200-12天文學(xué)復(fù)習(xí)題.doc

200-12天文學(xué)復(fù)習(xí)題（1）在高緯度地區(qū)發(fā)生日食，從月亮上看地球是什么樣子？答： 一個(gè)亮大圓含暗小圓；小圓直徑占1/4，有本影和半影。（2）站在天狼星上看太陽(yáng)和北斗七星，其中哪顆星更亮？答： 太陽(yáng)（3）在月球上看太陽(yáng)和地球更經(jīng)?？吹侥膫€(gè)？答： 對(duì)著地球那面總能看見地球，背對(duì)著地球那面看不見地球，所以看見太陽(yáng)多。（4）如果太陽(yáng)突然變成一個(gè)黑洞，地球軌道會(huì)發(fā)生什么變化？答： 不會(huì)有任何變化。（5）兩顆恒星與地球距離相差1000倍，他們絕對(duì)星等相等，視星等有何差別？答： 公式：m=-2.5lgE。 M m 5 5logr （6）我們所看到天上發(fā)亮的星都是恒星嗎？答：天上絕大部分發(fā)亮的星星是恒星，但不是全部。因?yàn)椋l(fā)亮的還有行星，人造衛(wèi)星或太空站。1. 天文學(xué)的研究對(duì)象是什么？試敘述天文學(xué)研究對(duì)象的三大層次。宇宙整體行星層次： 地球、其它八大行星，小行星、彗星、隕星 恒星層次： 太陽(yáng)及其它恒星 星系層次： 銀河系、河外星系、類星體、星系群、星系團(tuán) 2. 天文學(xué)包括哪三大學(xué)科？那一個(gè)是主流？天體測(cè)量學(xué)：測(cè)量天體的位置和距離天體力學(xué)：研究天體之間的關(guān)系天體物理：研究天體的形態(tài)、物理狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成；天體的產(chǎn)生和演化天體物理學(xué)是主流3. 天文學(xué)觀測(cè)的主要波段 三大觀測(cè)波段：光學(xué)天文學(xué)、射電天文學(xué)、高能天文學(xué)（X射線、射線） 其它：紫外天文，紅外天文、宇宙線天文學(xué)、引力波天文學(xué)、中微子天文學(xué)等4人類為什么登月和探測(cè)火星人類要突破只能被動(dòng)觀測(cè)的局限，人類對(duì)宇宙奧秘的探索是無(wú)止境的！ 有沒有生命（或適合生命繁衍生存的條件）？ 有沒有值得開采的礦產(chǎn)？ 有沒有可能成為人類生活、科研的基地？（月基天文臺(tái)等）5試敘述天體的空間尺度。月球直徑 0.710-9光年地球直徑 1.310-9光年太陽(yáng)直徑 1.4710-7光年太陽(yáng)系范圍 1.210-3光年最近的恒星 4.3光年銀河系范圍 105光年（十萬(wàn)光年）最近的星系 106光年（百萬(wàn)光年）星系團(tuán) 107光年（千萬(wàn)光年）可測(cè)宇宙 1.51010光年（150億光年）6天文學(xué)與物理學(xué)的相互促進(jìn)，反映在那些方面？20世紀(jì)初物理學(xué)家的預(yù)言推動(dòng)著天文學(xué)發(fā)展：光線在太陽(yáng)引力場(chǎng)中彎曲水星近日點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律引力場(chǎng)中的光譜紅移中子星的存在宇宙微波背景輻射的存在黑洞的存在7為什么說(shuō)天體和宇宙是物理學(xué)的巨大實(shí)驗(yàn)室？ 天文觀測(cè)為物理學(xué)的基本理論提供了地球上實(shí)驗(yàn)室無(wú)法得到的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程。在宇宙中所發(fā)生的種種物理過(guò)程比地球上所能發(fā)生的多得多。 （1），極端物理?xiàng)l件實(shí)驗(yàn)室 如中子星：超高密、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超強(qiáng)壓力、超高溫和超強(qiáng)輻射的空間實(shí)驗(yàn)室； （2），引力實(shí)驗(yàn)室； （3），等離子體實(shí)驗(yàn)室； （4），超流超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室； （5），高能帶電粒子加速器等8星座是什么？星座是人們?yōu)榱擞^測(cè)研究方便把星空的人為劃分為若干區(qū)域，古人劃分星空形成風(fēng)格各異的星座文化。公元前3000年左右，古巴比倫人把星空中亮星連起來(lái)，勾畫成牛、羊、 蝎子等形象。中國(guó)古代：分為四大區(qū)，二十八宿。我國(guó)古代神話中28個(gè)神仙。古希臘人：希臘神話中的人物或動(dòng)物來(lái)為星座命名，共40多個(gè)。9不同星座對(duì)人會(huì)產(chǎn)生不同的影響嗎？ 對(duì)地球有影響的幾種天體太陽(yáng)、月亮、彗星、小行星、隕星等，通過(guò)輻射、引力和撞擊等影響地球。 恒星和星系，距離我們太遙遠(yuǎn)了，對(duì)地球的影響接近于零。 輻射影響 ，太陽(yáng)最強(qiáng)；引力影響，月球最大。 都是和距離的平方成反比。10什么是黃道和黃道十二宮？黃道：太陽(yáng)在天球上視運(yùn)動(dòng)的軌道。太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)12個(gè)星座稱十二宮，大約每個(gè)月經(jīng)過(guò)一宮，（12個(gè)星座大小不同，12個(gè)宮則平均占30度）。 春 夏 秋 冬 1, 雙魚宮 4, 雙子宮 7, 室女宮 10, 人馬宮 2, 白羊?qū)m 5, 巨蟹宮 8, 天秤宮 11, 摩羯宮 3, 金牛宮 6, 獅子宮 9, 天蝎宮 12, 寶瓶宮11星座的由來(lái)，命名的方法，記住幾個(gè)主要星座的特征。 古希臘人：分成48個(gè)星座，但只是北天的恒星。 1928年， 國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)把全天分為88個(gè)星座，其中沿用了很多希臘人起的名字。88個(gè)星座大小不同，星數(shù)差別很大，只是某一方向上的恒星，它們之間并沒有確定的關(guān)系。 神話人物類：仙女座，仙王座，武仙座，獵戶座， 動(dòng)物類：大熊座，小熊座，金牛座，杜鵑座，大犬座，天琴座，天鷹座； 儀器用具類：羅盤座， 時(shí)鐘座，圓規(guī)座，六分儀座，顯微鏡座，望遠(yuǎn)鏡座12地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的觀測(cè)證據(jù)是什么？地球自轉(zhuǎn)和天體的周日視運(yùn)動(dòng)。地球從西往東自轉(zhuǎn)、太陽(yáng)東升西落、 星空也東升西落、只有北極星例外，基本不變整個(gè)星空繞一條軸線（即地球的自轉(zhuǎn)軸）旋轉(zhuǎn)15天球是什么？（1），用肉眼或望遠(yuǎn)鏡看天體，分不清它們的遠(yuǎn)近，好象是鑲嵌在無(wú)窮遠(yuǎn)處的球面上 一個(gè)虛擬的天球。 （2），恒星在天球上的視運(yùn)動(dòng)。 （3），自行，但短時(shí)期不會(huì)明顯看出恒星在天球上的相對(duì)位置發(fā)生變化，可以認(rèn)為恒星固定在天球上。 （4），天球是一種方法，用起來(lái)方便。14天體的位置是怎樣確定的？說(shuō)明天球赤道坐標(biāo)系的天赤道、北天極和春分點(diǎn)。春分點(diǎn)是什么？ 赤道面和黃道面在天球上相交的兩點(diǎn)為春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)，對(duì)北半球來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)在3月21日過(guò)春分點(diǎn)。 春分點(diǎn)在天球上的視位置和恒星一樣也作周日運(yùn)動(dòng)，所以與恒星的距離不變。 坐標(biāo)值（赤經(jīng)、赤緯）不隨時(shí)間變化 ，和觀測(cè)地位置無(wú)關(guān)。15解釋天體距離的單位：天文單位、光年和秒差距。恒星之遙遠(yuǎn)，遠(yuǎn)到無(wú)法用千米做單位，天文學(xué)家特別定義了3把不同的尺子 （1），天文單位： 太陽(yáng)和地球之間的距離約1億5千萬(wàn)公里，稱為 1個(gè)“ 天文單位” （2），光年： 光1年走的距離（大約10萬(wàn)億公里） （3），秒差距： 1秒差距等于3.26光年16試說(shuō)明測(cè)量天體距離的周年視差法。周年視差 觀測(cè)某一恒星，隔半年再觀測(cè)一次， 由于地球繞太陽(yáng)作軌道運(yùn)動(dòng)，我們是在相距2倍日地距離在基線兩端觀測(cè)這顆恒星的。結(jié)果可發(fā)現(xiàn)恒星在天球上的視位置會(huì)發(fā)生變化，也就是有視差。測(cè)量其視差，便可以得到距離。（見右圖）l秒差距的定義（見右下圖）：對(duì)1個(gè)天文單位的距離（日地距離） 視差為1角秒時(shí)的距離為1秒差距l(xiāng)秒差距約等于3.26光年或30萬(wàn)億公里 恒星距離和恒星視差成反比 恒星距離越遠(yuǎn)，它的視差越小 恒星越近，視差越大 距離（秒差距） l視差（角秒） 17視星等和絕對(duì)星等的定義視星等： 公元前2世紀(jì)古希臘人希帕恰斯首先用肉眼估計(jì)了星的亮度按明暗程度分成等級(jí)（6級(jí)）：眼睛看起來(lái)最為明亮：1等星，看起來(lái)比1等星稍暗一些：2等星，再暗一些的：3等星，依此類推。眼睛剛能看到的：6等星。星的亮度越大，星等越小，肉眼能見到的約有6000顆恒星 。 視星等的科學(xué)性： 1850年，普森注意到，星等和亮度有一定的關(guān)系： 星等按等差級(jí)數(shù)增加 亮度按等比級(jí)數(shù)減小 1等星比6等星大約亮100倍 相鄰2個(gè)星等的亮度差2.512倍 取零星等的亮度（E）為單位 普森公式：m=-2.5lgE絕對(duì)星等：視星等不是恒星真實(shí)發(fā)光能力，把恒星移到10秒差距(32.6光年)處，再比較它們的亮度（目視星等），其目視星等叫做絕對(duì)星等。視星等和絕對(duì)星等的關(guān)系： M m 5 5logrm表示目視星等，M表示恒星的絕對(duì)星等，r表示恒星的距離（以秒差距）。由 r 和 m 算出恒星的絕對(duì)星等M。18地球大氣輻射窗口與天文學(xué)觀測(cè)的關(guān)系？地球大氣有兩個(gè)窗口，允許可見光和無(wú)線電兩個(gè)波段通行無(wú)阻地到達(dá)地面。天文學(xué)家把天體的無(wú)線電波段稱為射電波段。天文學(xué)家只是近幾十年前才利用射電波段這個(gè)窗口。射電天文這種新的觀測(cè)手段一出現(xiàn)，就顯示出極大的優(yōu)越性。紅外、紫外、X射線和伽瑪射線被大氣層所阻隔，必須把紅外、紫外、X射線和伽瑪射線探測(cè)設(shè)備放入太空軌道才能發(fā)揮功用。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，是為了克服大氣抖動(dòng)所造成的分辨率的限制。 可見光、紅外線、無(wú)線電波等等，全部屬于電磁波。所有電磁波在真空中皆以同一速度傳播 (光速c = 299792450米/秒)。在真空中電磁波的傳播速度(c)、波長(zhǎng)和頻率，有以下的簡(jiǎn)單關(guān)系： (波 長(zhǎng)) (頻率) = c 光的顏色是由光的頻率所決定。19射電望遠(yuǎn)鏡拋物面天線的主要功能。天文觀測(cè)要求： 能接收到來(lái)自天體的微弱輻射，要求有很高的靈敏度。能看清天體的細(xì)節(jié)，要求有很高的空間分辨率。射電望遠(yuǎn)鏡： 天線接收器（放大器）數(shù)據(jù)采集（計(jì)算機(jī)）紀(jì)錄器旋轉(zhuǎn)拋物面 對(duì)于與主軸平行的光，經(jīng)反射后會(huì)聚到焦點(diǎn)每道光的路程都相等ABFCDFEGFHKF在焦點(diǎn)處 電波相位相同拋物面天線的作用之一：收集能量 有人以為大型望遠(yuǎn)鏡可以把天體放得很大。大望遠(yuǎn)鏡的作用並不是要把天體圖象放得很大，而是要提供一個(gè)較亮和較清晰的影像。（恒星只是一個(gè)亮點(diǎn)） 只要一個(gè)物體足夠明亮，無(wú)論距離多遠(yuǎn)都可以看到。 拋物面天線的作用之二：方向性來(lái)自與拋物面主軸平行方向上的天體射電波經(jīng)拋物面反射后會(huì)聚到焦點(diǎn)，凡偏離主軸方向較多的射電波都不會(huì)會(huì)聚到焦點(diǎn)處的“ 饋源”上，因此這類射電望遠(yuǎn)鏡只能接收到來(lái)自主軸方向附近一個(gè)角度的電磁波，這個(gè)角稱為分辨角。分辨角越小，則分辨率越高。20天文望遠(yuǎn)鏡分辨率公式 分辨角（q）和波長(zhǎng)（）成正比，和望遠(yuǎn)鏡的口徑（D）成反比。分辨角越小，分辨率越高。 光學(xué)波段的波長(zhǎng)遠(yuǎn)比射電波段的短，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的分辨率遠(yuǎn)比射電望遠(yuǎn)鏡高?？趶?0厘米的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)波長(zhǎng)為5500埃（埃108厘米）時(shí)，分辨角為1.4角分，而射電望遠(yuǎn)鏡，在波長(zhǎng)為5.5厘米觀測(cè)波段上的分辨角要達(dá)到1.4角分，則要求射電望遠(yuǎn)鏡天線的口徑達(dá)到10千米，比光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的口徑大10萬(wàn)倍。而且，還要求拋物面天線的表面精度達(dá)到1/20波長(zhǎng)（ 3毫米）。21太陽(yáng)的基本情況：距離、大小、質(zhì)量、表面溫度？太陽(yáng)是距離我們最近的恒星；中等質(zhì)量的壯年恒星；日地距離約1.5億千米；半徑比地球大109倍，體積是地球的130萬(wàn)倍；質(zhì)量為1.991030千克，是地球的33萬(wàn)倍；太陽(yáng)是氣體球，平均密度為1.409克/厘米3。太陽(yáng)的質(zhì)量占太陽(yáng)系的99.9%以上。22太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)：內(nèi)核；輻射層；對(duì)流層；光球；色球；日冕。內(nèi)核：熱核反應(yīng)，產(chǎn)能區(qū)； 輻射層；對(duì)流層；光球：光亮的球?qū)樱?溫度6000K；色球：溫度比光球高, 波長(zhǎng)656.28納米的紅光很強(qiáng)；日冕：溫度百萬(wàn)度；射電輻射來(lái)自日冕。23太陽(yáng)黑子活動(dòng)規(guī)律：黑子面積11年周期變化；蝴蝶圖；22年極性變化。24名詞解釋：連續(xù)譜；發(fā)射線；吸收線；太陽(yáng)光譜（連續(xù)譜、發(fā)射線和吸收線）可給出太陽(yáng)大氣的結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)、化學(xué)成分以及太陽(yáng)活動(dòng)的性質(zhì)等。 太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)棱鏡后被分為七色光，波長(zhǎng)從400nm-700nm(毫微米），這是太陽(yáng)的連續(xù)譜。 吸收線：在太陽(yáng)連續(xù)光譜的上面有許多的粗細(xì)不等、分布不均的暗黑線，共有2萬(wàn)多條。 發(fā)射線：在連續(xù)光譜上還有成千上萬(wàn)條明亮的譜線。 黑體輻射譜 是連續(xù)譜，其強(qiáng)度、分布和峰值由溫度決定。太陽(yáng)的觀測(cè)曲線和5800K的黑體輻射譜很相似，所以認(rèn)為太陽(yáng)光球的溫度約為6000K。25赫羅圖是指什么關(guān)系的圖？與恒星質(zhì)量、光度的關(guān)系如何？恒星演化和赫羅圖：恒星的光度和光譜型（溫度）的關(guān)系（1），光度高而溫度低的巨星和超巨星在右上角；（2），光度低而溫度高的白矮星在左下角（3），90的恒星在左下自左上到右下的斜線左右，稱左下主序星。26原恒星和主序星的差別是什么？原恒星和主序星的差別： 發(fā)生熱核反應(yīng)之前的恒星為原恒星，開始熱核反應(yīng)后至熱核反應(yīng)停止的階段為主序星。 如果一個(gè)星體的質(zhì)量小于0.08個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，其核心的溫度不可能達(dá)到1000萬(wàn)K，也就永遠(yuǎn)引發(fā)不了熱核反應(yīng)。就像太陽(yáng)系中的木星一樣。如果星體的質(zhì)量超過(guò)100個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，不穩(wěn)定，要分解。主序星的形成 當(dāng)中心溫度達(dá)到1000萬(wàn)度時(shí)，氫核聚變?yōu)楹ず说姆磻?yīng)就持續(xù)不斷的發(fā)生，產(chǎn)生巨大的輻射能使恒星內(nèi)部的壓力增強(qiáng)到足以和引力相抗衡，不再收縮，形成穩(wěn)定的恒星。 以氫核聚變提供能量的恒星均在主序星階段，因?yàn)楹阈侵袣湔即蠖鄶?shù)，可以維持很長(zhǎng)時(shí)間。太陽(yáng)就是一顆主序星。27為什么說(shuō)天狼星的伴星是白矮星？1862年觀測(cè)發(fā)現(xiàn)在天狼星附近有一個(gè)很小的光點(diǎn)，最后確認(rèn)它就是天狼星的伴星，稱為天狼星B，而天狼星則改稱天狼星A。天狼星B是一顆暗星，其亮度比天狼星A差10個(gè)星等，光度相差1萬(wàn)倍。表面溫度比太陽(yáng)的還要高，達(dá)到8000K。天狼星B為什么這樣暗？ 天狼星B很暗，但溫度并不低，質(zhì)量也少。什么原因使它如此之暗？光度是和恒星的表面積成正比的，天狼星B如此之暗的原因只能歸之為它的表面積特別小，歸算出的直徑只比地球的大一點(diǎn)。因此密度大得不可思議！真有這樣的恒星嗎？ 天狼星B是什么？ 1924年愛丁頓最早提出白矮星的看法。他認(rèn)為天狼星B內(nèi)部的溫度非常高，原子都被電離成電子和原子核，這些粒子的體積比原子小得多。因此恒星的直徑變得比行星天王星要小，密度卻非常高。表面積太小，往外輻射的總能量也少。他稱這樣的恒星為“白矮星”。 這個(gè)看法未能得到當(dāng)時(shí)的天文學(xué)家的認(rèn)可。28白矮星質(zhì)量上限；1.4個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量，稱為錢德拉極限。3個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量，稱為？極限。29關(guān)于行星狀星云行星狀星云的名字有誤 1798年英國(guó)天文學(xué)家赫歇爾用48cm望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)天琴座環(huán)狀星云。望遠(yuǎn)鏡太差，看不清楚。只是看出一個(gè)邊緣比較清晰的小圓面，和天王星比較像，因此就叫它為行星狀星云。行星狀星云和行星根本沒有關(guān)系，由大望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的圖像看，行星狀星云和行星沒有任何相象的地方。行星狀星云的觀測(cè)特性 比較暗，在星云中心大都有一顆溫度高的恒星（白矮星） 大多呈繞中心星對(duì)稱的圓環(huán)狀或圓盤狀 是氣體星云，由中心星的紫外線激發(fā)發(fā)光 都在不斷膨脹，速度約為1050千米/秒 內(nèi)部物質(zhì)稀薄，邊緣稠密 行星狀星云紅外輻射強(qiáng)，和紅巨星類似行星狀星云復(fù)雜結(jié)構(gòu)的形成 紅巨星的大氣逃離速度10千米/秒，經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年把紅巨星的大部分大氣帶走，使中心星裸露出來(lái)。中心星是致密星白矮星，其星風(fēng)速度很快，可達(dá)2000千米/秒。很快就趕上紅巨星以前跑掉的物質(zhì)。兩種星風(fēng)相互作用就形成行星狀星云的氣殼和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。30脈沖星的主要特點(diǎn)是什么？脈沖星是高速自轉(zhuǎn)的磁中子星。中子星的光度特別小。 光度是和恒星的表面積成正比，天狼星伴星的光度比天狼星小1萬(wàn)倍，其表面積比天狼星小1萬(wàn)倍，半徑約為7000千米。中子星的半徑10千米，按照同樣的道理，如果天狼星B是中子星，它的光度要比天狼星小多少倍？答案是幾十億倍。31蟹狀星云能源之謎 （不考）蟹狀星云：射電、光學(xué)、X和射線輻射。把蟹狀星云所有頻率上的輻射加起來(lái)，相當(dāng)于十萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的輻射。一團(tuán)稀薄的氣體，其能量來(lái)自何方？光學(xué)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)蟹狀星云在膨脹，每年大約0.2角秒左右，而且膨脹速度在加快。星云膨脹加速度的能量由誰(shuí)來(lái)提供？同步輻射：高能帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的輻射，高能電子來(lái)自何方？磁場(chǎng)是怎樣形成的？蟹狀星云中的一顆中子星，每秒自轉(zhuǎn)多次，具有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，提供蟹狀星云所需的能量。 32地外文明社會(huì)知多少？（不考） 太陽(yáng)系的地球是生命的搖籃，在宇宙空間有多少像太陽(yáng)一樣的單個(gè)恒星的行星系統(tǒng)？有多少像地球一樣，有水，空氣和適當(dāng)?shù)臏囟鹊男行牵?天文學(xué)家曾給出多個(gè)可能存在的文明社會(huì)的數(shù)學(xué)公式。阿西莫夫公式：N=ABCDEFGHLM N：可能存在的文明社會(huì)的數(shù)目 A：銀河系中的恒星數(shù) A31011個(gè) B：擁有行星系統(tǒng)的恒星百分比 C：和太陽(yáng)差不多的恒星百分比 D：適合生物生存條件的恒星的百分比E：有類似地球的行星的百分比F：出現(xiàn)生命的百分比 100G：已有智慧文明的行星的百分比 106 H: 達(dá)到先進(jìn)文明的百