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1、1天文学考研问答题汇集1.为 什 么 有 时 使 用 在 环 绕 地 球 的 轨 道 上 的 小 望 远 镜 观 测 的 效 果 要 优 于 使用安放在山顶上的大望远镜的效果?解答：一般来说天文望远镜的口径越大越好，口径增大会带来两个直接的好处，一是增加了集光本领，二是提高了空间分辨率。但是由于地球 大气扰动的影响，对于安放在地面上口径较大的天文望远镜，其实际分辨 率无法达到理论值，而对于在太空中的望远镜（如哈勃空间望远镜）由于 在大气层之上，其分辨率可以达到理论值。所以对于需要高的空间分辨率 的观测项目，使用在环绕地球的轨道上的小望远镜观测的效果要优于使用 山顶上的大望远镜。2.一 个 大
2、个 儿 的 黑 苍 蝇 落 在 了 一 台 口 径 5cm 的望远镜的物镜上，当一 个观测者用它观测月亮他会见到什么？解答：望远镜对于附着在物镜上的任何物体都是不成像的，故观测者 在观测时对于落在物镜上的苍蝇应该毫无知觉 ， 但是如果这只苍蝇足够 大 ，由于它的挡光会使得望远镜的成像变暗。3.请 解 释 一 下 为 什 么 我 们 在 午 夜 到 黎 明 看 到 的 流 星 要 比 从 傍 晚 到 午 夜 看到的多解答： :这是由于地球在自西向东自转的同时还在围绕太阳公转 ,如图 1所示,处在上半夜的地区在地球公转方向的后面,因此上半夜出现的仅仅是 那些能够追上地球的流星, 而处在下半夜的地区
3、位于地区公转方向的前面, 下半夜出现的流星是与地球迎面相遇的,或是地球追上的流星;因而较多,也 较亮.4.黄道十二宫沿黄道均匀分布,太阳在其中哪个星座停留的时间最短?解答：由于地球绕太阳运动的轨道不是正圆形而是椭圆形的 ,根据开普 勒第二定律,地球在近日点附近的公转速度最快,作为地球上面的观测者这 时看到的太阳周年视运动的速度也就最快.地球在每年的一月初过近日点, 此时太阳位于黄道十二宫中的人马宫(Sagittarius, 简写为 Sgr),因 此 太 阳 在 人马宫停留的时间最短.5.来 自 一 颗 5 等星的光子每秒落在冥王星表面 1cm2 上的数量为 10,000 个 ,那 么 如 果
4、使 用 口 径 6 米的 BTA 望 远 镜 ,在 地 面 上 每 半 小 时 能 够 接 收 到 来 自一颗 20 等恒星的多少个光子?解答：由于恒星到地球的距离要远远大于地球到冥王星的距离,因此我们认为对于同一颗恒星 ,在单位时间内来自它的光子落到地球或冥王星相同 面积上的数量是相同的 .从题中已知在冥王星上每秒钟每平方厘米上接收到 的来自 5 等恒星的光子为 10,000 个 ,那 么 相 同 条 件 下 来 自 一 颗 20 等的恒星 的 光 子 数 应 为 (20-5)*10,000/2.512 , 口径 6 米的望远镜的面积为 2.83*105(10 的 5 次方)cm2, 半小时
5、=1800 秒 ,则 答 案 为 :1800*2.83*105*15* 10,000/2.512= 5.09*106(10 的 6 次方) 个光子26.太 阳 的 视 差 为 s = 8.8,具有相同绝对星等的另一颗恒星的视差为 *= 0.022,在晚上能否看到这颗星?解答：恒星的距离为 1/0.022=45.45pc, 又已知该星的绝对星等(即当该 星距离观测者 10 秒差距时的视星等)与太阳相同,为 4.83 等,则该星的视亮度 为 4.83+2.5lg(45.45/10)2= 8.1, 故用肉眼无法看到.7.宇 宙 飞 船 在 一 颗 直 径 2.2 千 米 ,平 均 密 度 2.2 克
6、/ 立方厘米的小行星上着陆,这颗小行星在缓慢的自转,宇航员决定用 2.2 小时的时间沿着这颗小行星 的赤道走一圈,他们的这种想法是否能够实现,如果不能,为什么?如果可能, 他们都要考虑什么?解答：本题中的宇航员与小行星构成了一个二体问题 ,可以方便的利用 活 力 公 式 解 决 ,活 力 公 式 是 反 映 天 体 的 位 置 ,速 度 和 轨 道 半 长 径 之 间 关 系 的 公式,可以写作:v2 (v 的 平 方 )=(2/r-1/a)式中 v 和 r 为一个天体相对于另一个天体的速度和距离;=G(M+m), G 为万 有引力常数,M 和 m 分别为两个天体的质量;a 为 常 数 ,在
7、椭 圆 轨 道 中 表 示 半 长 径,圆形轨道中表示半径.由已知条件可以求出小行星的质量 M=1.22*1013（ 10 的 13 次方）kg, 宇航员的体重 m 与 M 相比可以忽略不计;将以上条件代入活力公式 ,得 v=(GM/r)1/2（ 1/2 次 方 ） =0.862m/s, v 也是这颗小行星的第一宇宙速度,当宇 航员的运动速度大于 v 时, 他将脱离小行星引力的束缚而飘向宇宙空间.如 果宇航员打算用 2.2 小时绕小行星表面一周 ,那么他的速度应为 0.872m/s,大 于 v,故 不 可 能8.为什么有些恒星用蓝光观测时能够被分解为双星 ,而用红光观测时却 不可以?解 答 ：
8、 :这是由于望远镜的分辨角与口径成正比 ,而与观测的波长成反 比 , 其表达式为: 分辨角 =1.22/D, 式中 为波长 , D 为望远镜的口径,有关这一公式的详细推导可参见光学书籍 .从这一公式很容易看出望远镜对于波长较 短的蓝光的分辨率较高.9.为 什 么 射 电 天 文 学 家 可 以 在 白 天 观 测 ,而 光 学 天 文 学 家 的 绝 大 多 数 观测只能在夜晚进行? 解 答 ： 对于恒星 (处太阳以外 )等暗弱天体的光学观测只能在夜晚进行是因为白天地球大气散射强烈的太阳光 ,将其他天体淹没掉了 .而由于射电波 段的波长比光学波段要长得多 ,在大气中不会被散射 ,因此在白天也可
9、以观测10.为 什 么 对 于 有 些 研 究 课 题 使 用 位 于 山 顶 的 中 等 口 径 望 远 镜 要 比 使 用 位于低轨道飞船中的望远镜更好?解 答 ： 这是由于一般的低轨道飞船 (包括哈勃空间望远镜 )的轨道周期都 很短,在一个轨道周期中有一段时间观测目标要被地球档住,因此飞船上的3望远镜无法对一个天体进行长时间的连续观测 ;而对于地面上的望远镜 ,则 有可能对待测天体进行整夜的连续观测.11.为 什 么 哈 勃 空 间 望 远 镜 能 够 比 我 们 在 地 面 上 观 测 到 更 暗 的 天 体 ?解答 ： 由于哈勃空间望远镜位于地球大气层之 外 ,不受大气消光 (指地球
10、 大气对星光的吸收和散射)和大气扰动的影响 ,所以能够观测到更暗的天体.12.牛郎星(天鹰座 )的视差 =0.198, 自行为 0.658/年,视向速度 Vr=-26km/s,视 星 等 为 0.89 等,何时牛郎星距地球最近?此时的距离是多少? 视亮 度是多少解答：先计算牛郎星现在的距离: D=1/0.198 = 5.05pc已知牛郎星的自行为 0.658/年, 可算出它每年（3.15*107s）在切线方 向运动的距离为5.05pc * 0.658 =3.32au =4.97*108km据此可再求出牛郎星的切向速度: Vt=4.97*108km/3.15*107s = 15.78km/s这时
11、再解直角三角形 （参见图 2） 便可方便的求出牛郎星距地球的最近距 离 为 2.62pc,要到达这一最近距离,牛郎星还要在运行 4.32pc,需要 1.39*105 年; 最后我们计算牛郎星距离我们 2.62pc 时的视亮度:m1=0.89-2.5lg(5.05/2.62)2=-0.5313.最 近 口 径 10 米的凯克望远镜已经在夏维夷的莫纳克亚投入运行,那 里的星像直径可以小到 0.3,请你估算一下用凯克望远镜进行目视观测的极限星等解答：人眼的瞳孔的最大直径约为 7 毫米,极限星等约为 6 等,根据 m1-m1=-2.5lg(I1/I2), 可以估算凯克望远镜的目视极限星等 : m1=6+2.5lg(10000/7)2=21.8
