2021年9月25日下午14:00-16:00 闭卷
注意事项：
1、本卷为闭卷考试，请答卷人按照自己的真实水平独立完成。
2、选择题全部为单项选择，考生直接在试题页面中点选一个最接近正确的答案，答错不扣分。
3、总分100分，每题2分，考试时间90分钟。
4、本场考试允许使用不具编程功能的计算器。
5、考试开始后45分钟方可交卷。
6、比赛结果将在广东天文学会网站和微信公众号公布。
Part 1. 天文热点
1. 我国的“天问一号”火星探测器在今年5月15日成功释放着陆器携带火星车_________登陆火星表面。（ ）
A. 祝融号 B. 火神号
C. 荧惑号 D. 萤火号
2. 北京时间2021年4月19日下午，_________无人机在火星上完成首次试飞，成为首个在地球以外的行星上御风飞行的人造物体。（ ）
A. 毅力号 B. 机智号
C. 好奇号 D. 敏捷号
3. 在我国境内，今年5月26日可以观测到（ ）
A、月全食 B、日环食
C、日全食 D、日偏食
4. 以下哪颗行星在9月达东大距？（ ）
A. 水星 B. 金星 C. 火星 D. 土星
5. 关于筹划多年的平方公里阵列（SKA），下列说法中不准确的一项是？（ ）
A. 于今年7月正式启动建设工作
B. 今年4月29日全国人大常委会批准《成立平方公里阵列天文台公约》的决定
C. 今年2月，平方公里阵列天文台正式成立
D. 中频阵列在澳大利亚，低频阵列在南非
6. 2020年年底，曾为世界上最大的单孔径射电望远镜的___________发生倒塌。（ ）
A. 波恩望远镜
B. 绿岸望远镜
C. 帕克斯望远镜
D. 阿雷西博望远镜
7. 广州大学天文系于2020年11月成立，计划招收天文专业本科生。目前为止，广东省内有天文学院或者天文系的高校有哪两所？（ ）
A. 中山大学、广州大学
B. 华南理工大学、广州大学
C. 华南师范大学、广州大学
D. 暨南大学、广州大学
8. 2021年3月，中国国家航天局与哪个国家/地区联盟的航天公司签署了关于合作建设国际月球科研站的谅解备忘录？（ ）
A. 美国 B. 巴基斯坦
C. 俄罗斯 D. 欧盟
9. 下列哪个彗星并非于2021年回归近日点（ ）
A. C/2020 T2 Palomar
B. 7P/Pons-Winnecke
C. 15P/Finlay
D. 46P/Wirtanen
10. 今年年中，空间望远镜____________曾因故障停机1个多月。（ ）
A. HST B. GAIA
C. CSST D. TESS
Part 2. 基础知识
11. 太阳目前处于第25个活动周期，一个太阳活动周期平均长度为？（ ）
A. 1年 B. 6年 C. 11年 D. 60年
12. 月球的年龄约为？（ ）
A. 20亿年 B. 30亿年
C. 40亿年 D. 45亿年
13. 一位在南半球念书的留学生发现有两个云雾状天体围绕南天极做周日视运动，它们的视直径分别约为10度和5度，它们最可能是？（ ）
A. 大麦哲伦云和小麦哲伦云
B. M31星系和M33星系
C. 猎户座大星云和昴星团星团
D. M57环状星云和M27哑铃星云
14. 在不同的节气，观测者对同一物体测得的正午日影长度不同，这反映太阳正午高度角在一年里会随时间变化。在广州，以下哪个节气的正午日影最长？（ ）
A. 清明 B. 夏至 C. 立冬 D. 冬至
15. 中国传统的星官“鬼宿”其主体位于哪个星座？（ ）
A. 长蛇座 B. 双子座
C. 摩羯座 D. 巨蟹座
16. 用双筒望远镜可以比直接用肉眼看到更多星星，这是主要是因为？（ ）
A. 双筒望远镜物镜焦距比人眼长，拥有更大的放大率
B. 双筒望远镜物镜直径比人眼瞳孔直径大，拥有较强的聚光本领
C. 双筒望远镜物镜焦距比人眼长，拥有更小的底片比例尺
D. 双筒望远镜的玻璃质量比人眼晶状体的更好
17. 人类已经向火星发射过不少登陆器，但甚少有登陆金星的项目，本世纪至今更是一次金星登陆任务也没有。以下哪项对金星登陆器的探测任务影响最大？（ ）
A. 天文学家对金星不感兴趣
B. 金星表面环境太恶劣，探测器难以长时间工作
C. 金星位于地球轨道以内，很难控制轨道精确制动
D. 金星云层太厚，行星科学家对金星地貌一无所知
18. 奎宿九（仙女座β）的视星等为2等，织女星的亮度约为奎宿九的？（ ）
A. 6.3倍 B. 15.9倍
C. 20倍 D. 0.16倍
19. 以下哪一个叙述不正确？（ ）
A. 根据目前观测，可观测宇宙内各种组分占比约为：常规物质占5%、暗物质占27%、暗能量占68%
B. 偏离频道的老式电视机会显示满屏雪花（噪声），其中包含来自宇宙微波背景辐射的贡献
C. 因为天体间的引力作用，宇宙膨胀的速度正在减慢
D. 宇宙微波背景辐射存在涨落，温度差异接近十万分之一的量级
20. 分子云是恒星诞生的摇篮。在分子云中，大部分氢以H2的形式存在，难以通过中性氢原子谱线来示踪物质的分布和运动。但有一种丰富度仅次于氢分子的极性分子，在射电波段能产生较强的信号，指示分子气体的踪迹，帮助天文学家了解分子云的物理信息。这种分子是？（ ）
A. CH3COOH B. CO
C. N2 D. NO
Part 3. 观测与应用
Ⅰ. 模拟观测
受现实条件制约，广东省内某天文社从上年至今一直无法组织外出观测活动。为了让社员们了解基本的观测知识，观测部长经过向指导老师申请后，在一个多云的晚上带领社员们用手机和平板开展星空辨认活动。他们利用常见天文App中的AR功能，透过屏幕观测所指方向的天空实况，从而了解现在天空中的天体分布。图1-A和图1-B是活动图中的手机截屏，时间是北京时间。请根据它们回答21-26小题。
21. 观测部长首先介绍春季大三角和春季大圆弧，当他介绍大角星时画面如图1-A所示。此时大角星出现的方位接近？（ ）
A. 正南 B. 正北 C. 正东 D. 正西
22. 出现图1-A的画面后，接下来该如何移动屏幕，找到角宿一？（ ）
A. 向左移动 B. 向上移动
C. 向下移动 D. 向右移动
23. 在图1-A左下方圈选的位置附近有一个著名的深空天体，它是？（ ）
A. M13 B. M35 C. M44 D. M92
24. 当观测部长回到拱极星区时，一位新社员才发现他手机中的画面和别人的不同，具体情况如图1-B所示。观测部长看了他的手机设置，发现这位同学时间设置正确，但没打开定位，所以系统自动获取经纬度失败，导致模拟错误。这位同学的APP选定的观测纬度约？（ ）
A. 23°S B. 47°N C. 46°S D. 38°N
25. 这位同学模拟的观测地经度与他真实所在地的经度差约为？（ ）
A. 在真实地点以东183°35′
B. 在真实地点以东19°56′
C. 在真实地点以西107°45′
D. 在真实地点以西13°55′
26. 观测日期最有可能是以下哪天？（ ）
A. 3月1日 B. 3月16日
C. 4月1日 D. 5月15日
Ⅱ. 宜居带
液态水对生命而言，是一种常见且重要的介质。天文学中对宜居带的定义，也多和星球表面是否能稳定存在液态水有关。在上世纪，Kasting等人给出一套经典的宜居带模型（Kasting et al. 1993）。该模型在一个和地球类似的星球上，构建一个以氮气为背景，包含CO2和H2O两种气体的大气，然后分析这个星球拥有不同地表温度时到恒星的距离，判断恒星周围能让星球表面能稳定存在液态水的空间范围，从而划定宜居带。后来Kopparapu等人在Kasting等人的模型上进行了改进（Kopparapu et al.2013），表2-A和图2-A给出了新模型的部分结果。
27. 判断宜居带外边界时，模型选取了地表平均温度能保持273K的判据。当地表平均温度小于273K，气压为1标准大气压时，大气中的温室效应主要由哪种物质贡献？（ ）
A. H2O B. N2
C. H2CO3 D. CO2
28. 计算宜居带的外边界时，模型会根据水的损失效果判断一个临界距离。当行星过于接近太阳，水将会快速散逸，这过程主要由恒星辐射导致高层大气水分子的离解和逃逸过程主导。但当行星稍微过度接近太阳时，大气中的二氧化碳还能相对保持稳定（例如金星大气），主要原因是？（ ）
A. 碳、氧原子的相对原子量比氢大，且碳氧双键的键能比氢氧键的键能大
B. 二氧化碳对高能光子的透明度显著高于水分子
C. 大气内部合成二氧化碳的效率随温度升高而增加，与大量逃逸的二氧化碳达到平衡
D. 二氧化碳的比水的沸点高
29. 根据表2-A的结果，我们可以发现同等条件下？（ ）
A. 恒星周围宜居带的位置与行星大小无关
B. 质量越大的行星，宜居带外边界越远离恒星
C. 质量越大的行星，宜居带越宽
D. 质量越小的行星，宜居带内边界越接近恒星
30. 根据图2-A中Kopparapu等人的计算结果以及表2-B的信息，当一颗和地球相同的行星出现在一颗K5型主序星附近时？（ ）
A. 宜居带中心半径约0.3 AU
B. 宜居带宽度约0.31 AU
C. 如果行星的轨道参数与水星一样，它将完全位于宜居带内
D. 如果行星的轨道参数与木星一样，它将位于宜居带内
31. 我们对宜居行星的判断，总是依赖特定的模型。但任何模型都会有不完善的地方，例如Kopparapu等人的模型对宜居带的判断并没有完整地考虑云层、磁场和其它温室气体等因素的影响。如果你听到有人说某颗系外类地行星是宜居星球，下面理解中不准确的一项是？（ ）
A. 宜居星球至少允许简单的单细胞生物生存
B. 宜居星球表面可能不适合人类生存
C. 宜居星球一定位于宜居带内
D. 发现宜居星球不代表发现外星生命
Ⅲ. 食变星
一对互相绕转的双星以合适的角度朝向我们时，我们将看到双星相互掩食，产生光变。这类变星天文学家称为食变星。在本届复赛中，我们将要处理涉及食变星观测的问题。现在我们先从理论上做一些简单的模型分析，以及介绍必要的概念。设双星系统中两星质量分别为????1和????2，轨道为正圆形，轨道半径分别为????1和????2，且????1 > ????2，轨道倾角为90°（轨道面与视线平行），辐射流分别为????1和????2，视星等分别为????1和????2，请回答32-41小题。
32. 以下哪种变星不属于食变星（ ）
A. 天琴座β型变星
B. 大陵型变星
C. 大熊座W型变星
D. 蒭藁型变星
33. 双星系统中的两颗成员星在引力的作用下围绕公共质心旋转。设运动轨道为圆轨道，下列选项中准确反映两星相对位置关系的示意图是？（ ）
34. 若双星轨道平面与视线平行，以下哪项正确描述了双星轨道周期????、恒星的质量与轨道半径的关系？（ ）
35. 金牛座λ是一颗较明亮的食变星，光变周期约4天，亮度在3.37-3.91等之间变化。主星质量为7.2倍太阳质量，光谱型B3 V型；伴星质量为1.9倍太阳质量，光谱型A4 IV型，变星距离为148 pc。关于金牛座λ系统下列说法最不准确的是？（ ）
A. 两颗成员星之间的距离与它们的直径相差不大
B. 伴星的年龄远大于主星的年龄
C. 伴星和主星之间发生过明显的物质交流
D. 伴星正向红巨星演化
36. 我们还可以测量双星的光谱，通过多普勒效应得到成员星的视向速度变化曲线。下面哪项准确反映了视向速度????????随时间????变化情况？（ ）
37. 图3-A是某颗食变星的光变曲线。在一个周期里，光变曲线出现两次极小，较深的一次称为主极小，较浅的一次称为次极小。关于食变星光变曲线的普遍形态，下列观点最准确的是这？（ ）
A. 当两星互不遮掩时出现主极小
B. 当表面半径较大的恒星掩盖半径较小的恒星时出现主极小
C. 当表面温度高的恒星掩盖表面温度低的恒星时出现次极小
D. 当质量小的恒星掩盖质量大的恒星时出现次极小
38. 在观测变星时，受现实条件制约，甚少能在一个光变周期内获取完整的光变曲线。天文学家一般需要结合多次观测的数据，通过一定的数学物理方法初步确定变星的周期，然后通过相位图描画出天体的光变曲线。光变曲线的相位一般定义为???? = (???? − ????0)⁄???? − ????，这里????是光变周期，????0是计时起算时刻，对食变星一般选其中一次主极小时刻为????0，????是任意时刻，????是指从????0时刻到????时刻之间经过的主极小次数（不算????0那次）。这样任意时刻????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????1 > ????2，半径????2 > ????1。当这种“平底”状的极小出现时，次极小和主极小的亮度比为？（ ）
Ⅳ. 摇摆的星点
距离是重要的参数之一，天文学家有很多不同的方法测量天体距离，其中三角视差法是测量近邻恒星距离最精确的方法。如下图所示，如果仅考虑地球的公转运动，一年中对恒星在天球上的位置进行高精度测量，恒星的位置将呈现为一个椭圆型的轨迹，称为视差椭圆。天文学家通过观测获得视差椭圆，即可定出天体的周年视差。
发射于2013年的欧洲空间局盖亚（Gaia）卫星于2014年7月25日开始了科学观测，在光学波段扫描全天恒星，获取了它们的位置、周年视差、自行、视向速度等参数。它通过三角视差的方法测定了银河系内超过13亿颗恒星的距离，为我们对银河系的形成和运动状况提供了宝贵的数据。
42. 周年视差是以_________天文单位的有效基线测得的恒星视差。（ ）
A. 10 B. 5 C. 2 D. 1
43. 下列说法中正确的是？（ ）
A. 视差椭圆的半短轴张角等于周年视差
B. 视差椭圆的半长轴张角等于周年视差
C. 视差椭圆的半焦距张角等于周年视差
D. 视差椭圆半长轴与半短轴之和的一半等于周年视差
44. 图4-A展示了天赤道附近某恒星去除了自行后的位置变化图。通过椭圆轨迹可测得该恒星的周年视差为？（mas表示毫角秒）（ ）
A. 142.1 mas B. 296.3 mas
C. 51.0 mas D. 107.8 mas
45. 根据距离判断，图4-A中测量的最可能是下列哪颗恒星？（ ）
46. 除了视差，恒星还会因自行而出现位置变化。图4-B是上述恒星在自行和周年视差共同作用下4条可能的运动轨迹，原点是轨迹的出发点。根据44小题的结果，请问哪一条轨迹最符合真实情况？（ ）
A. ① B. ② C. ③ D. ④
47. 除自行外，对盖亚卫星来说，以下哪项也会显著影响恒星位置的测量结果？（ ）
A. 蒙气差
B. 视宁度
C. 光行差
D. 地球公转过程中日地距离的变化
48. 根据恒星位置的不同，恒星周年视差的轨迹也不一样。当恒星处于哪个位置时周年视差轨迹为一条线段？（ ）
A. 北黄极 B. 北银极
C. 黄道上 D. 天赤道上
49. 身在木星的观测者对盖亚卫星非常感兴趣，也发射了木星的盖亚卫星并与地球的盖亚卫星同时开始科学观测。假设木星的观测者需要恒星在天空中画出完整的椭圆轨迹后才能测定视差，那么他们还要观测多久才能测定？（ ）
A. 约半年 B. 约10年
C. 约12年 D. 约5年
50. 在得到完整的视差椭圆之后，木星的观测者测得的视差椭圆长轴张角是地球卫星测得的周年视差的几倍？（ ）
A. 10.4倍 B. 5.2倍 C. 1倍 D. 0.2倍
附录
Ⅰ. 模拟观测
左：图1-A，讲解春季大三角时的手机截屏。下方朝向地面，上方朝向天顶。
右：图1-B，讲解北斗七星和北极星时的截屏。上图为观测部长的手机画面，下图为某社员的手机画面。
Ⅱ. 宜居带
表2-A 不同行星在太阳附近的宜居带范围
1. 所有模拟星球都拥有相同的表面大气压强和组分比例
2. 内外边界数值指太阳到边界的半径
3. 超级地球的质量取10倍地球质量
表2-B 主序星参数表
图2-A 不同质量主序星的宜居带外边界与内边界（假设行星与地球相似），实线是本题中Kopparapu等人的模型的计算结果。（取自Kopparapu et al. 2013）
Ⅲ. 食变星
图3-A 某颗食变星的V波段光变曲线。纵坐标是该变星与比较星的V星等差，横坐标是相位（可当作时间）。取自Srivastava & Sinha (1984)。
图3-B 食变星 GSC 03090-00153 的光变曲线。纵坐标是归一化后的辐射流量，横坐标是相位。取自 https://vs-compas.belastro.net/bulletin/issue/2/p6。
Ⅳ. 摇摆的星点
图4-A 盖亚望远镜测得的某恒星的视差椭圆，椭圆的中心被选为坐标原点。
图4-B 图4-A 中的恒星加入自行后的运行轨迹。
2021年广东高年组答案
1-10 ABAAD DACDA
11-20 CDADD BBACB
21-30 CDABC DDACB
31-40 ADBAB DCCAB
41-50 DDBAB DCCDA
高年组第23题因试卷印刷问题，评分时已做作废处理。
广东天文学会、第十六届中学生天文知识竞赛组委
