天体收藏家-孙国佑

中国天文学会会员,埃格•威尔逊奖获得者,中国首颗银河系新星、亮红新星发现者,PSP公众超新星搜寻项目管理员,(546756)Sunguoyou – 孙国佑星。 严正声明:近期发现北斗云计算信息技术有限公司假冒本人网站,旗下的www.5656.net.cn,www.astronomy.org.cn均为假冒诈骗网站,请广大爱好者注意甄别,谨防受骗!

2022年广东省中学生天文知识竞赛低年组试题(答案)

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11ℎ04????,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7????????。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200????????的反射式望远镜,焦距1000????????,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0.55????????,赤经4ℎ58????,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280????????,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???????? 间接得到各行星的轨道半径???????? 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. 3.2×103????????
B. 6.3×103????????
C. 6.6×103????????
D. 5.8×103????????

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° − |???? − ????| 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11ℎ04????。

30. B。小岛的本地恒星时为11ℎ04????时,亚历山大的恒星时为8ℎ24????,可知小岛在亚历山大的东边,经度差11ℎ4????−8ℎ24????=2ℎ40????=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6100????????−5670????????=430????????,装置的角直径为2×12????/430????????≈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200????????,通过效率为80%,人眼的瞳孔直径为7????????,通过效率近似为100%,则两者接收光子能力之比为(200????????/7????????)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????′=???? cos23.3°。地球半径约6400????????,可得最佳选项为D。

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

49. C。望远镜的焦距F=280????????×10=2800????????,底片比例尺????=206265″/F≈73.67″/????????。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。

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