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天文掠影 各专题练习题 2013 年 11 月 专题一 宇宙的组构 练习题 1、 天体 练习题 1） 最重要的自然天体是 恒星 和 星云 。 2） 人造天体包括 人造卫星 、 宇宙飞船 、 航天飞机 、 天空实验室 等。 3）星际物质、热气球、射线源、民用飞机、流星、彗星、卫星、矮行星中不属 于天体的是 热气球 、 民用飞机 。 2、 天体系统 练习题 1） 在宇宙中， 把地球所处的天体系统按照从高到低的级别划分，依次为 总星 系、银河系、太阳系、地月系 。 2） 处于 太阳系的八大行星是： 水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星 和海王星 。 3） 天文学中表示距离的单位是： 天文单位 、 光年 和 秒差距 。 4） 总星系是 银河系和河外星系 的全部 。 5） 1610 年伽利略首先将银河的光带分出了单个的 恒星 。 3、 宇宙的组成 练习题 1） 宇宙就是 空间 的广延性和 时间 的连续性的统一。 2） 2013 年发表的成果显示宇宙是由 4.9 %的 普通物质 、 26.8 %的 暗物质 、 68.3 %的 暗能量 组成 的。 3）星系旋转曲线表明星系内部存在有巨大的、由 暗物质 组成的晕。 4） 1990 年代以来对遥远的超新星所进行的大量观测表明，宇宙在 加速膨胀 ； 按照爱因斯坦引力场方程，加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的 “ 暗能量 ”，即宇宙常数。 专题 二 宇宙 模型概观 练习题 1、 早期的宇宙模型 练习题 1） 我国古代的宇宙模型主要有： 盖天说 、 浑天说 和 宣夜说 。 2） 公元前 4 世纪，古希腊哲学家 亚里士多德 提出 宇宙是 一个多层水晶球 ，地 球位于 水晶球的中心 。 3） 哥白尼 最早在 天体运行论 中正式提出“日心说”， 伽利略 讨论的潮 汐学说为其日心体系提供证据， 布鲁诺 也在论无限宇宙和世界中捍卫 日心说，并提出 宇宙无限 的思想。 2、 太阳系起源的探索 练习题 1） 太阳系起源的假说主要有 笛卡儿的“漩涡学说” 、 布封的碰撞说 、 康德 拉普拉斯星云假说 、 张伯伦 -摩耳顿星子假说 和 现代星云说 等。 2） 康德 拉普拉斯星云假说 至今仍被视为对哲学和自然科学有巨大影响和推 动作用的学说。 3） 太阳系行星和卫星表面的 撞击坑 分布，证明在太阳系形成早期有众多的星 子存在。 3、 宇宙形成与演化的探索 练习题 1） 卢克莱修的 “飞矛” 是基于 宇宙是否有边界的问题提出的。 2） 基于宇宙在空间上是均一且各向同性假设下，弗里德曼的膨胀曲线揭示 开放 的宇宙永远膨胀，闭合宇宙膨胀后会再次收缩 。 3） 原始原子爆炸宇宙模型描述了一个 膨胀着的、物质分布均匀的、各向同性的 宇宙 。 4）霍金建立的 “奇点理论” 认为宇宙的膨胀是从 奇点 开始的。 4、 宇宙的演化趋势 练习题 1）“大爆炸”宇宙学说认为爆炸形成的宇宙一直在 降温 ，恒星是在 降到 40000K 以下 时才开始形成的。 2） 霍金预言宇宙有两种结局：一是 会永远地膨胀下去 ，二是 会塌缩而在大挤 压处终结 。 3）霍金预言如果宇宙永远膨胀下去，宇宙会变成一个由 辐射和基本粒子 组成 的汪洋，和 爆炸之初 相像，但 密度 很低。 专题 三 恒星不恒 练习题 1、 恒星的特点 练习题 1） 恒星名称的起缘是古人以为 恒星之间的相对位置是不变的 。 2） 我国古代把天空划分为 三 垣、 四 象和 二十八 星宿。 3） 国际上把全天球的恒星划分为 88 个星座，其中黄道带附近有 12 个，称为 黄道十二宫 （黄道带星座）。 4） 恒星的明暗程度称为 视亮度 ，简称为 亮度 ，用 视星等 来表达。 恒星的 发光本领称为 光度 ，用 绝对星等 来表达 ，其是 把恒星移到离地球 10 秒 差距下 所具有的视星等 。 5）恒星的体积相差 较大 ，相对来说恒星的质量相差 较小 ，所以恒星的密度 相差 很大 。 6） 星云的成分与恒星相似，以 氢和氦 为主，其次是碳、氧、氟、镁、钾、钠、 钙、铁等。 7） 典型的恒星光谱由 连续谱 和 吸收线 构成。 2、 恒星的多样性 练习题 1） 位于赫罗图上主星序上的恒星 称为 主序星 ，其处于 稳定阶段 ，占 90 %的 恒星。 2） 两颗恒星在彼此引力作用下互相绕转 ， 组成 双星 系统 。 几颗恒星在引力作 用下聚集在一起组成的恒星系统 ， 称 为 聚星 。 10 个以上的恒星被各成员 之间的引力束缚在一起成恒星群，叫星团。 3） 脉冲星 是快速自转着的中子星。它不断发射出非常有规律的无线电脉冲， 就像是宇宙中的灯塔。 4） 变星可分为 几何变星 、 脉动变星 和 爆发变星 三大类。造父变星 是变化 周期在 1-50 天，非常稳定的 脉动变星 ，其 光变周期和其光度变化之间的关 系（ 周光关系 ），可以指示天体的距离，因此被誉为 “量天尺 ” 。 5） 天狼星 (Sirius)的伴星是第一颗被人们发现的 白矮星 ，也是所观测到的最亮 的 白矮星 （ 8 等星）。 6） 黑洞会把附近 所有的物质都吸进去，就连光线也会被吞没，所以我们是看不 见黑洞的。但我们 可以从 邻近恒星的物质被吸入黑洞 时的情形，证明黑洞 的存在。 3、 恒星不恒 练习题 1）太阳 在赤道区自转一圈要 25 天，在其纬度 80的地方，转一圈则要 35 天。 太阳的这种自转，称为 较差自转 。 2） 恒星演化有两种途径，是何种演化途径完全取决于 恒星的质量 。质量越大， 停留在主序星上的时间越 短 。 3）太 阳是一颗小质量恒星 ， 现在处于主星序，年龄为 45 亿年，中心在进行氢聚 变 ， 这个阶段可以维持 100 亿年 ，接下来会进入 红巨星 阶段。 专题 四 时间与节律 练习题 1、 时间 练习题 1） 时间分为 时刻 和 时段 。 2）“四点开始上课”中的时间是指 时刻 ，“我花了一个星期做企划”中的时间 是指 时段 。 3） 时 是对 物质运动过程 的描述， 间 是指人为的划分。时间是思维对 物质 运动过程 的 划分。 2、 节律 练习题 1） 年指 回归 年 （ 365.2422 日），是太阳巡天运动的周期，反映了 四季变化 的 节律。 2） 月指 朔望 月（ 29.5306 日），是日月会合公转的周期，反映了 月相变化 的 节律。 3） 日指 太阳 日，是太阳周日视运动的周期，反映了 昼夜交替 的节律。 4） 古人用 十二地支 表示太阳方位和时辰，如午时就是指太阳在正南方。 3、 时间系统 练习题 1）春分点和太阳，分别对应着时间系统中的 恒星时系统 和 太阳时系统 。 2） 每天决定人们的节奏的节律是 真太阳日 （昼夜变化） 。 3） 黄赤交角 和 地球的椭圆轨道 两种因素共同影响了真太阳日的长度。 4）太阳时是因 地 而异的， 不同 经度 的地区，日出早晚不同，具有不同的太 阳时刻 。因此需要 设立 世界时 、 标准时区 、 日界线 、 法定时 等制度 来进行钟表时刻的换算。 5）因时间系统改革，出现了 世界 时、 历书 时、 原子 时、 协调世界 时。 但 太阳 时依然是根本。 4、 历法 练习题 1） 日 是历法的基本单位，必须保持完整，不被分割。 2） 历法的发展历经了太阴历、阴阳历和太阳历等阶段。现在我们使用的是 阳历 。 二十四气的本质是 阳历 ，与四季变化相联系。 3）我国夏历以“中气”定月序；没有“中气”月份原则上定 为“ 闰月 ”。 4）我国夏历具有阴阳历的一般特点， 阴阳历的编历原则是：平均历月力求等于 朔望月 ，平均历年力求等于 回归年 。 专题 五 月圆月缺知多少 练习题 1、 月球与地球 练习题 1） 古人早就认识到 月球 是距地球最近的一个自然天体。 2） 月球 的同步自转是指月球 自转与其公转 的 方向 相同 ，周期 相等 。 3）由于月球同步自转，月球几乎总是以 同一面 向着地球， 实际上我们可以看 到月面的 59 %。 2、 月相变化 练习题 1）月相有 新月 、 上娥眉月 、 上弦月 、 满月 、 下弦月 、 下娥眉月 。 2） 月相取决于 太阳照射的方向 和 地球上观测月亮的方向 ，由日月地三者的 相对位置决定。 3） 月亮的凸面朝向为夏历上半月朝 西 ，夏历下半月朝 东 。 4）“床前明月光，疑似地上霜。举头望明月，低头思故乡”。这首诗描写的是 满 月 。 专题 六 探月史话 练习题 1、 探月纵览 练习题 1） 伽利略于 1609 年首次制造了两台天文望远镜，开启了对月球的 远距离观察 。 2） 第一次探月高潮时期的参与国有： 前苏联 、 美国 。 3）月球 1 号是人类首颗抵达月球附近的探测器；它是第一个 人造行星 ，围绕 太阳公转，周期为 450 天。 4）第一次探月高潮时期 成功发射了 45 个月球探测器，成功率为 55.5 %，最大 的成就是美国 “ 阿波罗 11 号 ” 实现了人类的 首次 载人 登月。 5）第二次探月高潮时期参与国家明显增多，有 美国 、 日本 、 中国 、 俄罗 斯 、 韩国 等，国际 合作 非常普遍。 2、 各国探月历程 练习题 1） 前苏联 开启了近距离探月时代，其突出的探月活动是 “月球计划” 。该计 划发射了 三 代月球探测器，共 24 个，其中 18 个完成探月任务。 2） 月球 2 号是世界上第一个在月球表面 硬着陆 的航天器。月球 3 号使人类首 次获得月球 背面 的图像。月球 9 号是世界上第一个在月面 软着陆 的航天 器。 3） 月球车 1 号搭乘月球 17 号，于 1970 年 11 月 17 日登上月球，是第一辆 无 人驾驶 月球车。 4）人类最早登上月球的国家是 美国 。美国最突出的探月活动是 “阿波罗 ” 登 月计划 ，该计划先后 6 次载 12 名宇航员登上月球 。 5） 日本 是除了美苏之外发射月球探测器的第一个国家。 2007 年 9 月 14 日， 日本成功发射其第一颗绕月探测卫星 “辉夜姬 ” 号 。 6） “智能一号” 是欧空局第一个月球探测器，它体积小， 技术高 。 它 是世界上 第一个采用 太阳能电推进系统 的空间探测器，其利用燃料的效率比普通化 学燃料发动机高 10 倍。 3、 中国探月历程 练习题 1） 我国 2004 年确定探月工程分为“ 绕 ”、“ 落 ”、“ 回 ” 3 个阶段。 我国探 月工程的特点是 起步晚 ， 起点高 。 2） 嫦娥三号 是中国第一个地外软着陆探测器和巡视器 (月球车 )。 这是我国探 月史上的创举，其 着陆器上携带了 近紫外月基天文望远镜 、 极紫外相机 ； 巡视器上携带了 测月雷达 。 3） “ 玉兔号 ” 月球车是 我国继美国 阿波罗计划结束后重返月球的第一个 软着陆 探测器。 专题 七 天文成果与诺贝尔奖（上） 练习题 1、 诺贝尔奖奖项与推荐规则 练习题 1） 诺贝尔奖的颁发始于 1901 年，设立了 物理学 奖、 化学 奖、 生理学或医 学 奖、 文学 奖与 和平 奖五类奖项 。 1969 年首次颁发诺贝尔 经济学 奖 。 诺贝尔奖并没有设专门的天文学奖项 2） 只有先前的 诺贝尔奖获得者 、诺贝尔奖评委会委员、特别指定的大学教授、 诺贝尔奖评委会特邀教授，才有资格推荐获奖候选人 。此外， 去世的人 不 能获奖。 3） 1953 年 哈勃 去世后，瑞典的评委会却追悔莫及，认为： 哈勃 不能获奖， 不但是他本人的遗憾，也是诺贝尔奖的遗憾。 4）鉴于天体物理学对物理学发展的巨大推动作用， 20 世纪 70 年代，天文学家 的重要研究成果开始被纳入到 诺贝尔物理学奖 的范围。 2、 天文研究成果与诺贝尔奖 练习题 1）奥地利天文学家黑斯因为 宇宙射线 的发现获得诺贝尔物理学奖。 2）美国天文学家汤斯因为其 微波激射 理论和应用获诺贝尔物理学奖。 3） 汤斯 1957 年预言 17 种星际分子的存在，现已观测到 8 种。 4）德国和美国双国籍天文学家贝特因 恒星核聚变核反应 理论获诺贝尔物理学 奖。 5） 1970 年 瑞典 （国籍）天文学家阿尔文因其在 磁流体动力学和等离子体物 理学 方面的重大贡献，获诺贝尔物理学奖。 6）英国天文学家赖尔和休伊什因他们在 射电天文学 方面的先驱性工作荣获诺 贝尔物理学奖。 7） 综合孔径射电 望远镜的优点是不需要制造口径特别大的天线，用多面小天 线进行多次观测，达到大天线所具有的分辨率和灵敏度，并得到所观测天区 的射电天图。 8） 脉冲星 的发现被认为是 20 世纪 60 年代天文学四大发现之一，进一步推动 了 晚期 恒星演化的研究。 专题 八 天文成果与诺贝尔奖（下） 练习题 1、 天文研究成果与诺贝尔奖 练习题 1） 宇宙微波背景辐射的发现为 宇宙大爆炸 理论提供了有力的证据 ， 被称为 20 世纪 60 年代天文学“四大发现”之一 。 2） 福勒和霍尔等人把宇宙膨胀动力学和核合成结合在一起研究，为 恒星演化和 核合成 研究提供了核物理基础。 3） 泰勒教授以无可争辩的观测事实，证实了 引力波 的存在 , 是对爱因斯坦广 义相对论的一项重要验证。 4） 雷蒙德 戴维斯是 20 世纪 50 年代唯一一位敢于探测 太阳中微子 的科学家， 他被戏称为要“在撒哈拉沙漠寻找某一粒沙子的人”。 5） 贾科尼的工作将天文学的观测由可见光拓展 X 射线波段 ，大大开阔了天文 学家的视野。 6） 美国天体物理学家和宇宙学家斯穆特、马瑟因发现了宇宙微波背景辐射的 黑 体形式 和 各向异性 ，共同获得诺贝尔物理学奖。 7） 美国天体物理学家珀尔马特、施密特和里斯因其透过观测遥远超新星而发现 宇宙加速膨胀 荣获诺贝尔物理奖。 8） 宇宙正由一种神秘力量（ 暗能量 ）推动而快速分崩离析。 2、 诺贝尔奖得主特点 练习题 1）天文相关成果诺贝尔奖得主必须具备 敢于怀疑和挑战 的精神。 2）天文相关成果诺贝尔奖得主一般都参与 国际重要实验室的前沿课题 。 3）天文相关成果诺贝尔奖得主取得获奖成果时的年纪都比较 年轻 。