D

41. A。抛物线轨道和地球轨道的交点刚好是近日点，速度方向与平行于该点的切线，速度大小即地球轨道上的逃逸速度42km/s。

42. A。开普勒第二定律的本质是系统角动量守恒，无论轨道是抛物线、双曲线还是椭圆，均遵从这一规律。

43. B。在近地点，探测器速度42km⁄s ≈ 8.8AU⁄yr，探测器与太阳连线在单位时间内扫过的面积为：

只要知道图3-A中阴影部分的面积𝑆，即可知道扫过这块面积所需要的时间（飞行时间）∆𝑇。

　　图3-A已把抛物线轨道和地球公转轨道交点作为原点建立了直角坐标。以天文单位作为长度单位，该坐标中火星轨道的轨迹方程为：

𝑥² + (𝑦 − 1)² = 2.25

抛物线轨道的轨迹方程为：

4𝑦 = 𝑥²

联立两式解得。根据物理实际舍去𝑥的负数解，可知火星轨道与抛物线转移轨道的交汇点坐标为。由坐标轴，和太阳—交汇点连线构成的梯形面积为。根据提示，抛物线，𝑥轴和构成的图形面积为
所以

根据开普勒第二定律

提示中抛物线焦点（𝑝/2, 0）不准确，应为（0, 𝑝/2）。考虑图3-A与抛物线方程均正确，且根据抛物线的基本性质可判断标准方程，曲线开口和焦点位置的关系，对解题不造成根本性的影响。本题可正常得分。

44. C。3个天体的几何关系如下图所示，只有相位角为90°时，视平面才刚好同时平分亮区和暗区。

45. A。𝜃 = 30°时，sin 𝜃 = 𝑟/𝑏 = 1/2

46. C。行星亮度正比于行星P所在位置恒星S的辐射流𝐹₀ = 𝐿/4𝜋𝑟²（𝐿是恒星光度），正比于它的反照率，反比于𝑑²，正比于行星的接收面积𝐴（横截面积）。其中反照率和地表物质化学成分、地形、大气等因素有关。

47. 由46小题提到的比例关系可排除，得出答案为A。

48. B。根据普森公式

49. C。两行星的运行轨道都是圆轨道，所以𝑏和𝑟都是常数。已知

　　由正弦定理可得𝛼 = 45°时，，𝜃 ≈ 20.7°，∠𝑃𝑆𝑂 = 114.3°。再次应用正弦定理，得，𝑑′² ≈ 6.65𝑟²。

　　当𝛼 = 90°时，

　　由48小题答案可知𝛼 = 45°视星等

评卷分析：
　　按选择最接近答案的原则，本题应选D，但D选项亮度低于2等，会影响50小题亮度极大时刻的判断。视星等与相位角的关系如下面两图所示，上图是相位角0°-100°范围的局部放大，解题中需要计算的数据点以及题目作为条件给出的数据点已用红叉标注。上合与大距之间，行星亮度不会低于2等，大距之后亮度会一直变暗。图中给出的亮度极大值出现在相位角62°左右。若以α=45°时，视星等为2.3等为判据，有可能造成上合时亮度最高的误判。
　　在正确的计算中，虽然相位角在0°和45°时亮度差异很小（α=0°，m=1.95），但起码可说明相位角0°增大到90°过程中，亮度整题趋势在下降。如果有亮度极大值点存在，也应该在大距和上合之间出现。
　　本题可考虑取消计分，50小题可通过运算结果排除选出，可保留。

50. 上合当天的亮度约1.95等，比1.93等稍暗，排除C。内行星不存在冲，可以排除B。𝛼 = 45°到𝛼 = 90°亮度在下降；𝛼 = 0°到𝛼 = 45°亮度缓慢增加，又从几何分析可知𝛼 = 90°时恰好大距，所以上合和大距之间存在一个亮度极大点。答案A最符合分析结果。

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2020年广东省中学生天文知识竞赛复赛试题（低年组 实测与理论部分）

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、参赛选手请将答案填写在答题纸的有效答题区域上，在本试卷上的作答结果按无效处理。比赛结束时将回收答题纸（草稿纸）。
3、每张A4答卷的开头都有“答题纸□ 草稿纸□”标识，除了首张答卷外，选手可根据需要自由选择每张空白答卷的用途。所有用作答题纸的答卷都要在“答题纸□”的方框中打“√”，并按作答顺序标上页码。所有用作草稿纸的答卷都要在“草稿纸□”的方框中打“√”。废弃的答题纸需把“√”涂抹掉。
4、全卷总分100分，答题时间90分钟。
5、考试结束前30分钟方可交卷离场。交卷时答题纸按顺序放置在上方，草稿纸和废弃的答题纸放置在下方。
6、本场考试允许使用不具编程功能的科学计算器。

1. 红巨星支上端（共32分）
　　中低质量恒星在核心的氢燃尽后，将进入红巨星阶段，此时恒星的能量主要来自包围致密氦核（未燃烧）的氢燃烧壳层。随着氦核质量不断增长，恒星将沿着赫罗图上的红巨星支（Red Giant Branch）上移，直到氦核的质量达到临界，触发“氦闪”，恒星从红巨星支跳转到赫罗图的高温端，这使得恒星在赫罗图上的演化轨迹显得不连续，红巨星支存在一个上顶点，称为红巨星支上端（Tip of the Red Giant Branch，简称TRGB）。在I波段，TRGB的绝对星等约-4等，可充当标准烛光。

1.1 图1-1是一颗1倍太阳质量恒星在赫罗图上的等龄线（可看作恒星的演化轨迹）。请在答题纸上的图片里作以下标注：在红巨星支旁边标注“RGB”；用“●”标出红巨星支上端的位置，并在旁边标注TRGB。（6分）

图1-1 1倍太阳质量恒星的演化轨迹。

1.2 Hatt等人利用哈勃望远镜上的先进巡天照相机广域通道（ACS/WFC）的测光数据，通过TGRB法测量NGC 1148和NGC 1316的距离（Hatt et al.2018），相关信息总结在表1-1中。请估算NGC 1316的真距离模数和距离。（12分）

表1-1 NGC 1148和NGC 1316的部分测光信息。其中𝑚_TRGB是两天体在I波段中TRGB观测视星等，𝐴_F814W是𝑚_TRGB所在波段的消光。（Hatt et al.2018）

图1-2

1.3 图1-2是用ACS/WFC数据绘制的赫罗图（Hatt et al.2018），箭头和红线标出了计算机程序判断的TRGB所在位置。在TRGB周围和上方，还有很多零散分布的非RGB恒星样本干扰我们的判断。参考图1-1，这些干扰样本可能主要是什么恒星？（6分）

1.4 假设GAIA卫星能测出0.15毫角秒的周年视差，它能不能通过三角视差法直接测量NGC 1316或星系内的亮星的距离？（8分）

2. 月亮的颜色。（共24分）

2.1 简单说明为什么有时明明没发生月食，刚升起来的月亮却是红色的，但升高后就变成黄白色？（16分）

2.2 有时人们还会说某个月里将出现“蓝月亮”（天文术语）。简述什么是“蓝月亮”。（8分）

3. 星历表（共44分）
　　下表是太阳系某行星的星历表。请根据表中的信息回答下列问题。

3.1 绘制该行星的地平高度ℎ 随北京时间 𝑡 变化的曲线图。（14分）
3.2 该天体在当天什么时刻上中天？（6分）
3.3 已知观测者在北半球，估算观测点的地理纬度，要求误差在2角分以内。（8分）
3.4 估算观测点的地理经度，要求误差在10角分以内。（10分）
3.5 判断该天体是太阳系内还是太阳系外的天体，需简述判断依据。（6分）

复赛答案（低年组）

1.1 （每个标注项各2分，共6分）

1. 由表1-1可知NGC 1316的TRGB观测视星等为𝑚_TRGB = 27.4 mag，对应的消光值为𝐴 = 0.03 mag。所以真距离模数为：
（没考虑消光不得分）

NGC 1316的距离为：
（用视距离模数扣1分）

（没考虑消光但计算正确扣1分）

1.3 由图1-1可发现渐近巨星支与TRGB非常靠近，且延伸到TRGB之上。这些渐进巨星支上的恒星会对判断造成干扰。

1.4 GAIA能测出𝜌=1.5×10^-4"的周年视差，即它测距的上限为：

因为 𝑑 ≫ 𝑑_max，所以GAIA无法通过三角视差法直接测量该天体的距离。

2.1 地球大气会散射月表反射过来的光。月光穿过的大气越厚，光线到达地表时所受的散射作用就越强。大气的散射作用对不同波长的光效果是不一样的，光的波长越短（颜色越蓝），所受的散射作用越强（即红化），这使得观测者看到偏红的月亮。月球刚升起时，到达观测者的光穿过的地球大气相对较厚，随着月球逐渐升高，光线穿过的地球大气厚度减少，大气散射导致的红化效应随月球地平高度的增加而减弱。综上，月球在地平线附近看起来会偏红，升高后会更接近原来的颜色。但是，在大气较为澄清的状态下，一般只会看到低空中的月亮呈黄色。红色的月亮多出现在有云雾、有灰霾、地表有明显的空气污染源或有大面积沙尘出现等场合。这些场景中，空气中的颗粒物，大大增强了大气的散射作用，使月亮呈现明显的红色。

要点：
地球大气的散射起主导作用。
散射强度与波长的关系。
天体地平高度与散射强度的关系。
低空小颗粒物的贡献。

2.2 蓝月亮是指拥有4次满月的季节里，出现的第3次满月。
　　到了现代，由于著名天文科普杂志《天空与望远镜》在一篇1946年刊登的科普文章里内容出现失误，很多人误以为蓝月亮是指公历中一个月里出现的第2次满月。回答该答案亦可得分。

3.1

3.2 由上图或星历表可知该天体在当天北京时间16:30上中天。
　　提示：上中天时，天体地平高度达到最大值，出现在正南或正北方。由“时分秒”和“度分秒”计量系统的关系可知直接读取表中数据即可满足精度要求。

3.3 天体上中天时的地平高度ℎ_max、当地地理纬度𝜁和天体赤纬𝛿之间具有如下关系：

ℎ_max = 90° − |𝛿 − 𝜁|

由星历表得ℎ_max = 34°41′，𝛿 = -25°8′。代入数据计算得：

𝜁 = −80°27′ 或 30°11′

即因为观测点在北半球，所以观测点在北纬30°11′。

3.4 天体上中天时，天体赤经等于本地恒星时𝑆，即：

𝑆 = 𝛼 = 16ℎ33𝑚

已由星历表查知天体上中天时东经120°地区的恒星时为𝑆₀ = 18ℎ14𝑚
观测点的经度 𝜆 = 120° + (𝑆 − 𝑆₀)
代入数据得 𝜆 = 94°45′，即东经94°45′

3.5 该天体的赤经赤纬在一天内有明显变化，正常只有太阳系内的天体才会相对恒星背景出现那么快的移动。该天体应在太阳系内。

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2020年广东省中学生天文知识竞赛复赛试题（高年组 实测与理论部分）

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、参赛选手请将答案填写在答题纸的有效答题区域上，本试卷上的作答结果按无效处理。比赛结束时将回收答题纸及草稿纸。
3、总分100分，考试时间90分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的科学计算器。

1. 红巨星支上端（共40分）

　　中低质量恒星在核心的氢燃尽后，将进入红巨星阶段，此时恒星的能量主要来自包围致密氦核（未燃烧）的氢燃烧壳层。随着氦核质量不断增长，恒星将沿着赫罗图上的红巨星支（Red Giant Branch）上移，直到氦核的质量达到临界，触发“氦闪”，恒星从红巨星支跳转到赫罗图的高温端，这使得恒星在赫罗图上的演化轨迹显得不连续，红巨星支存在一个上顶点，称为红巨星支上端（Tip of the Red Giant Branch，简称TRGB）。

1.1 图1-1是一颗1倍太阳质量恒星在赫罗图上的演化轨迹。请在答题纸上的图片里作以下标注：在红巨星支旁边标注“RGB”；用“●”标出红巨星支上端的位置，并在旁边标注TRGB。（6分）

图1-1 1倍太阳质量恒星的演化轨迹。

1.2 图1-2是通过理论模型计算的低质量恒星的等龄线。V、I、J、H 和K波段中，哪一个波段的TRGB最适合充当标准烛光？该波段下TRGB的绝对星等是多少（精确到个位）？（8分）

图1-2 VIJHK 五个波段下，不同金属丰度的恒星的100亿年等龄线（对应红巨星支），纵坐标为绝对星等。每个子图中从左到右五条等龄线分别对应金属丰度-2.0、-1.0、-1.2、-0.8、-0.4。（Freedman et al.2020）

1.3 Hatt等人利用哈勃望远镜上的先进巡天照相机广域通道（ACS/WFC）的测光数据，通过TGRB法测量NGC 1148和NGC 1316的距离（Hatt et al.2018），相关信息总结在表1-1中。请估算NGC 1316的真距离模数和距离。（12分）

表1-1 NGC 1148和NGC 1316的部分测光信息。其中𝑚_TRGB是两天体在2.2小题答案波段中的TRGB观测视星等，𝐴_F814W是𝑚_TRGB所在波段的消光。（Hatt et al.2018）

图1-3

1.4 图1-3是用ACS/WFC数据绘制的赫罗图（Hatt et al.2018），箭头和红线标出了计算机程序判断的TRGB所在位置。在TRGB周围和上方，还有很多零散分布的非RGB恒星样本干扰我们的判断。参考图1-1，这些干扰样本可能主要是什么恒星？（6分）

1.5 除了TRGB以外，列举两种理论上可用于测量河外星系距离的标准烛光。（8分）

2. 星历表（共60分）

　　上表是太阳系内某天体的星历表，该天体远日点在土星轨道以内，偏心率小于0.1。已知北京时间2021年1月1日0:00的儒略日为2459215.167。

2.1 简单绘制该天体的相位𝜑 随时间 𝑡 变化的曲线图。（14分）
（提示：①可将JD 2459215.167记为 𝑡 = 0 day；②选择20个左右的关键数据点即可绘制出变化曲线轮廓）
2.2 估算该天体的公转周期。（8分）
2.3 估算该天体的轨道半长轴。（6分）
2.4 这可能是哪个天体的星历表？（4分）
2.5 图2-1是北京时间2021年10月17日该天体在某地的详细星历表。请确定该天体上中天的时刻（误差2分钟以内）。（4分）
2.6 估算天体在2021年10月17日上中天时的赤经和赤纬。（10分）
2.7 估算观测点的地理经纬度。（14分）

图2-1

复赛答案（高年组）

1.1 （每个标注项各2分，共6分）

1.2 标准烛光的光度因受尽量少的因素影响，I波段上，TRGB的绝对星等值几乎不受金属丰度影响，所以I波段下的TRGB最适合充当标准烛光，该波段下TRGB的绝对星等为𝑀_TRGB = −4 mag。

1.3 由表1-1可知NGC 1316的TRGB观测视星等为𝑚_TRGB = 27.4 mag，对应的消光值为𝐴 = 0.03 mag。所以真距离模数为：
（没考虑消光不得分）

NGC 1316的距离为：
（用视距离模数扣1分）

（没考虑消光但计算正确扣1分）

1.4 由图1-1可发现渐近巨星支与TRGB非常靠近，且延伸到TRGB之上。这些渐进巨星支上的恒星会对判断造成干扰。

1.5 如Ia型超新星和造父变星。（每种4分，答案合理即可）

1.5

2.2 由𝜑 − 𝑡 图或星历表可查出行星相位在𝑡 = 85天和 𝑡 = 662天左右达到最大值，所以该行星的相位变化周期为：

𝑇 = 662天 − 85天 = 577天

（参考答案±45天内皆可得分）

相位变化周期反映的是天体与地球的会合周期，又由天体相位可降为0推知天体轨道在地球轨道以内，设天体公转周期为𝑃，地球公转周期𝑃_地 = 365天，可得：

（答案在216-230天之间皆可）

2.3 由上问解答得知天体的轨道周期𝑃 ≈ 0.61 yr，
　　设天体轨道半长轴为𝑎，由开普勒第三定律得：

2.4 结合天体的低轨道偏心率，轨道位于地球轨道以内以及轨道半长轴等条件，可判断该天体很可能是金星，这是金星的星历表。

2.5 由表2-1可知该天体在当天北京时间16:30上中天。
　　提示：上中天时，天体地平高度达到最大值，出现在正南或正北方。由“时分秒”和“度分秒”计量系统的关系可知直接读取表中数据即可满足精度要求。

2.6 由题干的星历表得：
JD=2459495.17时，天体赤经和赤纬分别为𝛼₁ = 15ℎ48𝑚31𝑠，𝛿₁ = −22°41′19′′
JD=2459505.17时，天体赤经和赤纬分别为𝛼₂ = 16ℎ34𝑚28𝑠，𝛿₂ = −25°11′48′′

上述区间天体的赤经和赤纬平均变化率为：

由表2-1查得天体上中天时的儒略日为JD=2459504.85，通过内插法估算天体在上中天时的赤经和赤纬分别为：

代入数据得 𝛼 ≈ 16ℎ33𝑚，𝛿 ≈ −25°7′。
（内插方法合理，计算准确即可）

2.7 天体上中天时的地平高度ℎ_max、当地地理纬度𝜁 和天体赤纬𝛿 之间具有如下关系：

ℎ_max = 90° − |𝛿 − 𝜁| （2分）

由表2-1得ℎ_max = 34°41′（2分），结合2.6小问结果解得当地地理经度为：

𝜁=−80°26′或30°12′（每个解1分）

即南纬−80°26′或北纬30°12′。

天体上中天时，天体赤经等于本地恒星时𝑆，即：

𝑆=𝛼=16ℎ33𝑚

已知天体上中天时东经120°地区的恒星时为𝑆₀ = 18ℎ14𝑚
观测点的经度𝜆=120°+(𝑆−𝑆₀)
代入数据得𝜆=94°45′，即东经94°45′

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• 2023年广东省中学生天文知识竞赛试题（答案）

• 2022年广东省中学生天文知识竞赛试题（答案）

• 2021年广东省中学生天文知识竞赛试题（答案）

• 2020年广东省中学生天文知识竞赛、复赛试题（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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　　美国天文学与天体物理学奥林匹克竞赛（以下简称“美国天文奥赛”，USAAAO）的目标是在全美范围内引起人们对天文学和天体物理学的兴趣。通过资源和选拔测试，举办者们鼓励学术发展，并选择学生代表美国参加国际天文学与天体物理学奥林匹克竞赛（IOAA）。
　　USAAAO分为两个阶段：第一轮测试与NAO。第一轮考试为期约75分钟，约30道选择题笔试，涵盖IOAA教学大纲的所有部分。USAAAO允许考生使用科学计算器以及所提供的常数表。第一轮考试已于2021年1月30日完成，有110名学生有资格参加3月份的美国国家天文学奥林匹克竞赛（NAO）。

USAAAO 2021 – First Round
January 30^th, 2021

选择题（单选）

1. 2020年12月21日，木星的坐标 (α, δ ) = (20^h 10^m, -20°34′) 。那时土星在哪个星座？
(a) 摩羯座
(b) 宝瓶座
(c) 双鱼座
(d) 天鹰座

2. 一颗光度5.86×10²⁶W、半径8.51×10⁸m的恒星的光谱类型是？
(a) A
(b) F
(c) G
(d) K
(e) M

3. 系外行星HD 209458b的质量是木星的0.71倍，以3.53天的轨道周期绕HD 209458运动，HD 209458有着1.15倍的太阳质量。假设HD 209458b的轨道是圆形并且是沿我们视线方向的，那么HD 209458b的轨道运动所造成的HD 209458的径向速度半振幅是多少？
(a) 69.6 m/s
(b) 85.9 m/s
(c) 94.2 m/s
(d) 120.8 m/s

4. 黑体的光子数密度与温度有关，，其中k_B 是玻尔兹曼常数，ℏ 是约化普朗克常数，c 是光速，T 是黑体温度，α 是个无量纲的数值常数。那么n 的值是多少？
(a) 1
(b) 2
(c) 3
(d) 4

5. HD 209458b的半径是木星的1.35倍，而HD 209458的半径是太阳的1.2倍。HD 209458b的凌日深度用百分比表示是多少？
(a) 0.013%
(b) 0.13%
(c) 1.3%
(d) 13%

6. 以下传统大爆炸理论中的哪个问题可以用暴胀理论来解释？
(a) 传统的大爆炸理论中，我们的宇宙几乎不可能是平直或接近平直的，这与观测结果不同。
(b) 传统的大爆炸理论中，宇宙微波背景不可能在复合时期就已经达到热平衡，尽管观测到的温度是均匀的。
(c) 传统的大爆炸理论预言了大量的磁单极子，但我们还不曾发现它们。
(d) 以上都是

7. 新智彗星C/2020 F3 (NEOWISE)上一次过近日点是2020年7月3日，它的轨道周期大约4400年，偏心率为0.99921。以AU为单位，新智彗星的近日点距离是多少？
(a) 0.0123 AU
(b) 0.212 AU
(c) 2.69 AU
(d) 26.8 AU

8. 一位天文学家探测到一个星系并分析了其不同部分的物理组成。氢原子“自旋翻转”跃迁产生的频率ν₀ =1420.406 MHz，但在这个星系中探测到的是ν =1422.73 MHz。他发现：

1. 星族Ⅰ的恒星 (1) 并且都是 (2) 金属星

2. 此星系正在 (3) 我们，速度为 (4) km/s

选出能正确补全以上描述的选项。

(a) (1) 年轻；(2) 贫；(3) 远离；(4) 245
(b) (1) 年老；(2) 富；(3) 接近；(4) 490
(c) (1) 年老；(2) 贫；(3) 远离；(4) 490
(d) (1) 年轻；(2) 富；(3) 接近；(4) 490
(e) (1) 年轻；(2) 富；(3) 接近；(4) 245

9. 一个稳定的疏散星团大约有N =1000颗类太阳恒星，它的角直径θ =30角分，距离d =500pc。如果星团可以近似为密度均匀的球形，估算星团内恒星的平均速度。已知半径为r 的均匀球体的引力势能为

(a) 507 m/s
(b) 643 m/s
(c) 894 m/s
(d) 1021 m/s
(e) 771 m/s

10. 如果地球的自转倾角突然变成0度，但轨道偏心率保持不变，那么太阳的日行迹会有什么变化？
(a) 日行迹会变成有两个对称轴的完美“8”字形
(b) 日行迹会变成一个点
(c) 日行迹会变成大圆的一段圆弧
(d) 日行迹会变成一个圆
(e) 日行迹会变成一个球面三角

11. T_⊙,C 和T_⊙,S 分别是太阳的核心和表面温度，T_A,C 和T_A,S 分别是红巨星大角星的核心和表面温度，T_S,C 和T_S,S 分别是白矮星天狼星B的核心和表面温度。下面哪个大小关系是正确的？

12. 一颗恒星光谱中的H_α 谱线有一个Δλ = 0.043×10^-10m的微小位移，这一谱线本来的波长是λ₀ = 6.563×10^-7m。如果这是从恒星的赤道面观测的，计算该恒星的自转周期。已知R_star = 8×10⁵ km。
(a) 29.59天
(b) 14.63天
(c) 21.15天
(d) 34.39天

13. 艾萨克·牛顿制造的f /5反射式望远镜的主镜口径为30mm。他使用一个焦距5mm的目镜，由此可知此望远镜的焦距和放大倍率是？
(a) 150 mm，30×
(b) 300 mm，15×
(c) 300 mm，30×
(d) 150 mm，25×

14. 观察下面这张图片：

图中圈出了3个梅西耶天体，请选出天体类型和序号匹配正确的选项。
(a) 1-疏散星团，2-疏散星团，3-星云
(b) 1-疏散星团，2-星云，3-星系
(c) 1-星系，2-星云，3-球状星团
(d) 1-疏散星团，2-星系，3-球状星团
(e) 1–疏散星团，2-星云，3-疏散星团

15. 太阳系中有一种有趣的现象，即星际空间中的彗星被太阳捕获。假设一颗质量为7.15×10¹⁶kg的彗星被太阳系捕获后，它的轨道近日点是4.64 AU，而且它被捕获前相对太阳的速度非常小。计算彗星在近日点的速度。
(a) 87.1 km/s
(b) 45.9 km/s
(c) 5.67 km/s
(d) 105.4 km/s
(e) 19.6 km/s

16. 某天的世界时0h，本初子午线的恒星时是5h 56min 9.4s。在这一天（以世界时的开始和结束为准），当芝加哥的恒星时为20h的时候，当地的民用时间是多少？已知芝加哥的经度是87.65004722°W，时区是UT-6。你应该考虑太阳时和恒星时的差异。
(a) 14h 1min 32s
(b) 13h 26min 17s
(c) 14h 36min 47s
(d) 14h 0min 43s
(e) 13h 51min 11s

17. 考虑一个恐怖的情景：太阳变成了红巨星，并且它的半径每100年翻一倍。请按照紧迫性和重要性对以下人类应当关注的问题进行排序。
Ⅰ：由于地球与太阳直接接触而导致的轨道衰减
Ⅱ：随着地球和太阳之间的距离缩小，地球将进入太阳的洛希极限并开始解体
Ⅲ：潮汐对太阳外层大气的影响会导致轨道衰减，就像月球造成地球潮汐时会损失能量那样
Ⅳ：失控的温室效应导致极端的温度，使地球成为炎热、类似金星的行星，不可居住
(a) Ⅲ，Ⅳ，Ⅱ，Ⅰ
(b) Ⅳ，Ⅲ，Ⅱ，Ⅰ
(c) Ⅳ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅰ
(d) Ⅳ，Ⅲ，Ⅰ，Ⅱ

18.TESS的一个观测目标TOI 402.01的轨道周期是4.756 ± 0.000023天，上一次观测到它凌星是在TESS儒略日2139.1 ± 0.0027008天（即BJD – 2457000）。即将进行的下一次观测将会是上一次之后的第23次凌星，这次凌星的TESS儒略日是？
(a) 2243.732 ± 0.0027238 TESS JD
(b) 2248.488 ± 0.000529 TESS JD
(c) 2248.488 ± 0.0027238 TESS JD
(d) 2248.488 ± 0.0032298 TESS JD

19. 木星的质量是1.90×10²⁷kg，半径是7.15×10⁷m。以Mbar为单位，估算与木星中心压强最接近的数量级。
(a) 0.1
(b) 1
(c) 10
(d) 100

20. 以下哪一项叙述是错误的？
(a) 原子序数大于铁的元素，主要由超新星爆发形成。
(b) 维持恒星自身形状的是压力和引力之间的静力学平衡。
(c) 太阳的米粒组织在日冕层。
(d) 原恒星实际上并不是恒星，因为它们的主要热量来源不是聚变。
(e) 主序星的光谱型越早，质量越大。

21. 考虑一个水平式日晷，其中三角形圭表抬高的角度等于该地点的纬度，φ =38°。如果三角形圭表的面积是2 m²，那么春季的第一天（春分）正午3个小时后，阴影的面积是多少m² ？
(a) 3.0
(b) 3.5
(c) 2.5
(d) 1.5
(e) 4.0

22. 一个食双星系统在某些特定波段的总合成视星等为5.67。在亮度次极小期间，第二颗恒星完全被第一颗恒星掩食，此时视星等变暗成了6.28。第二颗恒星产生的流量占总合成流量的百分比是多少？
(a) 10.8%
(b) 43.0%
(c) 57.0%
(d) 89.2%

23. 一位天文学家观测到一颗类太阳恒星，从地球上看它的V波段视星等是6.37。如果V波段的平均星际消光是1.00 mag/kpc，计算这颗恒星与太阳系的距离。
(a) 11.5 pc
(b) 49.5 pc
(c) 34.2 pc
(d) 23.7 pc
(e) 18.9 pc

24. 太阳的温度约5000 K，天狼星的温度约10000 K，二者谁的累积辐射（即单位时间单位面积发射的净能量）更高？
(a) 太阳
(b) 天狼星
(c) 与它们各自的半径有关
(d) 累积辐射相等

25. 一艘太空船正尝试在一颗质量是它100倍的气态巨行星旁进行引力弹弓操作。由于飞船在某种程度上进入了行星大气，因此守恒的是动量而不是能量。计算飞船的速度变化与行星的速度变化之间的比率？
(a) 10
(b) 100
(c) -10
(d) -100

26. 想象一下，我们的宇宙充满了质量为m_b =0.62 kg的篮球。篮球的数密度n_b 需要是多少才能使质量密度等于目前的宇宙临界密度？
(a) 1.5×10^-26 m^-3
(b) 1.7×10²⁶ m^-3
(c) 1.5×10^-27 m^-3
(d) 1.7×10²⁷ m^-3

27. 如果双星的距离足够近，会有吸积现象发生，主星会“吃掉”伴星的物质，伴星的物质盘旋着掉向主星，形成吸积盘。
一吸积盘的外边缘到主星（半径R、质量M）中心的距离是3R ，计算一微小质量m 从第一次进入吸积盘到接触到主星为止的能量损失。你可以认为轨道满足开普勒运动。

28. 一个经常被提及的有趣事实是，人体每单位体积的产能量比恒星还要大。如果太阳的大小保持不变，但它单位体积的产能与人体相等，那么它的表面温度会是多少？假设普通人的产能功率是100瓦，体积是66400 cm³。
(a) 3500 K
(b) 10000 K
(c) 25000 K
(d) 40000 K
(e) 50000 K

29. 已知光子从物质中退耦和中性氢开始形成时的宇宙微波背景（CMB）的红移是1100，那时的宇宙温度是多少？目前的CMB温度是2.73 K。
(a) 10000 K
(b) 30000 K
(c) 3000 K
(d) 1000 K
(e) 300 K

30. 我们应该在何时何地安置一架射电望远镜，以使它与地球上的射电望远镜组合使用时，能够观测到玉夫座星系（NGC 253）中的超大质量黑洞？
玉夫座星系超大质量黑洞的质量约为5×10⁶M_⊙，距离大约3.5Mpc。
考虑到射电波的能量在10^-5eV左右，在下面的选项中选出与你的计算结果最接近的一项。
使用公式估算角分辨率。
(a) 远地点的月球
(b) 合日的火星
(c) 大距的金星
(d) 木星冲日时，它的其中一颗卫星
(e) 地球在近日点时，奥尔特云最远处的某个位置

第一轮答案：
ACBCC DBDEC
DAAEE EDDCC
CBDBD ADECD

资料来源：https://usaaao.org/

　　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？（　　）

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。

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？（　　）

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

37. 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 𝐴_𝑉 和色余 𝐸_𝐵−𝑉=𝐴_𝐵−𝐴_𝑉 存在如下关系？（　　）
（A）𝐴_𝑉 ⁄ 𝐸_𝐵−𝑉 = 0.34
（B）𝐴_𝑉 ⁄ 𝐸_𝐵−𝑉 = 1.3
（C）𝐴_𝑉 ⁄ 𝐸_𝐵−𝑉 = 3.1
（D）𝐴_𝑉 ⁄ 𝐸_𝐵−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？（　　）

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

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

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 λ_max = b ⁄ T，其中λ_max为黑体谱峰值波长，T为黑体表面温度

10^0.1=1.26；10^0.2=1.58；10^0.4=2.51；

Ⅰ. 不完整的星图

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

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

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》。

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

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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

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倍

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？（　　）

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=𝐿² ⁄ 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𝛿_G = 2𝛿_N。

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，𝛿_G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倍

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 𝐻₀ 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，Ω_𝑀=0.3和Ω_Λ=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 𝐸_𝐵−𝑉 和V波段的消光 𝐴_𝑉 存在如下关系（　　）
（A）𝐴_𝑉 ⁄ 𝐸_𝐵−𝑉 = 0.34
（B）𝐴_𝑉 ⁄ 𝐸_𝐵−𝑉 = 1.3
（C）𝐴_𝑉 ⁄ 𝐸_𝐵−𝑉 = 3.1
（D）𝐴_𝑉 ⁄ 𝐸_𝐵−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？（R 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）

50. 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

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

维恩位移定律λ_max = b ⁄ T，其中λ_max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

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

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=r 。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𝛿_N。现实中𝛿_N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𝛿_N。原图取自Soares (2005)。

图2-B

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）。

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。

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

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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• 2022年广东省中学生天文知识竞赛试题（答案）

• 2021年广东省中学生天文知识竞赛试题（答案）

• 2020年广东省中学生天文知识竞赛、复赛试题（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）

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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）10⁹ bar　（B）10⁶ bar
（C）10⁵ bar　（D）10³ bar

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/