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

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

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

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

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

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

第一部分 天文热点

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

第二部分 基础知识

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

第三部分 观测与应用

Ⅰ. 日食预报图

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

2023年10月14日日环食
2023年10月14日日环食

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

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

II. 活动星图

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

某同学的活动星图,正预测观测当晚的星空状况。
图2-1 某同学的活动星图,正预测观测当晚的星空状况。

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

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

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

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

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

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

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

III. 预报分析

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

金星天象预报。

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

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

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

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

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

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

IV. 环状星云

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

爱好者拍摄的环状星云M57的光学照片。
图4-1 爱好者拍摄的环状星云M57的光学照片。

中央星BVI波段测光数据。

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

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

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

42. 已知中央星所在区域的总选消光比𝑅𝐵−𝑉=5.375,中央星在𝑉波段的消光约为?(  )
A. 0.43等   B. 1.14等
C. 2.04等   D. 5.76等

43. 结合41和42小题结果,中央星𝑉波段的绝对星等约为?(  )
A. 8等 B. 6等 C. 4等 D. 2等

44. 我们近似把𝑉波段星等当作热星等估算,已知太阳的绝对星等𝑀𝑉=4.8,结合43小题结果,中央星的光度约为?(  )
A. 0.11𝐿   B. 0.22𝐿
C. 0.33𝐿   D. 0.44𝐿

45. 天文学家通过分析中央星的光谱得知其表面温度约12000𝐾,结合44小题,中央星的半径约为?(  )
A. 0.24𝑅   B. 0.48𝑅
C. 0.13𝑅   D. 0.025𝑅

V. 位力定理

  位力定理是经典力学中描述稳定系统机械能状态的一个结论。在一个稳定的系统中,系统平均总动能〈𝐸𝐾〉和平均总势能〈𝐸𝑝〉总有〈𝐸𝑝〉+2〈𝐸𝐾〉=0。这里尖括号代表对时间的平均,势能零点为无穷远处。位力定理在天文学研究中有诸多应用,现在我们来体验一个简单的例子。
  一个质量为𝑀,半径为𝑅的均匀分布球体的自引力势能为=−3𝐺𝑀2/5𝑅。假设空间中有一团均匀的球状分布的氢原子气体,内部已达到热动平衡(任一小局部温度相等,受力平衡),根据热力学相关知识,气体中每个粒子的平均动能𝜀=3𝑘𝑇/2,这里𝑘是玻尔兹曼常数。

46. 气体团的总机械能为(𝑚𝑝是质子质量)?(  )

46

47. 根据位力定理,这团气体的温度为?(  )

47

48. 如果气体团在外界扰动下,开始缓慢收缩,由47小题结论可知这一过程必然会导致气体温度增加,产生压力抵抗收缩。收缩过程中每一段足够短的时间间隔里,气体团都可以看作恢复到平衡状态(即所谓的准静态平衡)。在位力定理的约束下,收缩过程中系统释放的引力势能Δ𝐸𝑝和动能的增加量Δ𝐸𝐾之比为?(  )
A. 1:1 B. 1:2 C. 2:1 D. 5:2

49. 48小题的结论意味着,收缩过程中,必需通过一定物理途径,把多出的由引力势能转化而来的能量消耗掉,才能让准静态收缩过程成立。在天体物理中,最常见的方式是通过辐射释放能量。现在考虑一片达到热动平衡,质量1𝑀的均匀球状云团,初始半径为40𝐴𝑈,它经过了1千万年收缩到1𝑅。这一过程中它的平均光度约为?(  )
A. 0.02𝐿   B. 0.05𝐿
C. 0.12𝐿   D. 1𝐿

50. 以下哪种天体主要是通过我们上面探究的机制产生辐射的?(  )
A. AGB星   B. 发射星云
C. 行星状星云 D. 金牛T型星

参考答案(低年组)

低年组答案。


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

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

第一部分 天文热点

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

第二部分 基础知识

圭表

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

第三部分 观测与应用

I. 活动星图

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

某同学的活动星图,正预测观测当晚的星空状况。
图1-1 某同学的活动星图,正预测观测当晚的星空状况。

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

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

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

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

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

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

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

II. 预报分析

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

金星预报。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

III. 斯特龙根球

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

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

37. 定义复合率𝑟=𝑛𝑒𝑛𝑝𝛼为单位体积单位时间内复合的次数,斯特龙根球内的复合率可表示为?(  )
A. 𝑟=𝑛2𝑥2𝛼   B. 𝑟=𝑛2(1−𝑥)2𝛼
C. 𝑟=𝑛𝑒2𝑥2𝛼  D. 𝑟=𝑛2𝑥𝛼 

38. 为方便估算,我们可假设星际介质完全由氢原子构成,H I区的电离度𝑥=0,H II区的电离度𝑥=1。设𝑄为中心恒星单位时间内发射的电离光子数(每个电离光子仅造成一次电离),一个半径为𝑅的斯特龙根球稳定存在的条件是?(  )
A. 4𝜋𝑅3𝑛2𝛼/3=𝑄
B. 4𝜋𝑅2𝑛𝛼=𝑄
C. 4𝜋𝑅3𝑛2𝛼/3=𝑄/4𝜋𝑅2
D. 𝑛𝛼=3𝑄/4𝜋𝑅3

39. 复合系数𝛼与电子温度𝑇𝑒有关,𝛼≈2.6×10-13×(104𝐾/𝑇𝑒)0.85(𝑐𝑚3/𝑠)。现取𝑇𝑒≈104𝐾,氢原子数密度𝑛=104/𝑐𝑚3,则斯特龙根球内的复合率约为?(  )
A. 2.6×10-1/𝑐𝑚3∙𝑠
B. 5.2×10-3/𝑐𝑚3∙𝑠
C. 2.6×10-3/𝑐𝑚3∙𝑠
D. 2.6×10-5/𝑐𝑚3∙𝑠

40. 对一颗O5V型恒星而言,𝑄≈3×1049/𝑠,结合38和39小题的条件与答案,可推知该斯特龙根球的半径为?(  )
A. 400𝐴𝑈  B. 0.2 𝑝𝑐
C. 2 𝑝𝑐   D. 2 𝑘𝑝𝑐

41. 可观测宇宙物质的总质量约1×1054kg,普朗克卫星测量结果给出的物质组分和重子物质组分分别为ΩM=0.32和Ωb=0.049。同样假设宇宙中只有氢元素,则可观测宇宙内的氢原子个数约为?(  )
A. 2×1078  B. 9×1079
C. 6×1080  D. 3×1082

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

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

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

A. A

B. B

C. C

D. D

IV. K2-415b

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

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

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

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

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

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

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

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

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

参考答案(高年组)

高年组答案

附录

附录

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

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

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

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

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

【试题】

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

HR-diagram.webp

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

本次考试最终解释权归全国中学生天文知识竞赛组委会所有。


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

  更多海峡两岸天文试题,可在“有趣天文奇观”网站下取得,欢迎多加利用!(https://interesting-sky.china-vo.org/category/cnao/

表情包

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

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

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

注意事项:
本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成。
2、选择题全部为单项选择,考生直接在试题页面中选一个最接近正确的答案,答错不扣分。
3、总分100分,每题2分,考试时间100分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、考试开始后45分钟方可交卷。
6、比赛结果将在广东天文学会网站和微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Part 2. 基础知识

Ⅰ. 请回答以下10道独立的小题。

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

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

M51

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

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

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

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

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

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

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

VLT

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

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

历史的进程

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

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

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 海盗的宝藏

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

藏宝图

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

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

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

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

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

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

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

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

Ⅱ. 洄游鲸公交站

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

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

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

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

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

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

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

Ⅲ. 月食与月掩星

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

表3-A 广东省某观测地的11月8日月食预报表

20221108-Guangdong

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

2022年11月8日月掩天王星可见地区预报图
图3-A 2022年11月8日月掩天王星可见地区预报图

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

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

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

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

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

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

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

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

Ⅳ. 火星冲日

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

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

44

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

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

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

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

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

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

参考答案(低年组)

1-4. ABBC

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

6-10. ADCBA

11. C。

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

13. A。

14. B。根据距离模数公式可得结果。

15-20. DAACDB

21-25. BADCB

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

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

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

29. A。上中天的天体的赤经等于本地恒星时,天枢赤经为11ℎ04𝑚。

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

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

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

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

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

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

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

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

低倍率和高倍率下木星影像的对比
低倍率和高倍率下木星影像的对比。

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

39. A。从初亏到生光,历经1小时25分39秒。

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

月球相对地影的角速度

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

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

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

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

44. B。开普勒第三定律。

45. B。

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

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

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

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

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


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

注意事项:
本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成。
2、选择题全部为单项选择,考生直接在试题页面中选一个最接近正确的答案,答错不扣分。
3、总分100分,每题2分,考试时间100分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、考试开始后45分钟方可交卷。
6、比赛结果将在广东天文学会网站和微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Part 2. 基础知识

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

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

M44

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

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

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

六角星芒

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

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

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

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

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

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 海盗的宝藏

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

藏宝星图

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ⅱ. 洄游鲸公交站

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

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

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

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

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

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

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

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

Ⅲ. 月食与月掩星

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

表3-A 广东省某观测地的11月8日月食预报表

20221108-Guangdong

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

2022年11月8日月全食月球运动轨迹及地影相对位置模拟图

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

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

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

2022年11月8日月掩天王星可见地区预报图
图3-C 2022年11月8日月掩天王星可见地区预报图

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

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

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

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

20221108

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

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

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

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

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

Ⅳ. 太空货运

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

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

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

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

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

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

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

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

参考答案(高年组)

1-4. ABCC

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

6-10. BDCDA

11. B。

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

13. A。

14. B。根据距离模数公式可得结果。

15. D。

16. C。根据哈勃定律𝑣=𝑐𝑧=𝐻0𝐷可得距离𝐷

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

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

19-20. BB

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

22-23. CB

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

25. A。上中天的天体的赤经等于本地恒星时,天枢赤经为11ℎ04𝑚。

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

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

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

29. C。已知装置光度为314W,在星下点装置的辐射流为314W/(4×3.14×(4.3×105m)2) ≈1.35×10-10W/m2。根据普森公式34。通过量级估算,得星下点辐射流为10-10W/m2的量级,0等星辐射流为10-8W/m2的量级,得星等差在5等左右,在无计算器的情况下亦可判断出正确答案。

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

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

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

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

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

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

36. A。从初亏到生光,历经1小时25分39秒。

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

月球相对地影的角速度

(朔望月本身就是月球公转与地球公转的会合周期,朔望月长度为29.53天)

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

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

故地影角半径
地影角半径

地影角直径为1.78°

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

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

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

43. D。带食月出,应确保东边无遮挡。

44. C。

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

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

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

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

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

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

附录

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

中子质量 𝑚n = 1.67×10-27 𝑘g
月球质量 𝑀𝑚 = 7.342×1022 𝑘g
月球半径 𝑅𝑚 = 1.74×103 𝑘𝑚
地球质量 𝑀𝐸 = 5.97×1024 𝑘g
火星半径 𝑅𝑀𝑎𝑟𝑠 = 3.40×103 𝑘𝑚
火星质量 𝑀𝑀𝑎𝑟𝑠 = 6.42×1023 𝑘g
太阳质量 𝑀 = 1.99×1030 𝑘g
太阳光度 𝐿 = 3.90×1026W

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

广东天文学会
广州市青少年科技教育协会


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

  更多海峡两岸天文试题,可在“有趣天文奇观”网站下取得,欢迎多加利用!(https://interesting-sky.china-vo.org/category/cnao/

表情包

翻译:丛雨
译注:第10和14题的翻译可能会有点怪。

  美国天文学与天体物理学奥林匹克竞赛(USAAAO,以下简称“美国天文奥赛”)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 2022 – First Round
2022年2月5日

选择题(单选)

1. 根据哈勃星系分类法(Hubble galaxies classification),给出以下几个星系的类型:

Sa
Figure 1: Galaxy 1

Sbb
Figure 2: Galaxy 2

E3
Figure 3: Galaxy 3

Irregular
Figure 4: Galaxy 4

Peculiar
Figure 5: Galaxy 5

(a) Sb,Sc,特殊星系,E2,不规则
(b) Sbc,E4,不规则,Sb,特殊星系
(c) E3,Sbc,Sa,特殊星系,不规则
(d) Sc,Sba,Sbc,E2,特殊星系
(e) Sa,Sbb,E3,不规则,特殊星系

2. 一颗彗星的轨道特征如下:偏心率e =0.995,远日点距rα =5×104AU。已知太阳的质量MS =1.98×1030kg,引力常数G =6.67×10-11N m2/kg2,计算彗星在远日点的速度。
(a) 34.76 m/s
(b) 20.57 m/s
(c) 187.91 m/s
(d) 63.38 m/s
(e) 9.19 m/s

3. 考虑一颗以如下椭圆轨道绕太阳运行的彗星:

a star

以下哪一个式子是彗星从A点到B点所需的时间?其中彗星轨道的周期为T,偏心率为e,轨道方向是逆时针的。

7

4. 赤道上经度相差30°的两点间的最短距离(沿着地球表面)是多少?纬度都是60°、经度相差30°的两点间的最短距离(沿着地球表面)又是多少?为了简便,假设地球是标准的球体。
(a) 3336 km,1668 km
(b) 3336 km,1654 km
(c) 6672 km,3336 km
(d) 3298 km,1649 km
(e) 3298 km,1668 km

5. 两颗球形小行星Ek和Do自由空间中绕它们的质量中心旋转,Ek有7倍月球质量,Do有1.4倍月球质量。系统的总角动量与小行星Do相对质心的角动量之比是多少?
(a) 26
(b) 6
(c) 1.2
(d) 1.04
(e) 0.1667

6. 考虑一架焦比f/9,焦距f=1.0m的望远镜,工作于波长λ=5000Å的可见光波段。此望远镜能辨别出一个半径RC =4.1pc的疏散星团的最远距离是多少?
(a) 1.2×106 pc
(b) 1.5×106 pc
(c) 3.0×106 pc
(d) 4.2×106 pc
(e) 5.8×106 pc

7. 想象你在一个遥远的系外行星上观测地球凌日。假设地球轨道的偏心率是0,凌日轨迹穿过太阳直径方向(碰撞参数为0),地球凌日的持续时间是多少?
(a) 3.24 h
(b) 25.93 h
(c) 6.48 h
(d) 1.62 h
(e) 12.97 h

8. 一颗系外行星在一次从恒星表面穿过的凌星事件中被观测到,估算这颗恒星因行星凌日造成的视星等变化Δm。已知在凌星期间,地球上的天文学家观测到恒星投影面积的η =2%被系外行星遮挡。
(a) -4.247
(b) 0.003
(c) 0.022
(d) 0.679
(e) -0.003

9. 估算一个径向速度弥散为σr =16.2 km/s的球状星团的质量,该球状星团的角直径θ =3.56′,距离d =9630 pc。
(a) 6.05×1035 kg
(b) 9.71×1035 kg
(c) 1.01×1036 kg
(d) 3.03×1036 kg
(e) 5.96×1036 kg

10. 木星的深层大气具有较高的温度,这是由于对流使绝热状态下的温度随压强增大而增加。做一个简单的假设,木星的外层温度是500 K,粗略估计木星包层的特征厚度(或称e 指数标高)是多少,你会发现它与压强大小无关。你可能会用到木星大气的比气体常数3600 J kg-1 K-1
(a) 20 km
(b) 73 km
(c) 568 km
(d) 3,120 km
(e) 10,233 km

11. 一天文爱好者在观测夜空时拍下了如下照片:

8

此照片拍摄地的纬度是?
(a) 70° S
(b) 20° S
(c) 2° N
(d) 20° N
(e) 70° N

12. 将以下的太阳演化阶段按从早到晚的顺序排列。
1. 氦闪(Helium flash)
2. 白矮星(White dwarf)
3. 红巨星分支(Red giant branch)
4. 渐近巨星分支(Asymptotic giant branch)
5. 核心氢聚变终止(End of hydrogen fusion in the core)
(a) 5,4,1,3,2
(b) 5,3,1,4,2
(c) 1,5,3,4,2
(d) 5,2,4,1,3
(e) 3,5,1,4,2

13. 一颗行星绕恒星运动的轨道偏心率是0.086,这颗行星与恒星的最近与最远距离之比是多少?
(a) 0.842
(b) 0.188
(c) 1.188
(d) 0.158
(e) 以上都不是

14. 下图(Figure 6)展示了开普勒空间望远镜探测的150,000颗恒星的6小时方均根(rms)组合差分测光精度(CDPP)曲线。CDPP可用于测量光变曲线中的白噪声,因此对于那些6小时CDPP为百万分之100(100 ppm)的目标,一次6小时凌星的深度是否能达到100 ppm被视作1-σ检测。

9

Figure 6:图片来源于Christiansen et al. (https://arxiv.org/abs/1208.0595),6小时rms CDPP和Kp星等的数据来自于第3季度(2009年9月18日到12月16日)的所有目标行星。

考虑一个1R的目标,开普勒星等Kp =13.5,而且就噪声大小而言,它是图(Figure 6)中该星等的最佳目标之一。同时设想具有如下半径的3个独立的系外行星:
I. 0.5R  
II. 1R
III. 10R
使用1-σ检测判断(假设凌日持续6小时),我们可能会因为噪声而无法观测到哪颗或哪些行星凌日?
(a) I
(b) III
(c) I 和 II
(d) II 和 III
(e) I、II 和 II

15. 一颗恒星的质量为M,能量来源于核反应41H4He +能量。p-p链(质子-质子链)的燃烧效率是0.007,这意味着每质量m 会产生0.007mc2的能量。假设可用于核反应的氢的质量是初始质量的一半,并且光度L 在整个燃烧阶段保持恒定,给出恒星氢燃烧阶段寿命的表达式。
(a) 1.625×1018 s (M / M)-2
(b) 3.15×1014 s (M / M)-2
(c) 1.625×1018 s (M / M)-2
(d) 3.15×1014 s (M / M)-2
(e) 以上都不是

16. 2025年,帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)将从距离太阳6.9×106km的位置经过,成为史上距太阳最近的人造天体。它将完成五次轨道环绕,每89天接近太阳一次,直到计划的2026年任务结束。帕克太阳探测器在最靠近太阳时能以多快的速度运行?
(a) 38 km/s
(b) 48 km/s
(c) 139 km/s
(d) 190 km/s
(e) 196 km/s

17. 地球上的天文学家观测到一个双星系统的相互掩食现象,并绘制了如下光变曲线。

Light Curve of Eclipsing Binary Star System

如果两颗恒星的轨道都是圆形,二者之间距离14.8 AU。双星的总质量是多少?以太阳质量为单位。
(a) 2.3M
(b) 5.7M
(c) 6.8M
(d) 23M
(e) 46M

18. 假如上述双星系统中,小恒星比大恒星更亮,那么小恒星与大恒星的半径之比是?
(a) 0.21
(b) 0.76
(c) 0.82
(d) 0.95
(e) 0.98

19. 理论上空间望远镜的分辨率受限于主镜的衍射。此问题需要比较哈勃空间望远镜(HST,主镜口径d = 2.4 m)和詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST,d = 6.5 m)的衍射极限,二者的工作波长分别是500 nm 和10 μm。计算角分辨率之比11,如果只受限于衍射,哪个望远镜能分辨出更小角度的目标?
(a) 0.014,JWST
(b) 0.14,HST
(c) 1.4,JWST
(d) 14,HST
(e) 140,JWST

20. 冥王星的轨道偏心率是0.25,估算从地球上看,冥王星一次轨道运转期间星等的最大变化。你需要知道冥王星的轨道半长轴比1 AU大得多。
(a) 0.2 (b) 1.2 (c) 2.2 (d) 3.2 (e) 4.2

21. 一颗人造卫星在赤道上空的圆形轨道上,且能朝以下任意方向启动引擎点火加速:
1. 运动方向
2. 运动的反方向
3. 朝向地球,垂直于速度方向(与径向速度相反)
4. 远离地球,垂直于速度方向(与径向速度相同)
5. 朝北天极(垂直于运动和径向速度方向)
考虑每个方向上的微小速度变化,有几种变轨动作会使轨道的近地点降低?
(a) 1 (b) 2 (c) 3 (d) 4 (e) 5

22. 上述五种变轨运动中,将它们变轨后的远地点距离从低到高排列。假设速度变化量相对于轨道速度很小,但不可忽略。
(a) 2 < 3 = 4 = 5 < 1
(b) 2 = 3 < 5 < 4 = 1
(c) 2 < 3 = 4 < 5 < 1
(d) 2 < 5 < 3 = 4 < 1
(e) 2 < 3 < 5 < 4 < 1

23. 一颗系外行星被径向速度法发现,以2.45天的轨道周期绕一颗类太阳恒星运行。如果此行星的反照率是0(吸收所有入射光)且表面完美导热,估算行星的温度。
(a) 395 K
(b) 954 K
(c) 1231 K
(d) 1476 K
(e) 2071 K

24. 天津四(α Cyg)是北半天球的一颗重要的恒星,是夏季大三角的其中之一,也是天鹅座的最亮星。已知以下数据,计算天津四和辇道增七(β Cyg)之间的距离。

12

(a) 569 pc
(b) 102 pc
(c) 432 pc
(d) 317 pc
(e) 459 pc

25. 假设秋分这一天你在休斯顿(29°46′N,95°23′W)观测到天津四上中天,结合24题表中的数据,此时太阳的时角是?
(a) 8h 41m
(b) 20h 41m
(c) 12h 00m
(d) 14h 19m
(e) 18h 22m

26. 已知下图拍摄于11:59pm,判断当天太阳正从哪个星座前方穿过。

13

(a) 天蝎座(Scorpius)
(b) 室女座(Virgo)
(c) 北斗(Big Dipper)
(d) 巨蟹座(Cancer)
(e) 金牛座(Taurus)

27. 一位天文学家在大雾天观测一个星系,它的图像信噪比约为1,成像时间约5秒。如果想要信噪比达到10,她需要总共观测该星系多久?
(a) 15秒
(b) 20秒
(c) 25秒
(d) 50秒
(e) 500秒

28. 天枢(赤纬δ=61.75°)是大熊座的一颗恒星,在旧金山(纬度λ=37.7°N)观测,它是否是拱极星?在迈阿密观测(纬度λ=25.8°N)呢?
(a) 是,是
(b) 是,否
(c) 否,是
(d) 否,否
(e) 需要更多信息

29. 一天文学家得到了一个星系的光谱,发现Hα发射线的波长是721.9纳米,而地球实验室中同一发射线的波长是656.3纳米。估算这个星系的(固有)距离是多少?
(a) 66 Mpc
(b) 430 Mpc
(c) 480 Mpc
(d) 3900 Mpc
(e) 4700 Mpc

30. 在旧金山(37.7°N,122.4°W)一年之中最长的白昼和最短的白昼的时间差多少?忽略大气折射。
(a) 2h 30m
(b) 3h 32m
(c) 4h 08m
(d) 5h 12m
(e) 6h 25m

第一轮答案:
EEBBC BECDB
DBAAA DECBC
CDDDA DEBBD


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

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

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

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

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

【试卷类型 A】

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

预赛答案:BAACD ACAAC CABCB ADCAD CDBDD ABCAC DCCBB

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本次考试最终解释权归全国中学生天文知识竞赛组委会所有。


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表情包

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。

太阳结构简图

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。

北京时间11:30 AM观测地的星空
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)。

火星探测

  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。

木星及伽利略卫星的观测记录
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)(  )

地球、木卫三和地球之间的位置关系

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:

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:

开普勒第三定律

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。

圭表

现实中的圭表
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:
1553876178913599.png56°

  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 = 90° − 𝜑 + 𝜀和𝜃 = 90° − 𝜑 − 𝜀。所以𝜑 = 90° − (𝜃 + 𝜃)/2,𝜀 = (𝜃 − 𝜃)/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。


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。

北京时间11:30 AM观测地的星空
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。

2021年4月17日月掩火星掩星带
图2-A 2021年4月17日月掩火星掩星带

2021年4月17日月掩火星海口市掩星预报信息
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

一种抛物线转移轨道方案

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。

行星与观测者的位置关系图(未按真实比例和角度作图)

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?(  )

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

亮度

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?(  )

大气外亮度

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?(  )

行星的视星等

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。

角宿一是颗双星

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。

霍曼轨道

36. C。由开普勒第三定律可得上述轨道的周期:

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 = 𝑇𝑇 / (𝑇 − 𝑇),𝑇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:

探测器与太阳连线在单位时间内扫过的面积

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交汇点坐标。由坐标轴,𝑥和太阳—交汇点连线构成的梯形面积为梯形面积。根据提示,抛物线,𝑥轴和𝑥构成的图形面积为图形面积
所以

S

根据开普勒第二定律

∆𝑇

一种抛物线转移轨道方案。

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。

3个天体的几何关系

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

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1/2

  由正弦定理可得𝛼 = 45°时,1/2,𝜃 ≈ 20.7°,∠𝑃𝑆𝑂 = 114.3°。再次应用正弦定理,得2.58𝑟,𝑑′² ≈ 6.65𝑟²。

0.76

  当𝛼 = 90°时,

0.32

  由48小题答案可知𝛼 = 45°视星等

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。

视星等与相位角的关系

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。


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)

1倍太阳质量恒星的演化轨迹
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)

NGC-1148和NGC-1316的部分测光信息

表1-1 NGC 1148和NGC 1316的部分测光信息。其中𝑚TRGB是两天体在I波段中TRGB观测视星等,𝐴F814W是𝑚TRGB所在波段的消光。(Hatt et al.2018)

用ACS/WFC数据绘制的赫罗图(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)

太阳系某行星的星历表

复赛答案(低年组)

1.1 (每个标注项各2分,共6分)

1倍太阳质量恒星的演化轨迹标注

1. 由表1-1可知NGC 1316的TRGB观测视星等为𝑚TRGB = 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)

真距离模数

NGC 1316的距离为:
(用视距离模数扣1分)

NGC 1316的距离
(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:

测距的上限

因为 𝑑 ≫ 𝑑max,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

该行星的地平高度ℎ随北京时间𝑡变化的曲线图

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ℎmax、当地地理纬度𝜁和天体赤纬𝛿之间具有如下关系:

max = 90° − |𝛿 − 𝜁|

由星历表得ℎmax = 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。


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)

1倍太阳质量恒星的演化轨迹
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)

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)

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)

NGC-1148和NGC-1316的部分测光信息

表1-1 NGC 1148和NGC 1316的部分测光信息。其中𝑚TRGB是两天体在2.2小题答案波段中的TRGB观测视星等,𝐴F814W是𝑚TRGB所在波段的消光。(Hatt et al.2018)

用ACS/WFC数据绘制的赫罗图(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)

太阳系内金星的星历表,该天体远日点在土星轨道以内

  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)

北京时间2021年10月17日该天体在某地的详细星历表
图2-1

复赛答案(高年组)

1.1 (每个标注项各2分,共6分)

1倍太阳质量恒星的演化轨迹标注

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𝑀TRGB = −4 mag。

1.3 由表1-1可知NGC 1316的TRGB观测视星等为𝑚TRGB = 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)

真距离模数

NGC 1316的距离为:
(用视距离模数扣1分)

NGC 1316的距离
(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

相位𝜑随时间𝑡变化的曲线图

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 = 365天,可得:

天体与地球的会合周期

(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:

轨道半长轴

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:

区间天体的赤经和赤纬平均变化率

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:

通过内插法估算天体在上中天时的赤经和赤纬

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ℎmax、当地地理纬度𝜁 和天体赤纬𝛿 之间具有如下关系:

max = 90° − |𝛿 − 𝜁| (2分)

由表2-1得ℎmax = 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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表情包

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

2021年广东省中学生天文知识竞赛试题(低年组)2021年9月25日下午14:00-16:00 闭卷

注意事项:
1、本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成。
2、选择题全部为单项选择,考生直接在试题页面中点选一个最接近正确的答案,答错不扣分。
3、总分100分,每题2分,考试时间90分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、考试开始后45分钟方可交卷。
6、比赛结果将在广东天文学会网站和微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Part 2. 基础知识

Ⅰ. 请回答以下10道独立的小题。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2021年广东题图1

2021年广东题图2

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

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 天宫空间站

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ⅱ. 宜居带

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ⅲ. 摇摆的星点

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

parallactic-ellipse.webp

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

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?(  )

parallax.webp

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

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

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

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

附录

天文常数

Ⅰ. 天宫空间站

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

图1-B 天宫空间站相关资料。图1-B 天宫空间站相关资料。

Ⅱ. 宜居带

表2-A 不同行星在太阳附近的宜居带范围不同行星在太阳附近的宜居带范围

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

表2-B 主序星参数表主序星参数表

不同质量主序星的宜居带外边界与内边界。

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

Ⅲ. 摇摆的星点

盖亚望远镜测得的某恒星的视差椭圆,椭圆的中心被选为坐标原点。

图3-A 盖亚望远镜测得的某恒星的视差椭圆,椭圆的中心被选为坐标原点。

图3-A 中的恒星加入自行后的运行轨迹。

图3-B 图3-A 中的恒星加入自行后的运行轨迹。

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


2021年广东省中学生天文知识竞赛试题(高年组)2021年9月25日下午14:00-16:00 闭卷

注意事项:
1、本卷为闭卷考试,请答卷人按照自己的真实水平独立完成。
2、选择题全部为单项选择,考生直接在试题页面中点选一个最接近正确的答案,答错不扣分。
3、总分100分,每题2分,考试时间90分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、考试开始后45分钟方可交卷。
6、比赛结果将在广东天文学会网站和微信公众号公布。

Part 1. 天文热点

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Part 2. 基础知识

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 模拟观测

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

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

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

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

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

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

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

Ⅱ. 宜居带

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

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

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

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

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

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

Ⅲ. 食变星

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

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

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

双星系统

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

双星轨道

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

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

视向速度变化曲线视向速度变化曲线

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

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

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

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

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

2021年广东题

Ⅳ. 摇摆的星点

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

parallactic-ellipse.webp

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

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

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

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

45. 根据距离判断,图4-A中测量的最可能是下列哪颗恒星?(  )

parallax.webp

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

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

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

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

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

附录

天文常数

Ⅰ. 模拟观测

讲解春季大三角时的手机截屏。 下方朝向地面,上方朝向天顶。

左:图1-A,讲解春季大三角时的手机截屏。下方朝向地面,上方朝向天顶。

上图为观测部长的手机画面下图为某社员的手机画面

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

Ⅱ. 宜居带

表2-A 不同行星在太阳附近的宜居带范围不同行星在太阳附近的宜居带范围

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

表2-B 主序星参数表主序星参数表

不同质量主序星的宜居带外边界与内边界。

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

Ⅲ. 食变星

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

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

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

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

Ⅳ. 摇摆的星点

盖亚望远镜测得的某恒星的视差椭圆,椭圆的中心被选为坐标原点。

图4-A 盖亚望远镜测得的某恒星的视差椭圆,椭圆的中心被选为坐标原点。

图3-A 中的恒星加入自行后的运行轨迹。

图4-B 图4-A 中的恒星加入自行后的运行轨迹。

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

广东天文学会、第十六届中学生天文知识竞赛组委


  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/

  台北市立天文科学教育馆为推广天文知识,并提高民众对天文之认识与兴趣,开辟了天文知能检测平台,期盼能使天文教育更蓬勃发展。
  台湾地区天文知能检测自由参加,不限年龄、学历,试题不分等级。检定项目分为「天文知识测验」和利用天文馆的宇宙剧场半球形银幕进行的全天「星座辨认」两部分。通过检测证书由台北市立天文科学教育馆署名发给。

繁体中文使用者注意
1. 天体位置冲的繁体字应是「衝」,不能写成「沖水」的「沖」。
2. 谷神星的繁体字应是「穀神星」,不能用「山谷」的「谷」字当做另一个繁体字使用。
3. 王后星的繁体字应是「王后星」,不能写成错误的「王後星」。
4. 海后星的繁体字才是「海後星」。

2019年天文知能检测『天文知识测验』题目卷
台北 2019年11月10日10:00-11:30 闭卷

单选题(填对应数字即可),共计100题,每题1分,总分100分,70分以上及格

1. 八大行星英文名多以罗马神话神祇名字命名,哪颗行星名字代表掌管农业与收成之神?
①木星(Jupiter)
②土星(Saturn)
③天王星(Uranus)
④海王星(Neptune)

2. 寻找系外行星,截至目前为止,哪种方法找到最多颗?
①凌日法
②直接观测法
③径向速度法
④微重力透镜法

3. 中国古代利用何种仪器可推算出「年」的长度?
①候风地动仪 ②窥管
③玑衡抚辰仪 ④圭表

4. 站在淡水海边,哪一天看夕阳下山时,方位会最接近正西方?
①3月1日    ②3月25日
③6月25日  ④12月25日

5. 2020年6月21日,在嘉义市,可以看到哪一种特殊天象?
①日偏食  ②日全食  ③月全食  ④日环食

6. 下列哪一个太空探测计划,探测过太阳系最多颗行星?
①信使号(MESSENGER)
②新视野号(New Horizons)
③航海家1号(Voyager 1)
④航海家2号(Voyager 2)

7. 某行星傍晚6时刚从东方地平面升起,假设当天傍晚到隔天清晨的天气晴朗且稳定程度相同,在地面透过天文望远镜、在相同放大倍率下观看,何时观看到的影像扰动可能会最小?
①傍晚 ②午夜 ③凌晨3时 ④天亮前

8. 2019年诺贝尔物理奖颁发给米歇尔•梅尔(Michel Mayor)与迪迪埃•奎洛兹(Didier Queloz),主要是表彰他们在下列哪方面天文研究的贡献?
①物理宇宙学的理论发现
②首度发现围绕太阳型恒星运行的系外行星
③发现重力波
④首度直接拍到黑洞

9. 福卫七号计划主持人是下列哪一位?
①朱有花  ②孙维新  ③朱崇惠  ④叶嘉靖

10. 下列哪一种恒星,整体密度会是最小的?
①金牛座T型星 ②红巨星
③白矮星     ④中子星

11. 小明昨晚在阳明山国家公园看到北极星,请问当时的北极星距离地平面仰角约几度?
①0度 ②15度 ③23.5度 ④25度

12. 事件视界天文望远镜(Event Horizon Telescope)在2017年4月观测黑洞所用的全世界天文台组合中,中研院天文所加入或主导的下列哪一个天文台,尚未参与?
①阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列(ALMA)
②格陵兰望远镜(GLT)
③阿塔卡玛探路者实验(APEX)
④次毫米波阵列望远镜(SMA)

13. 浑仪、浑象在使用上的差别,下列叙述何者正确?
①前者用来演示天体在天球上的运动,后者用来观测天体
②前者用来观测天体,后者用来演示天体在天球上的运动
③前者用来观测天体,后者用来观测地理北极
④前者用于预测地震的方向,后者用来观测天体

14. 下列天文事件的发生的顺序何者有误?
①海王星发现时间比谷神星早
②克卜勒提出行星运动定律的时间,比确定哈雷彗星是周期彗星早
③爱因斯坦提出广义相对论的时间,比爱丁顿拍摄日全食、确认太阳重力使光线弯曲早
④中子星被发现的时间,较系外行星早

15. 使用口径10公分及25公分光学望远镜进行目视观测,下列比较何者有误?
①25公分望远镜入光量较多
②10公分望远镜解析力较差
③相同焦比下,使用同规格目镜观测,会得到相同的放大倍率
④相同放大倍率进行目视观测,25公分望远镜之目标影像看起来会较亮

16. 关于铱卫星闪光(Iridium Flares)叙述何者有误?
①铱卫星闪光的路径及出现时间是可以被预测的
②白天也有机会看到铱卫星闪光
③台湾地区午夜12点也有机会见到铱卫星闪光
④铱卫星闪光是南北向移动

17. 英仙座大陵五星,是哪位天文学家从观测推算其变光周期,准确提出变光机制的?
①帕西瓦尔•罗威尔(Percival Lowell)
②约翰•赫歇尔(John Herschel)
③罗伯特•虎克(Robert Hooke)
④约翰•古德利克(John Goodricke)

18. 关于恒星在赫罗图(H–R diagram)情况,下列何者为非?
①主序带上,左上角恒星质量较右下角恒星重
②左上角恒星发光度较右下角恒星高
③左上角恒星发光度较左下角恒星低
④主序带上,左上角恒星寿命较中央区域恒星短

19. 下列何者不是太阳系的成员?
①天王星 ②冥王星 ③鸟神星
④葛利斯581星(Gliese 581)

20. 下列哪一个梅西尔星表(The Messier Catalogue)的天体,拥有最多颗恒星?
①M13 ②M31 ③M42 ④M57

21. 关于木星的叙述,下列何者正确?
①核心正处于核融合反应的状态
②木星的卫星,最早是在1610年发现的
③卡西尼号曾经环绕木星公转
④表面的大红斑是太阳系中风速最快的地方

22. 「蓝月」代表下列何种状况?
①这是月全食时所产生的现象
②蓝色的月亮出现在天上
③这是在白天看见的月亮
④一个月中出现了两次满月

23. 火星的地表呈现红色,是因为下列何种因素?
①土壤富含氧化铁
②土壤富含氧化镁
③正在燃烧
④土壤富含红磷

24. 新视野任务(New Horizons)2019年1月1日,首度飞掠柯伊伯带天体(KBOs)——2014 MU69,科学家给予这个天体的昵称为下列哪一个?
①妊神星(Haumea)
②遥远(Farout)
③极远(Farfarout)
④天涯海角(Ultima Thule)

25. 贝叶挂毯(Bayeux Tapestry)创作于11世纪,1066年4月天空中所出现、肉眼可见的彗星也展露其中,这颗彗星是下列哪一颗?
①池谷·张彗星 ②板垣彗星
③恩克彗星   ④哈雷彗星

26. 金牛座的蟹状星云是归属于下列哪一种星云?
①黑暗星云  ②反光星云
③行星状星云 ④超新星爆炸残骸

27. 红矮星也是恒星的一种,但较暗也较小,关于它的性质,下列何者正确?
①是主序带上,最小也最冷的恒星
②寿命很短
③死亡时有非常高的机率会成为黑洞
④死亡后,会成为棕矮星

28. 哈勃序列(Hubble sequence),是做下列何种分类用的?
①依星团外观分门别类用的
②按星系演化顺序排列用的
③依星系外观分门别类用的
④按星团演化顺序排列用的

29. 采用同一星团中全数恒星所描绘的赫罗图,可得知本星团何种讯息?
①重元素含量
②所占的空间范围
③年龄
④自行速度

30. 天文学家预测,下列哪个星系以后会与本银河系相撞并融合?
①人马座矮椭球星系
②三角座星系
③仙女座大星系
④狮子座三重星系

31. 一把双筒望远镜的规格上标示7×50,它的放大倍数及口径下列何者叙述正确?
①镜片口径为7公分,放大倍数为50倍
②放大倍数为7倍,镜片焦长50公分
③放大倍数为7倍,镜片口径为50毫米
④镜片50公厘总共有7片

32. 日心说的天体运行轨道是圆的,哪一位天文学家后续把轨道修正为椭圆形?
①艾萨克•牛顿(Isaac Newton)
②约翰尼斯•克卜勒(Johannes Kepler)
③第谷•布拉赫(Tycho Brahe)
④威廉•赫歇尔(Frederick William Herschel)

33. 提丢斯·波德定律(Titius-Bode law)提出后,因着寻找「消失的第五颗行星」过程中,而首度被找到的新星球是下列哪一颗?
①谷神星  ②智神星  ③爱神星  ④灶神星

34. 下列何者是人类目前尚未达到的科学目标?
①登陆月球
②制造人工重力
③看见黑洞
④发射无人太空船飞掠冥王星

35. 动画《圣斗士星矢》中,巨蟹座黄金圣斗士的必杀技为「积尸气冥界波」,其中积尸气是代表下列哪一个梅西尔星表的天体?
①M31 ②M42 ③M44 ④M45

36. 阿波罗13号任务(Apollo 13)会被评价为「成功的失败」,是因为任务过程发生哪些事?
①成功登陆月球,未采集月岩
②未登陆火星,成功回来地球
③未登陆月球,成功回来地球
④成功登陆月球,返回地球过程失败

37. 2018年华裔天文学家葛健所发表发现的超级地球,就在编号HD 26965恒星旁公转,这颗恒星位于哪一个星座方向?
①天炉座  ②凤凰座  ③时钟座  ④波江座

38. 二十四节气的日期是根据哪个天体的视运动而订?
①月球 ②太阳 ③春分点 ④秋分点

39. 1933年芝加哥博览会开幕典礼中,引用哪一颗恒星进行开幕?
①角宿一  ②北极星  ③天狼星  ④大角星

40. 哪一种黑洞,在事件视界(event horizon)产生潮汐裂解事件(tidal disruption event)的效应会比较明显?
①恒星级黑洞  ②中型黑洞
③超巨质量黑洞 ④皆相同

41. 古人运用节气计算「年」的长度,是以哪个节气为计算的起讫点?
①春分 ②夏至 ③秋分 ④冬至

42. 模拟失重的飞机,飞行过程中,机内展现失重状态是发生在抛物线飞行的哪一个阶段?
①爬升 ②下降 ③平飞 ④视情况而定

43. 欲探测背景辐射时期之前的宇宙,最可能观测下列哪一种光或波?
①γ射线    ②微波
③无线电波  ④重力波

44. 月相接近满月时,若站到月球上看地球,应呈何种形状?
①眉月 ②上弦月 ③满月 ④下弦月

45. 火星白天时,站在奥林帕斯山顶所看见的天空颜色是下列哪一种?
①蓝色 ②黄色 ③红色 ④黑色

46. 流星雨中,尾迹最长的流星通常出现在下列哪个方向?
①辐射点附近
②辐射点对面
③辐射点90度方向
④不一定

47. 目前测得太阳系中的最高风速,出现在下列哪颗行星上?
①木星 ②土星 ③天王星 ④海王星

48. 下列哪一颗恒星,视星等为0等?
①织女星 ②天狼星 ③勾陈一 ④太阳

49. 下列何者不是触发恒星形成的诱因?
①超新星爆炸震波
②星系密度波
③宇宙膨胀
④重力扰动

50. 若一组双星质量总和为10倍太阳质量、互绕周期为10年,则两者间距离最可能为下列何者?
①20AU ②16AU ③10AU ④8AU

51. 若在銀河系中,發現存在比銀河系年齡更古老的球狀星團,最可能的原因是?
①测量的误差
②星团聚集构成星系
③星团重力促成星系形成
④星系碰撞合并

52. 在夜空中,大部分球状星团位于以下哪个区域?
①黄道附近  ②赤道附近
③银道附近  ④银极附近

53. 由丁肇中博士团队设计制造的太空磁谱仪系统(AMS),其主要研究对象为何?
①暗能量   ②重力波
③反物质   ④宇宙磁场

54. 根据标准检验局2019年3月12日所公告的规定,「天文观星教学研究用之可携式雷射指示器」功率不得超过下列哪项规格?
①1mW    ②10mW
③100mW   ④1000mW

55. 人类首次直接拍摄到黑洞影像,是以下列何种波段的天文望远镜拍的?
①无线电波  ②可见光
③红外光   ④x射线

56. 当恒星色指数数值越小时,下列描述何者是对的?
①年龄越老  ②表面温度越低
③颜色越偏蓝 ④质量越小

57. 2019年6月10日发生木星冲,请问下一次木星冲约在何时?
①2020年7月 ②2020年6月
③2021年6月 ④2029年6月

58. 国际太空站(International Space Station)绕地球一圈所需的时间约多久?
①9分钟 ②90分钟 ③9小时 ④9周

59. 「春分」始于黄经0度,则黄经15度所临到的是哪一个节气?
①春分 ②清明 ③芒种 ④立秋

60. 某日晚上8点,在台北天文馆观测到月亮自西方地平线逐渐隐没,本日所见的「月相」应该最接近下列哪一种?
①眉月 ②上弦月 ③凸月 ④下弦月

61. 清代吴敬梓的儒林外史文中提到「你看贯索犯文昌,一代文人有厄!」,请问「贯索」对应于下列哪一个星座方向?
①仙王座  ②北冕座  ③狮子座  ④猎户座

62. 太阳色球层的红色,来自下列哪种元素的原子受到激发后,落回较低能阶时,所发射出来的辐射?
①氢 ②氦 ③锂 ④钠

63. 根据观测及恒星演化理论,行星状星云的叙述,下列何者正确?
①中心伴随有白矮星
②是超新星爆炸的残骸
③蟹状星云是个行星状星云
④行星状星云是属于反光星云

64. 根据目前的恒星演化理论,比铁还重的元素,主要生成于下列何种步骤?
①恒星内部核融合
②超新星爆炸
③大霹雳
④白矮星

65. 有关行星位置及观测的叙述,下列何者错误?
①发生水星东大距或西大距前后,是观测水星的最佳时机
②发生木星西方照时,木星、地球与太阳三者中心连线构成直角三角形,此时地球位于直角点上、木星在太阳西侧
③发生木星合金星时,表示整夜可见木星及金星
④内行星的「合」,有上合及下合

66. 若有「荧惑守心」天象发生,可在哪颗星附近看到火星?
①角宿一 ②心宿二 ③大角 ④参宿四

67. 每一年发生于7月至8月、约在8月12日前后进入极大期的英仙座流星雨,其来源的天体是以下何者?
①1P/Halley(哈雷)
②109P/Swift-Tuttle(斯威夫特-塔特尔)
③C/1490Y1
④141P/Machholz 2(梅克贺兹二号)

68. 到达下列哪一个节气时,地球离太阳最近?
①春分 ②夏至 ③立秋 ④冬至

69. 光学望远镜的放大倍率如何计算?
①物镜焦距/目镜焦距
②目镜焦距/物镜焦距
③物镜口径/目镜口径
④物镜焦距/物镜口径

70. 下列哪一个天体,距离地球最远?
①冥王星
②哈雷彗星
③M45疏散星团
④银河系中心的黑洞

71. 中国古代天文测量仪器「简仪」,是由下列哪位创造的?
①东汉张衡   ②三国贾逵
③南北朝祖冲之 ④元朝郭守敬

72. 地球上的观测者,观察到月球始终以同一面朝向地球,其主要原因为何?
①月球不会自转
②月球的自转周期与地球的自转周期相同
③月球不会公转
④月球绕地球的公转周期与月球的自转周期相同

73. 有关太阳结构的叙述中,下列何者为误?
①太阳核心采辐射方式传递热能
②太阳最内层的大气层为色球层
③地球所见的太阳光谱主要来自光球层
④太阳的寿命约有100亿年

74. 月食不可能会在下列哪个节日发生?
①中秋节  ②中元节  ③端午节  ④元宵节

75. 美国天文学家克莱德•汤博(Clyde Tombaugh)在1930年发现的天体是下列哪一个?
①海王星  ②天王星  ③冥王星  ④婚神星

76. 下列哪一种日月食天象,不会发生?
①月偏食  ②月环食  ③月全食  ④日偏食

77. 下列哪一个小行星群,离地球最近?
①特洛伊小行星群(Trojans)
②匈牙利小行星群(Hungaria asteroids)
③阿登小行星群(Atens)
④半人马小行星群(Centaurus)

78. 量测遥远星系中的造父变星,可以协助估算这个星系的哪一种物理量?
①距离 ②温度 ③质量 ④组成成分

79. 下列光谱型态的恒星,哪一个表面温度最低?
①K2 ②G6 ③B2 ④O3

80. 事件视界天文望远镜观测的主要目标,除了银河系中心人马座A星(Sgr A*)外,还有下列哪一个梅西尔星表的天体?
①M31 ②M57 ③M87 ④M100

81. 下列梅西尔星表中的星云,哪一个里面有恒星正在形成?
①M42 ②M57 ③M76 ④M97

82. 下列有关闰年的叙述何者是错误的?
①西元2000年是闰年
②西元2020年是闰年
③西元2100是闰年
④西元2200年不是闰年

83. 星云在可见光照片中所呈现的红色,是哪一种元素所发射的?
①氢 ②氦 ③氧 ④二氧化碳

84. 雷射干涉重力波天文台(LIGO),在2015年发现的重力波GW150914,其来源是甚么天体碰撞合并?
①恒星 ②中子星 ③黑洞 ④星系

85. 太阳环绕银河系中心旋转,每转一圈约需多少年?
①2.5亿年  ②5000万年
③250万年 ④10万年

86. 观察恒星的光谱,无法测量到下列哪一种恒星的物理量?
①表面温度
②横向(transverse)速度
③径向(radial)速度
④自转周期

87. 口径50公分的天文望远镜,其焦比为10。若配合焦距为25mm的目镜,其放大率是多少?
①20倍    ②100倍
③200倍  ④1200倍

88. 天文学家根据目前的观测结果,认为下列哪种学说比较可能是月球形成的原因?
①碰撞说  ②捕获说
③分裂说  ④外星文明说

89. 太阳偏黄色、天狼星偏蓝白色、心宿二偏橙红色,由此可知,三个天体表面温度由低到高的顺序应该是?
①天狼星、心宿二、太阳
②太阳、心宿二、天狼星
③天狼星、太阳、心宿二
④心宿二、太阳、天狼星

90. 观测目标天体光谱时,若发现其光谱有「红移」现象,表示此天体反应星光发出时,它正处于下列何种境况?
①降温   ②升温
③远离地球 ④接近太阳系

91. 史匹哲太空望远镜(Spitzer Space Telescope)观测的光线波段,为下列何种?
①伽玛射线 ②X射线
③红外线  ④可见光

92. 太阳系内,短周期彗星的主要来源区域为下列哪一个?
①银河系
②奥尔特云(Oort cloud)
③柯伊伯带(Kuiper belt)
④特洛伊小行星

93. 《晋书·天文志》:「……所谓扫星,本类星,末类彗,小者数寸,长或经天。……本无光,傅日而为光,故夕见则东指,晨见则西指。在日南北皆随日光而指,顿挫其芒,或长或短。」试问前文是在描写何种天体?
①彗星 ②流星 ③陨石 ④小行星

94. 上一次火星冲发生在2018年7月,接下来的火星冲将发生在西元哪一年?
①2019年  ②2020年
③2021年  ④2023年

95. I和II型超新星,最主要的差别在于II型的光谱中有什么元素的吸收谱线?
①氢 ②氦 ③氧 ④矽

96. 跨年活动来到时,下列哪一个国家是地球上第一个跨年的?
①东加(Tonga)
②澳洲(Australia)
③新西兰(New Zealand)
④日本(Japan)

97. 太阳系哪一颗行星的表面温度最高?
①水星 ②金星 ③地球 ④土星

98. 根据目前恒星演化理论,太阳不会经历哪一个阶段?
①红巨星   ②超新星爆炸
③原始恒星  ④主序星

99. 要观看金星西大距,要在下列哪个时间及方位?
①日出前西方 ②日出前东方
③日落后东方 ④日落后西方

100. 若恒星发光度不变,当其距离向外移动4倍后,其亮度会变成原来的几倍?
①2倍 ②1/4 ③1/8 ④1/16

2019天文知能检测『天文知识测验』答案
  1-10   ②①④②④ ④②②③②
11-20   ④②②①③ ③④③④②
21-30   ②④①④④ ④①③③③
31-40   ③②①②③ ③④②④①
41-50   ④③④①④ ③④①③③
51-60   ④④③③① ③①②②①
61-70   ②①①②③ ②②④①④
71-80   ④④②③③ ②③①①③
81-90   ①③①③① ②③①④③
91-100 ③③①②① ①②②②④
主办:台北市立天文科学教育馆

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

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

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

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

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

【试题】

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

赫罗图

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

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

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

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

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

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

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

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

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

预赛答案:CDACA CDAAC BCCBC BABCD ABBBB ADBCD AACDA


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

II. 简答题

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

 

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

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

 

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

 

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

 

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

 

北京天文馆、全国中学生天文知识竞赛组委会拥有最终解释权。


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表情包

  台北市立天文科学教育馆为推广天文知识,并提高民众对天文之认识与兴趣,开辟了天文知能检测平台,期盼能使天文教育更蓬勃发展。天文知能检测自由参加,不限年龄、学历,试题不分等级。检定项目分为「天文知识测验」和利用天文馆的宇宙剧场半球形银幕进行的全天「星座辨认」等两部分。通过检测证书由台北市立天文科学教育馆署名发给。

繁体中文使用者注意
1. 天体位置冲的繁体字应是「衝」,不能写成沖水的「沖」。
2. 谷神星的繁体字应是「穀神星」,不能将山谷的「谷」字当做另一个繁体字使用。
3. 王后星的繁体字应是「王后星」,不能写成「王後星」。

两岸名词的差异 
公尺=米 
公分=厘米 
公厘=毫米 
哈伯=哈勃 
梅西尔=梅西叶(梅西耶) 
重力波=引力波 
克卜勒=开普勒 
古伯带=柯伊伯带 
欧特云=奥尔特云 
都卜勒效应=多普勒效应 
航海家探测船=旅行者探测器 
机会号=机遇号 
精神号=勇气号

2018年天文知能检测『天文知识测验』题目卷
台北 2018年11月11日10:00-11:30 闭卷

单选题(填对应数字即可),共计100题,每题1分,总分100分,70分以上及格

1. 2018年1月31日晚间21时27分是月亮「望」的时刻,下列何者正确?
①前次发生望的时刻为2017年12月31日晚间21时27分
②2019年1月31日晚间21时27分还会发生望
③2018年2月不会发生望
④下次发生望的时刻为同年2月28日晚间21时27分

2. 某颗星的「绝对星等」与「视星等」相同,请问这颗星距离我们多远?
①10天文单位 ②10秒差距
③10光年   ④10亿公里

3. 关于宇宙背景辐射的叙述,下列何者正确?
①美国天文学家哈伯(Edwin Hubble)首先观测发现
②来自于银河系的超新星爆炸
③物理学家爱因斯坦(Albert Einstein)在相对论中就已经预测
④整个宇宙中各方向各处都存在

4. 梅西尔星表〈The Messier Catalogue〉中的M97,位于哪个星座方向?
①大熊座  ②英仙座  ③双子座  ④蛇夫座

5. 下列哪一项关于彗星的叙述是正确的?
①彗星的彗发一直存在彗核周围
②彗星的蓝色彗尾称为离子尾
③彗星在海王星与冥王星之间的区域形成
④彗星的结构与小行星相同

6. 地球不会产生下列何种运动?
①进动  ②章动  ③差异自转  ④绕日公转

7. 《汉书》中的《天文志》是下列中哪位所辑?
①班固 ②马续 ③班超 ④张衡

8. 下列哪项关于太阳系形成的叙述是正确的?
①形成时间约距今138亿年前
②由欧特云团(Oort cloud)收缩凝聚形成
③形成位置在银河系旋臂部分
④太阳与各行星形成的时间差距超过10亿年

9. 月球不会造成地球发生哪种现象?
①极光 ②潮汐 ③月食 ④日食

10. 下列哪一类天体的表面温度最高?
①白矮星 ②红巨星
③棕矮星 ④金牛T星(T Tauri star)

11. 恒星的颜色与哪一项恒星的物理性质有关?
①磁场强弱   ②质量大小
③自转速率快慢 ④以上皆非

12. 太阳辐射能的主要来源是?
①内部核心区进行的核融合反应
②表面太阳黑子周期变化提供的磁场能量
③本身重力收缩释放的位能
④以上皆非

13. 下列哪一类恒星的演化寿命一定比较短?
①体积大的恒星 ②质量大的恒星
③亮度大的恒星 ④密度大的恒星

14. 天文学家之所以知道有「暗物质」的存在,是因为观测到?
①暗物质发出的电磁波
②暗物质产生的重力效应
③暗物质的温度
④暗物质产生的冲激波

15. 根据目前观测数据,本银河系各部位的转动速率,下列哪项叙述正确?
①银河系中心有黑洞存在
②旋臂随着离银河系中心距离增加,绕行速率并没有减慢,且几乎保持同样的速率
③依银河系各部位公转速率与中心距离变化情形所画出的曲线图,称为「旋转曲线」(rotation curve)
④以上皆是

16. 下列哪项关于星系的叙述是不正确的?
①依据观测到的外型分类,星系有球状星系、椭圆星系、螺旋星系
②星系中的成员有恒星、星团、星云等
③多个星系也组成星系团(Cluster of galaxies),如本地星系群(Local group of galaxies)、后发座星系群(Coma Cluster of galaxies)
④考虑大于百万秒差距(Mpc)以上的范围时,星系团的分布具有各处均匀性(homogeneity)

17. 2016年科学家利用下列哪种物理原理,首度探测到重力波?
①质能不灭定律 ②波的干涉效应
③弹性碰撞原理 ④作用力与反作用力平衡

18. 在台北冬季时,往北纬更高的区域前进所观测到的情形,下列哪项叙述不正确?
①北极星的仰角高度愈来愈高
②白昼的时间愈来愈短
③能见到的星座数量愈来愈多
④愈接近北极地区,愈有机会看见极光

19. 下列哪个星座在台湾完全看不到?
①飞马座  ②杜鹃座  ③山案座  ④凤凰座

20. 下列何者是类地行星的特性?
①具有行星环
②密度较大
③由气体或冰组成
④卫星数目相对较多

21. 克卜勒任务(Kepler Mission)是利用何种方法来搜寻系外行星(太阳系以外的行星)?
①径向速度法  ②天体测量法
③重力微透镜法 ④凌日法

22. 目前发现的矮行星中,「不」包含下列哪一颗?
①谷神星(Ceres)
②冥王星(Pluto)
③鸟神星(Makemake)
④爱神星(Eros)

23. 从太阳光球层的何种现象,可得知太阳表面正在运用对流传递热能?
①太阳黑子 ②米粒状组织
③日珥   ④日冕物质抛射

24. 目前太阳系八大行星中,拥有最多卫星的是下列哪一颗?
①海王星 ②天王星 ③土星 ④木星

25. 2018年日本隼鸟2号(Hayabusa 2)探测船,让探测机器人成功登陆至龙宫(Ryugu)小行星,这颗小行星是属于下列哪一小行星族群?
①特洛伊(Trojans)
②阿波罗(Apollo)
③主带(Main belt)
④阿登(Aten)

26. A-金星、B-天狼星、C-织女星、D-北极星、E-天王星,以上天体的视星等数字由大到小排列为下列何者?
①ABDEC ②EDCBA
③DEBCA ④ABCDE

27. 视星等亮度若差5等,亮度约相差几倍?
①1倍 ②2.512倍 ③10倍 ④100倍

28. 意大利天文学家乔凡尼‧夏帕雷利(Giovanni Virginio Schiaparelli)首度观测到火星上有一种地形特征,他用意大利语canali表示,请问是在哪一年?
①1820年 ②1758年
③1877年 ④1910年

29. 下一回的火星大接近,将于哪一年到来?
①2029年 ②2030年
③2033年 ④2035年

30. 本银河系,依目前的观测结果推论,是属于下列哪种星系?
①螺旋星系 ②棒旋星系
③椭圆星系 ④不规则星系

31. 本银河系的核心,透过欧南天文台的VISTA望远镜观测到其外形像一颗花生,这是观测哪一个波段的光所得到的结果?
①红外线  ②可见光
③无线电波 ④X射线

32. 太阳系位于本银河系的旋臂上,距离本银河系核心约有几光年远?
①4万光年    ②3万7千光年
③2万7千光年 ④1万5千光年

33. 下列哪一颗星是目前发现离太阳系最近的系外行星?
①克卜勒186f   ②阋神星
③天狼星B   ④比邻星b

34. 寻找系外行星所用的方法中,目前哪一种方法所找到的数量最多?
①凌日法    ②径向速度法
③微重力透镜法 ④直接拍摄法

35. 有关二十四节气,下列叙述何者错误?
①太阳到达黄经0度时,为「春分」
②节气共有二十四个
③黄道每隔15度制定一个节气
④太阳到达黄经240度时,为「冬至」

36. 有A及B两支双筒望远镜,规格分别为A-7×50及B-6×30,以下叙述何者正确?
①A的放大倍率为7倍,B的放大倍率为6倍
②A的放大倍率为50倍,B的放大倍率为30倍
③A的镜片口径为7公分,B的的镜片口径为6公分
④A的镜片口径为50公分,B的的镜片口径为30公分

37. 3月20日晚上8点小文观察到北斗七星,他可于下列哪个时间,在相同地点看到最接近同仰角及方位的北斗七星出现?
①2月18日晚上10点
②4月20日晚上9点
③4月20日晚上10点
④5月20日晚上8点

38. 下列哪个星座所在位置的赤纬最南?
①鹿豹座  ②盾牌座  ③麒麟座  ④时钟座

39. 依目前观测发现,下列哪一颗恒星旁有最多系外行星?
①葛利斯581(Gliese 581)
②TRAPPIST-1
③克卜勒90(Kepler-90)
④克卜勒20(Kepler-20)

40. 站在台湾本岛地平面,可以完整地看到下列哪个星座的全部?
①飞鱼座  ②蝎虎座  ③苍蝇座  ④蝘蜓座

41. 黄道经过的星座有几个?
①12个 ②13个 ③36个 ④88个

42. 火星冲多久会发生一次?
①约1年  ②约2年  ③约15年  ④约17年

43. 下列哪个天体对地球海洋潮汐的影响最大?
①太阳 ②月球 ③火星 ④织女星

44. 下次要在台湾看到日环食要等到何时?
①2020年 ②2024年
③2035年 ④2062年

45. 下列哪颗恒星的表面温度最高?
①心宿二  ②太阳  ③参宿七  ④参宿四

46. 恒星演化中,下列哪个阶段所占的时间最长?
①主序星 ②氦闪
③超新星 ④前主序星

47. 下列何者无法用来测量星系的距离?
①视差法  ②Ia型超新星
③造父变星 ④谱线红移

48. 下列梅西尔天体中,何者为球状星团?
①M42 ②M45 ③M19 ④M27

49. 目前全世界最大的单一天线无线电波望远镜位于何处?
①中国贵州
②智利智阿塔卡玛(Atacama)沙漠
③波多黎各
④夏威夷

50. 下列何者不属于电磁波?
①可见光 ②伽玛射线
③X射线  ④重力波

51. 下列何者不属于电磁波?
①海王星 ②天王星 ③木星 ④土星

52. 已知岁差之周期约为26000年,则春分点每年约退行多少角秒?
①30角秒 ②40角秒
③50角秒 ④60角秒

53. 已知某恒星的视星等为10等,距离为100秒差距,则此恒星的绝对星等为多少?
①5等 ②6等 ③7等 ④8等

54. 目前太阳系哪一颗行星上被观测到的气旋速度最快?
①木星 ②土星 ③天王星 ④海王星

55. 天文学家认为太阳系长周期彗星主要来自下列何处?
①古柏带(Kuiper belt)
②欧特云(Oort cloud)
③史特龙根球(Stromgren sphere)
④英仙旋臂(Perseus arm)

56. 小行星在自转时,表面各部位照射到太阳光的面积比例不一,造成红外线辐射强度不同而产生压力变化,使小行星产生不同于原预测方向之漂移现象,称为何种效应?
①雅可夫斯基效应(Yarkovsky effect)
②塞曼效应(Zeeman effect)
③康普顿效应(Compton effect)
④法拉第效应(Faraday effect)

57. 卡西尼缝(Cassini division)是存在于土星环中的结构,而其成因与下列太阳系中的哪个天文结构最为相似?
①柯克伍德空隙(Kirkwood gap) 
②范艾伦带(Van Allen belt)
③特洛伊群(Trojan group) 
④离散盘(scattered disk)

58. 依目前恒星形成理论,成为一颗恒星的质量下限,约为多少太阳质量(M)?
①0.04M ②0.08M  
③0.4M   ④0.8M

59. 伽玛射线爆(gamma ray burst,GRB)是宇宙中由于星体之剧烈爆发而产生大量伽玛射线的一种天文现象,而其较不可能由下列何种事件所造成?
①Ⅱ型超新星爆炸
②恒星之形成过程
③两个中子星之合并
④中子星与黑洞之合并

60. 梅西尔星表〈The Messier Catalogue〉中的M44俗称鬼宿星团,它位于哪个星座方向?
①金牛座  ②飞马座  ③天蝎座  ④巨蟹座

61. 下列哪种交互作用并非宇宙的四大基本力之一?
①强核力  ②弱核力  ③电磁力  ④热力

62. 下列何者并非宇宙大霹雳学说的观测证据之一?
①哈伯定律  ②星系的成团现象
③氦元素丰度 ④宇宙微波背景

63. 唐朝诗人杜甫在其诗句「赠卫八处士」中写到「人生不相见,动如参与商。今夕复何夕,共此灯烛光。…」,而其中所指的参星与商星分别是位于现今的哪两个星座内?
①猎户座、天蝎座
②飞马座、狮子座
③人马座、双子座
④猎犬座、天兔座

64. 星座中的南极座原意象征哪一种航海仪器?
①六分仪  ②八分仪  ③罗盘  ④望远镜

65. 下列哪一个单位距离最远?
①1公里  ②1光年
③1秒差距 ④1天文单位

66. 星座中的鹿豹座,是描述哪种动物?
①鹿 ②豹 ③长颈鹿 ④熊

67. 下列哪一天有可能发生日食?
①农历新年 ②元宵节
③端午节  ④中秋节

68. 如果住在月球背面,你会看到太阳多久升落一次?
①29.5小时 ②27.3小时
③29.5天  ④27.3天

69. 下列哪一颗星球地表的大气压力最大?
①火星 ②地球 ③金星 ④泰坦

70. 信使号太空船(MESSENGER)环绕哪一颗行星进行探测?
①金星 ②水星 ③木星 ④土星

71. I型超新星与II型超新星的分类,以观测有无哪一元素为依据?
①氢 ②氦 ③氧 ④铁

72. 2018年4月18日发射研究系外行星的望远镜TESS,与克卜勒任务(Kepler Mission)相比优势为何?
①TESS口径较大
②TESS搜寻范围更广
③TESS看的恒星较暗
④TESS较重

73. 影响恒星演化最重要的因素是下列何者?
①体积   ②质量
③生成环境 ④重元素含量

74. 最适合观测金星的时机是?
①大距 ②冲 ③合 ④方照

75. 下列有关中国星宿与西方星座的对照何者错误
①参宿←→猎户座
②亢宿←→室女座
③房宿←→天蝎座
④牛宿←→天鹰座

76. 大霹雳(The Big Bang)所产生的元素中,哪种含量最多?
①氢 ②氦 ③碳 ④氧

77. 太阳离本银河系哪一条旋臂最近?
①南十字  ②英仙座  ③猎户座  ④矩尺座

78. 帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)2018年8月发射,请问它利用哪颗行星加速并改变轨道?
①火星 ②地球 ③金星 ④水星

79. 帕克太阳探测器为纪念尤金‧帕克(Eugene Newman Parker)而命名为帕克,请问这位天文学家对天文学最主要贡献,是研究下列哪一项主题?
①太阳核心 ②太阳风
③红巨星  ④超新星

80. 下列哪一个太空望远镜所探测的观测波段最长?
①哈伯(HST)
②史匹哲(Spitzer Space Telescope)
③钱卓(Chandra X-ray Observatory)
④费米(Fermi Gamma-ray Space Telescope)

81. 关于球状星团与疏散星团的比较,下列何项叙述不正确?
①球状星团大多分佈在星系核心与银晕;疏散星团大多分布在星系盘面
②球状星团的星球数量比疏散星团的星球数量多
③球状星团的星球年龄比疏散星团的星球年龄老
④球状星团的星球颜色偏蓝;疏散星团的星球颜色偏红

82. 太阳系八大行星中,哪一颗行星自转轴倾角达97度?
①冥王星 ②天王星 ③金星 ④土星

83. 2017年天文学家首度观测到古柏带(Kuiper Belt)天体有「环」系统存在,请问是在下列哪一颗古柏带天体发现的?
①谷神星  ②冥王星  ③鸟神星  ④妊神星

84. 2006年天体分类增列「矮行星」,下列哪一颗矮行星不是在2006年列入的?
①鸟神星  ②谷神星  ③冥王星  ④阋神星

85. 地面上的大型望远镜,常用「自适应光学(Adaptive Optics)」系统,减轻并修正哪方面的干扰?
①电子相机的电流干扰
②大气扰动
③仪器晃动
④镜片变形

86. 有关目前太阳黑子的变化周期,下列叙述何者正确?
①目前是观测太阳黑子的第23个周期
②目前正朝太阳黑子极小期发展中
③目前正朝太阳黑子极大期发展中
④太阳黑子极小期时,看不到极光

87. 新视野任务(New Horizons)将于2019年元旦飞掠哪一颗古柏带天体?
①2014 MU69  ②1993 SC
③1998 WW31 ④ 2012 VP113

88. 2018年年底预计升空的福卫七号,主要用在何种用途上?
①通讯  ②军事  ③气象  ④资源探测

89. OSIRIS-REx是NASA第一个拜访近地小行星的太空任务,预计在2018年12月飞抵哪一颗小行星进行采样?
①贝努(Bennu)
②佛罗伦斯(Florence)
③2012 TC4
④爱神星(Eros)

90. 太阳预计在主序带还可存活多久?
①200亿年 ②150亿年
③100亿年 ④50亿年

91. 目前正环绕木星进行观测的太空任务是下列哪一个?
①朱诺(Juno)
②卡西尼(Cassini)
③伽利略(Galileo)
④克卜勒(Kepler)

92. 要用下列哪一个波段,才能观测到土星的极光?
①无线电波 ②红外线
③可见光  ④紫外线

93. 有关恒星纬度差异自转(latitudinal differential rotation),依目前观测结果,不同纬度的速度叙述,何者正确?
①恒星两极区的旋转速度最快
②恒星赤道区的旋转速度最快
③不同纬度的速度都一样
④由北极往南极,速度越来越慢

94. 下列太空探测车中,何者不是用太阳能为动力来源?
①精神号(Spirit)
②机会号(Opportunity)
③好奇号(Curiosity)
④旅居者号(Sojourner)

95. 太阳系中,下列哪颗卫星的地表,有被观测到沙尘暴的发生?
①泰坦(Titan)
②凯隆(Charon)
③月亮(Moon)
④卡利斯多(Callisto)

96. 天文学家找到第一个太阳系外可能存在卫星的讯号,这颗卫星绕行哪一颗系外行星?
①Kepler-1625a ②Kepler-1625b
③Kepler-1625c ④Kepler-1625d

97. 英仙座流星雨是年度主要流星雨之一,导致这个流星雨发生的母彗星是下列哪一颗?
①1P/Halley
②2P/Encke
③55P/Tempel-Tuttle
④109P/Swift-Tuttle

98. 在无线电天文学上被广泛地应用在侦测星系结构的21公分谱线,是由何种物质的两个超精细结构能阶之跃迁所发出?
①中性氢分子 ②中性氢原子
③电离氢原子 ④中性氦原子

99. 天体运行论〈De revolutionibus orbium coelestium〉一书是哪一位天文学家所撰写的?
①尼古拉‧哥白尼(Nicolaus Copernicus)
②伽利略‧伽利莱(Galileo Galilei)
③克里斯蒂安‧惠更斯(Christiaan Huygens)
④约翰尼斯‧克卜勒(Johannes Kepler)

100. 下列哪个星云是行星状星云?
①北美洲星云(NGC 7000)
②蔷薇星云(NGC 2244)
③爱斯基摩星云(NGC 2392)
④礁湖星云(M8)

2018天文知能检测『天文知识测验』答案
2018年11月13日修订,修订第16、26、68题答案

1-10     ③②④①② ③②③①①
11-16   ④①②②④ ①或③都对
17-20   ②③③②
21-30   ④④②④② ④③④②
31-40   ①③④①④ ①①④③②
41-50   ②②②①③ ①①③①④
51-60   ①③①④② ①①②②④
61-70   ④②①②③ ③① 送分 ③②
71-80   ①②②①④ ①③③②②
81-90   ④②④①② ②①③①④
91-100 ①④②③① ②④②①③
主办:台北市立天文科学教育馆

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