注意事项：
1、本卷为闭卷考试，请答卷人按照自己的真实水平独立完成。
2、选择题全部为单项选择，考生直接在试题页面中点选一个最接近正确的答案，答错不扣分。
3、总分100分，每题2分，考试时间100分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、考试过程中不得切出考试页面，否则平台将自动收卷。
6、比赛结果在广东天文学会网站和微信公众号公布。
Part 1. 天文热点
1. 我国首个自主发射的火星探测器“天问一号”计划于何时入轨火星？（ ）
A. 2020年12月底左右
B. 2021年2月底左右
C. 2021年5月中左右
D. 2022年7月底左右
2. 我国嫦娥五号探测器在2020年何时发射升空？（ ）
A. 12月24日 B. 12月7日
C. 11月24日 D. 11月28日
3. 2020年的诺贝尔物理学奖分别颁发给罗杰·彭罗斯、莱因哈特·根策尔和安德烈娅·盖兹。其中彭罗斯获奖的理由是“发现黑洞形成是广义相对论的一个预言”，那根策尔和盖兹获奖的理由是？（ ）
A. 发现银河系中心的超大质量致密天体
B. 发现第一颗环绕类太阳恒星运动的系外行星
C. 验证了引力波的存在
D. 发现了一种测量宇宙大尺度结构的探针
4. 以下哪所高校在2020年正式成立天文系？（ ）
A. 香港科技大学
B. 贵州大学
C. 中山大学
D. 广州大学
5. 2020年7月，一颗“黑马”彗星亮度达到2等以上，吸引了很多爱好者拍摄。这颗彗星是？（ ）
A. C/2019 Y4 (ATLAS)
B. C/2020 F8 (SWAN)
C. C/2020 F3 (NEOWISE)
D. C/2019 U6 (Lemmon)
6. 关于2020年6月21日的日环食，下列哪个地点位于环食带之外？（ ）
A. 纳木错 B. 武汉
C. 厦门 D. 泸州
7. 2020年4月24日是我国首个人造卫星“东方红一号”成功发射_______周年。（ ）
A. 40 B. 50 C. 60 D. 70
8. 北京时间2020年10月21日，OSIRIS-Rex（冥王号）探测器对小行星_______进行了首次采样。（ ）
A. 龙宫 B. 贝努
C. 糸川 D. 灶神星
9. 2019年年底，一颗本来位列全天前20亮星的恒星亮度持续下降，甚至一度跌出前20亮星排名。2020年年初，它的亮度又恢复了。这颗恒星是？（ ）
A. 参宿四 B. 参宿七
C. 毕宿五 D. 北河二
10. 以下哪个天象在2020年11月出现？（ ）
A. 水星西大距 B. 木星冲
C. 金星东大距 D. 土星合木星
Part 2. 基础知识
Ⅰ. 请回答以下10道独立的小题。
11. 地方平太阳时12时，当地的太阳时角读数（ ）
A. 大于0时
B. 小于0时
C. 正好0时
D. 上述三个选项都有可能
12. 环状星云的中心有一颗？（ ）
A. 中子星 B. 红巨星
C. 白矮星 D. 黑矮星
13. 一位在珠三角的同学在他生日那天的北京时间22:00看到北落师门上中天，这位同学最可能在哪月生日？（ ）
A. 1月 B. 4月 C. 7月 D. 10月
14. 狮子座β的中文名叫？（ ）
A. 轩辕十二 B. 贯索一
C. 五帝座一 D. 王良四
15. 用一台25.4厘米口径的牛顿式反射望远和市面常见的天文CMOS/单反，在极限星等2.5等左右的城市里进行天文摄影。下列情况中最不可能的是？（ ）
A. 拍到火星的两颗卫星
B. 拍到参宿四表面的星斑
C. 拍到国际空间站
D. 拍到土卫六
16. 超新星SN 1006是在哪一年爆发的？（ ）
A. 公元1006年
B. 公元1054年
C. 公元1987年
D. 公元2010年
17. 夏威夷的莫纳克亚山是天文学的“圣地”之一。以下哪个望远镜不是架设在莫纳克亚山上？（ ）
A. 凯克望远镜 I/II
B. 甚大望远镜
C. 昴星团望远镜
D. 双子望远镜（北）
18. 在天王星的中纬地区，出现“昼夜变化”现象的主要原因是？（ ）
A. 天王星自转 B. 天王星进动
C. 天王星公转 D. 天卫一公转
19. 下列四个天体中，地表平均温度最高的是？（ ）
A. 月球 B. 水星
C. 金星 D. 谷神星
20. 一台折反射望远镜物镜口径200mm，焦距2800mm，目镜焦距20mm，它现在的放大率是？（ ）
A. 140倍 B. 200倍
C. 14倍 D. 10倍
Ⅱ. 本部分包含第21-25小题。请在下面给出的备选答案中，选取最合适的答案填入下图中带题号的框里。每个备选答案在本部分中最多使用1次。
①光球层；②色球层；③日球层；④差旋层；⑤电离层；⑥对流层；⑦辐射层；⑧太阳风顶
21. A. ① B. ③ C. ⑥ D. ⑦ （ ）
22. A. ① B. ② C. ③ D. ⑧ （ ）
23. A. ④ B. ③ C. ② D. ① （ ）
24. A. ④ B. ⑤ C. ⑥ D. ⑦ （ ）
25. A. ⑤ B. ⑥ C. ⑦ D. ⑧ （ ）
Part 3. 观测与应用
Ⅰ. 日常观测
某天文社的成员们准备组织一次流星雨观测，观测日期定在流星雨极大前后两天内。社团干部准备让社员们在上半夜观测时辨认天空中的亮星与主要星座，并印发了图1-A的星图供社员们实时对照。星图对应的是北京时间11:30 AM观测地的星空，此时观测地已入夜。请结合上述信息回答26-31小题。
图1-A 北京时间11:30 AM观测地的星空
26. 星图中的哪颗亮星是行星？（ ）
A. A星 B. B星 C. C星 D. D星
27. 星图中虚线框框选的区域主要属于？（ ）
A. 海豚座 B. 仙后座
C. 白羊座 D. 巨蟹座
28. 社团组织观测的流星雨最可能是？（ ）
A. 双子座流星雨
B. 英仙座流星雨
C. 宝瓶座η流星雨
D. 白昼白羊座流星雨
29. 社团所选的观测点最可能是下面哪一项？（ ）
A. 伦敦（东经0.1度，北纬51.3度）
B. 吉布提（东经42.2度，北纬11.1度）
C. 阿鲁巴（西经70度，北纬12.3度）
D. 火奴鲁鲁（西经157.9度，北纬21.3度）
30. 观测点当晚下半夜，社员们不能观测到下列哪个天体？（ ）
A. M44 B. M57 C. M81 D. M45
31. 在该地观测流星雨时，以下哪项没必要做？（ ）
A. 准备好红光照明灯具，避免在观测场地用白光照明
B. 禁止在观测场地奔跑嬉戏
C. 不要在进行标准观测的同学附近大声聊天
D. 穿好秋裤和厚衣服，做好御寒措施
Ⅱ. 火星探测
请根据下面的科普文章与你所知道的信息，回答32-38小题。
十七世纪，望远镜问世。但在此后的三百多年里，人类主要借助火星冲（日地火近似呈一条直线）这样的“自然窗口”才能更清楚地看到火星表面形貌。在每26个月一次的火星冲附近，火星可以达到离地球最近的位置，许多火星表面地图，都是天文学家们基于火星冲时期的观测绘制的。
1840年，德国天文学家约翰·海因里希·冯·马德勒和威廉·比尔发布了第一张完整的火星地图，这也是第一张用经纬度标注地球以外行星的地图：火星的0度经线被定义在小型撞击坑艾利-0所在之处。
此后三十年间，也有各种版本的火星地图陆续问世，但最终一统江湖的，还是时任意大利布雷拉天文台台长的乔凡尼·斯基亚帕雷利基于1877年火星大冲时期的观测绘制的火星地图。地图中使用的诸多火星典型地貌命名被后人广泛采纳，沿用至今。
似乎一切都在向着越来越好的方向发展，彼时的人类虽然装备有限，但依然在一点一点增进对火星的了解。只是，谁也不知道为啥这路走着走着就走歪了。
从彼时的权威人士乔凡尼·斯基亚帕雷利开始，一些天文学家认为自己通过望远镜在火星表面看到了越来越多“线性沟槽”。在此后的近百年里，人们开始相信火星表面确实“阡陌交通、沟壑纵横”，这些“沟槽”是火星人为灌溉而建造的“运河”。
于是，这些压根不存在的“火星沟槽”又让人们与火星表面的真实形貌渐行渐远，也让“火星运河”和“火星人”的错误观念一度深入人心。有机会蒙酱再和大家展开聊聊这段“火星运河荒唐史”。
直到探测器时代来临，这些迷雾才终于被无可争议的观测事实所拨开。而我们的故事，就是从这里开始的。
如果说望远镜的发明“升级”了人类的肉眼，那探测器的登场则为人类的凡胎插上了翅膀。
和“想要近距离看清火星”的望远镜时代相似，想要“近距离探测火星”，依然需要等待每26个月一次的“窗口期”，只不过，这次的窗口期从“火星冲”这样“距离上的最近”（观测窗口），变为了让探测器最节省燃料的“能量上的最近”（发射窗口）。
每当火星相对于太阳的位置领先于地球44度角左右的时候，从地球发射的探测器经过一个椭圆轨道（也就是“地火转移轨道”）后刚好会在几个月后与火星自然相遇，这样的时机每26个月出现一次。改编自：NASA
在1964年的火星发射窗口里，NASA一口气先后发射了孪生机水手3号和4号。11月5日发射的水手3号，在发射阶段就遇到了一箩筐问题：探测器没能完全从头锥中弹出、太阳能板没能展开、电池耗尽……最终发射失败。
但正是这些问题的发现为弟弟水手4号走向人生巅峰铺平了道路。仅仅在23天后的11月28日，修复了所有已知问题的水手4号顺利发射，又在8个月后成为了人类第一个飞掠火星并传回火星照片的探测器。
水手4号共拍摄并传回了22张火星南半球的照片，让人类第一次近距离看到了火星表面的样子。它还对火星大气、磁场和空间环境做了初步探测。水手4号的探测结果基本打破了人类对“火星人”的幻想：相比于地球，火星大气稀薄，表面像月球那样撞击坑遍布。这里荒凉而沉寂，没有发现任何支持火星人这样的复杂智慧生命存在的证据。
（节选自《火星探测六十年：一切过往，皆为序章》，作者haibaraemily）
32. 世界多个航天机构趁着今年的发射窗口发射了火星探测器，这不包括以下哪个国家或机构的探测器？（ ）
A. 中国 B. 美国
C. 阿联酋 D. 欧洲航天局
33. 之所以说2020年是火星探测器的发射窗口，是因为？（ ）
A. 2020年出现火星冲，冲日前后火星离地球很近，探测器飞行距离短，更省燃料也更快到达
B. 2020年的某一段时间，火星相对太阳的位置将适当超前于地球，使探测器能以相对节省燃料的轨道飞抵火星
C. 2020年火星过远日点，火星到地球的距离比平常更近
D. 2020年火星、地球和太阳的相对位置可让探测器途中通过引力弹弓效应加速，更快地到达火星
34. 火星冲和火星发射窗口都是约26个月出现一次，这个周期刚好是？（ ）
A. 火星和地球的会合周期
B. 火星的公转周期
C. 火星和探测器的会合周期
D. 地球和探测器的会合周期
35. 文中提到，天问一号等探测器会以椭圆轨道飞行至火星轨道上。第四届万维望远镜宇宙漫游制作大赛获奖作品《卫星的变轨》也简单地描述了这一变轨的过程。以下哪个天体位于这条椭圆转移轨道的一个焦点上？（ ）
A. 太阳
B. 火星
C. 地球
D. 以上答案皆不正确
36. 上述椭圆轨道的周期约为？（ ）
A. 1.8年 B. 1.4年
C. 0.7年 D. 0.5年
37. 下列说法中最不准确的一项是？（ ）
A. 如果不考虑成本和操作难度，理论上任何时刻都有合适的轨道让火星探测器到达火星
B. 我们可以让飞行器以双曲线轨道前往火星
C. 文中提到的地火转移轨道是飞行时间最短的轨道方案之一
D. 沿文中的转移轨道到达火星轨道的探测器，需要经过速度调整才能被火星俘获
38. 近年的火星探测为我们带来了很多关于火星的新认知，行星科学家们甚至还发现，火星地表下很可能还存在液态水。上述发现是基于分析哪个火星探测器的数据得到的？（ ）
A. 好奇号 B. 机遇号
C. 天问一号 D. 火星快车
Ⅲ. 伽利略卫星
某天文社的社员打算以《利用伽利略卫星测定木星质量》为题开展研究性学习。他们通过观测木星伽利略卫星的运动，以及根据星历表确定木星的距离，估算木星的质量。图3-A是他们的部分观测记录。我们假设卫星均以圆轨道绕木星公转，根据观测记录，回答39-44小题。
图3-A 某天文社社员对木星及伽利略卫星的观测记录，图中的时间均为北京时间，观测点位于珠三角地区。字母I、E、G、C 分别代表木卫一、二、三、四。图片上方为北，右方为西。
39. 这四颗卫星中，没有与其它伽利略卫星处于轨道共振状态的是？（ ）
A. 木卫一 B. 木卫二
C. 木卫三 D. 木卫四
40. Day 11晚上21:00左右，地球、木卫三和地球之间的位置关系最接近以下哪项？（向左为东）（ ）
41. 社员们观测到木卫三在Day 10的0:00左右和木星的西边缘几乎重合，同一天4:00左右和木星的东边缘几乎重合。由该观测结果可估算出木卫三的轨道周期接近？（ ）
A. 22小时 B. 43小时
C. 172小时 D. 194小时
42. 在观测木卫前，社员们还进行了视场测定。他们在关闭跟踪的状态下，观测到一颗天赤道附近的恒星用了35秒从视场中心运行到视场边缘。此时望远镜的观测视场直径为？（ ）
A. 35角秒 B. 280角秒
C. 525角秒 D. 1050角秒
43. 在Day 11晚上21:00，木卫三与木星中心的角距离占视场直径的1/4。又由星历表得知木星当天与地球的距离约5.6AU，木卫三的轨道半径约？（ ）
A. 2.85×105km
B. 5.04×106km
C. 1.07×106km
D. 2.15×106km
44. 木卫三的轨道周期????，轨道半径????，木星质量????之间的定量关系为（使用国际单位制）？（ ）
A. ???? = ????3/????2
B. ???? = 4????2????3/????????2
C. ???? = 4????????2/????????3
D. ???? = 16????????2/????????4
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????=1AU+1.5AU/2=1.25AU。由开普勒第三定律可得上述轨道的周期：
从地球轨道到火星轨道要飞行半个轨道周期，所以飞行时间????=????/2=0.7????????
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????=1.27×10-3rad×5.6AU ≈1.07×106km。
44. 国际单位制下，开普勒第三定律的形式为：
可推得答案B。也可根据圆周运动的规律推导。
45. B。根据描述，该仪器的结构和工作方式如图所示。该仪器是一个圭表。
现实中的圭表
46. A。正午日影一直指北，证明太阳直射点一直位于观测点南方。由地理常识可知太阳直射点最北可到北回归线，说明观测点在北回归线以北。
47. C。太阳高度角越大，影子越短。高塔的结构使得光斑只有在接近正午时才会照到黑曜石线上，北回归线以北地区正午太阳高度角在夏至最大，冬至最小。所以那天接近冬至。
48. 光孔的高度h，光斑到光孔的水平距离L，以及太阳高度角θ有如下关系：
???? = ℎ/ tan ????
由题目信息可知夏至日光斑的水平距离为34米，冬至日光斑的水平距离为108米，光孔高度160米。这两天的正午太阳高度角分别为：
56°。
设黄赤夹角为????，当地纬度为????，夏至的冬至的正午太阳高度角分别为????夏 = 90° − ???? + ????和????冬 = 90° − ???? − ????。所以???? = 90° − (????夏 + ????冬)/2，???? = (????夏 − ????冬)/2。解得???? = 23°，???? = ???? =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????=90°−????=67°。所以????=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。
