2014省赛高年 - 题解 - 图文

2014年“开信杯”广东省第十届中小学生 天文奥林匹克竞赛试题（高年组）

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。在监考老师宣布考试结束时应停止答卷。交卷时只须将答题卡交回。

2、选择题全部为单项选择，选择一个最接近正确的答案，答错不扣分。用2B铅笔将答题卡上相应的答案选框涂黑涂满，并用钢笔或签字笔在答题卡上写上姓名、学校、考号等信息。切勿用钢笔、圆珠笔或自动铅笔涂答题卡，以免影响成绩。答题卡采用机器阅卷，由答卷人填涂答题卡失误或不规范造成的失分由其本人承担。

3、总分100分，每题2分，考试时间90分钟。

4、比赛结果将在广东天文学会网站www.gdtw.org.cn公布。

Part 1 天文热点

1. 今年1月，一位知名的业余天文学家与世长辞。他曾发明了一款经济且方便携带的反射式望远镜支架，首创和推广了路边天文活动。他的名字叫 A

A. 约翰·道布森 B. 周兴明 C. 卡尔·萨根 D. 奥本·勒维耶 估计不少同学都有参与过路边天文吧，可别忘了道布森老爷子哦~

2.玉兔号月球车在今年1月底发生故障后，以下哪个部分至今仍有故障未排除？ A A. 移动系统 B. 测月雷达 C. 全景相机 D. 太阳能电池板

玉兔号一直不能动啊，还以为你们看新闻都知道。人类史上移动距离最短的成功着陆的月球车，说多了都是泪。如果你想未来做出自己的贡献，现在努力吧。（这题错误率奇高，想不通）。

3. 以下哪个机构去年年底成功发射了火星探测器，成为世界上第四个成功发射火星探测器的机构？ D A. 中国的CNSA B. 俄罗斯的RSA C. 欧洲的ESA D. 印度的ISRO

俄罗斯探火从来没成功过，中国搭了俄罗斯火箭的顺风车（萤火一号）结果怎样大家都知道。果然关键的地方还得靠自己自强。

4. 今年国内观测条件最好的一次月食发生在 C

A. 4月15日 B.4月29日 C. 10月8日 D. 10月23日

5. 今年7月，天文学界曾传出消息称有天文学家从宇宙微波背景辐射（CMB）中发现了原初引力波存在的证据，可惜后来Plank天文卫星的测量结果显示，这一疑似的信号可能只是银河系内的尘埃造成的。最初发现的疑似信号是通过以下哪个望远镜测量得到的？ B

A. 默奇森广角阵列(MWA) B. 南极望远镜(SPT) C. 威尔金森微波各向异性探测器(WMAP) D. 盖亚望远镜(GAIA) 这算是今年一个挺轰动的新闻。参加国赛的同学最好注意。

6. 关于罗塞塔号探测器，以下哪个说法不正确 D

A. 从发射到入轨目标天体共用了10年有余

B. 在北京时间2014年11月12日朝目标彗星发射了着陆探测器“菲莱” C. 其携带的着陆器“菲莱”在登陆过程中两次从彗星表面反弹入空中 D. 以近椭圆的轨道环绕彗星运动

我相信大家有关心“韭菜”着陆直播的。即使没看直播，还是有很多科普文和漫画可看啊~

D是因为彗星引力太弱，绕它运行的飞行器受行星引力扰动影响就会偏离轨道，因此需要经常做轨道调整，轨道形状不是椭圆的。

7. 关于今年10月出现的太阳巨大黑子群（活动区AR 2192），下面说法正确的是 B A. 比2003年的大型黑子群要小 B. 该黑子群在10月中下旬出现 C. 该黑子群肉眼不可见 D. 直径约为地球的四倍 不久前发生的事件，拍了照片的人不少。

8. 很多媒体把今年9月28日火星合心宿二称为“荧惑守心”。但实际上，“荧惑守心”指的是火星在心宿内发生“留”的现象。根据正确的定义，今年一共发生了多少次“荧惑守心”的现象？ D A. 4次 B. 2次 C. 1次 D. 一次也没有

这是本部分最难的题目。新闻媒体报道的东西未必靠谱，有时甚至有错误的报道。对不认识的概念主动去查个究竟，这就是科学的精神。另外，对网络上信息和资料的来源也需要有所甄别。目前百度和科学有关的词条解释还很不完善，如果轻信百度“荧惑守心”的词条必定中坑。大家可以打开模拟软件，看看火星再4月18是不是像百度百科说的在心宿二附近？人家在室女啊。 再对比维基百科的结果

连模拟都帮你做了，有根有据。因此，对不同的资料来源进行比较，有助于判断真伪。

9. 如果你今天晚上出去观测，你不会看到 B

A. 刚入夜，火星出现在东方的天空 B. 刚入夜，飞马座斜挂在低空 C. 月亮在猎户座 D. 后半夜，木星悬挂在东方天空 本题选项有问题，A和B都对。估计是调整题目的时候没改好。

10. 今年年底，有消息称NASA负责人发布了紧急演说，警告今年12月16至22日的六天内会发生一场前所未有的太阳风暴，结果将导致地球出现连续6天黑夜。以下说法中正确的是 D

A. 该现象是由于太阳抛出物挡在地日之间引起的

B. 该现象是由于太阳风刮起行星际间的尘埃和星屑引起的

C. 那几天地球接受到的太阳辐射会因此而弱一些，但根本不会出现黑夜，反而更像是6天黄昏。 D. 根本没这回事，肯定是有人在造谣

太阳抛出物再多，也不可能把阳光挡住。实际上这些抛出物，还有行星际空间的介质都十分稀薄，宇宙空间的真空度比地球上所造出的高度真空环境还要高很多。

Part 2 基础知识与常识

11. 以下哪颗恒星的视星等暗于1.5等 D A.织女星 B.参宿七 C.老人星 D.心宿一

这道题让我反思是不是题目真的出得难？还是说只是学生不适应题目风格，被吓怕了；或者只是草草准备，平常很少去玩？

大部分人在最后3个中选，而且老人星（全天第二亮星，难道只记住了第一？）的选择率最高。

12. 右图是开信公司一款双筒望远镜铭牌部分的截图。由此可知该双筒望远镜的视场大小约 B A. 11°6′ B. 5°33′ C. 2°46′ D. 33′

这是个双筒的使用常识问题。10*50表示放大率为10倍，口径为50mm，97/1000是视场，表示如果看1000米处的景物，能看到97米宽的范围。所以视场为0.097约等于0.1弧度。又知1弧度=57.3°（中学数学内容），可口算得5°多，即可选出B。本题选最后两项的人很多，估计是通过自己用天文望远镜的经验蒙的。我们观测前最好熟悉自己的工具，大致估计自己手中望远镜的视场并不难，看用多少个满月能填满视场就行，或者直接看铭牌。

双筒是爱好者常用的仪器，方便携带，价格不高，是提高目视能力的优秀工具，观测入门必备。

13. UBV系统是天文学上十分常用的一套测光系统。U波段滤光片允许近紫外光通过，B波段滤光片允许蓝色光通过，V波段滤光片允许黄绿色光通过。如果我们把U波段滤光片和V波段滤光片叠在一起看星星，那我们将看到 B

A. 白茫茫一片什么都看不到 B. 黑乎乎一片什么都看不到 C. 所有的天体都偏紫 D. 所有的天体都偏绿

上年低年组有考过相关题目，今年想巩固一下多色测光的概念。不同颜色的滤镜只允许相应颜色的光通过。当两不同颜色的滤镜叠在一起，通过第一块滤镜的光不能通过第二块滤镜，所以最后没有可见光能通过。

14. 包含“星团”的更大一级天体系统是 B A.聚星系统 B.星系 C.星系团 D.星云

15. 当两个天体的距离近到一定程度时，潮汐作用就会使流体星体解体，这个极限距离被称为洛希极限。以下哪一项位于其所环绕的天体的洛希半径内 D A. 水星 B. 铱星 C. 小行星带 D. 土星环

本题明显不选A和B，因为两者在其运动轨道上还完好无缺。小行星带的形成和引力摄动有关。

16. 希伯来历以新月初升为一个月的开始，平年有12个月且采取十九年七润的方法使年的长度和太阳周期保持一致。闰月都放到每年第六个月之后。希伯来历是一种 A

A.阴阳历 B.阳历 C.阴历 D.长数历

同时顾及到月相和太阳运行周期，明显是阴阳合历

17. 以下哪个梅西耶天体的年龄最老 C

A. M1 B. M6 C. M13 D. M27

全都是著名的梅西耶天体，只有M13是球状星团。球状星团诞生在银河系形成早期，里面都是一些年老的恒星。M1是超新星爆发后形成的，发生在宋代。M6是个疏散星团，里面都是一些年轻的恒星。M27是个环状星云，由低质量恒星死亡后抛出气壳形成的。对比星系的演化史，这些气体以“星云”的形式存在的时间非常短，因此这些星云的历史不会太久远。综上所述M13最老。（本题考查学生是否知道这些天体是什么，用到的知识在很多基础天文类的书籍中都有提及）

18. 以下哪种说法是合理的 A

A. 理想情况下，单凭肉眼也能看得见天王星

B. 行星和月球的引力会对人类的血压产生一定影响，它们在空中的位置不同，带来的影响也不同，进而干扰人的健康和情绪

C. 使用中学生天文社团中常用的光学望远镜能勉强看到HD290865（一颗B波段视星等约11等的白色恒星）系统中的行星

D. 行星冲日是一种很罕见的特殊天象 这题只要是爱好者，且在考试的时候没有因为紧张而晕乎就应该不会错~但是事实正确率不理想。18题选B、C的同学最多，看来被星座运程之类似是而非的说法迷惑的人不少，关于HD290865，大概是被都教授的小片子骗了。

19. 在火星上能观察到有显著相位变化的行星有 C ① 水星 ② 金星 ③ 地球 ④ 木星

A. ①② B. ②③ C. ①②③ D. ①②③④

“内行星”的相位变化为0-180度（以月相为例，0度即满月，180度即新月），外行星则和距离有关。地球上看，火星的相位最高可到45°左右，而木星的相位则最多~10°，相位变化不显著。在火星上，水星、金星、地球都是内行星，会有明显的相位变化。火星轨道半径为1.52个天文单位左右，而木星轨道半径为5.2个天文单位。火星上看木星的相位变化会比地球上的幅度大，但也大不了多少。下面是很久之前的天文每日一图的图片，显示了2007-2008年期间不同日期里拍摄的火星。我们可以借它来体会地球上看到的火星相位变化有多大。

还是感觉有点坑，④改成土星也许更好~

20. 土星合月大约多久发生一次 B

A. 10天 B. 1个月 C. 3个月 D. 半年

土星公转轨道周期远长于地球，土星和地球的会合周期由地球公转周期主导，土星在天球上逛一圈差不多1年；而月球则一个月逛一圈，于是月球和土星的会合周期明显由月亮的轨道周期主导，大概一个月发生一次土星合月。

Part 3 观测与应用

I. South Park

命题成员：团长（第八至十届省赛命题组成员，IOAA选手）、Ghaunom (第四届省赛特等奖、第五届省赛一等奖选手，IOAA选手)

Ghaunom 同学从上年接到帮忙拍照的请求开始，已经跑到野外尝试了n次，结果每次都是阴天收场，车还被袋鼠撞散了。我们感谢Ghaunom同学的牺牲。拍出来的彩照还是很好看的。

然后要给各位参赛者和老师道歉，没预想到印刷质量会比样品差那么多。印刷厂告诉我们印出来会是这样的

但印刷出来很多试卷上出现了白花花的东西。幸好南斗天蝎猎户座还在，题还是能做（在命题过程中我们不断的调低难度，不过最后还是被印刷厂提高了一部分难度）。

虽然到了南半球我们要和北极星说再见了，但在南半球中低纬地区，我们还是能见到很多熟悉的星座。Ghaunom同学为我们拍摄了一些南半球的星空照片（见附录I）。

21. 以下哪个星座没有在本题任何题图中出现 A A. 天鹅座 B. 天兔座 C. 南冕座 D. 金牛座

图A、B是银心附近天区，图C是猎户+金牛+白羊+波江一带的天区，和夏季大三角那片区域没半点关系。本题考察考生对星空的熟悉程度。题目清晰的情况下，难度会更低。

22. 图1-A和图1-B的拍摄方向大致是 C A. 东 B. 南 C. 西 D. 北

不管用南斗也好，天蝎也好，南冕也好，只要找到参考的形状或者星点组合，就能发现天体随着时间推移往下跑。然后问题来了，天体（比如太阳）从哪边升起那边落下？

可能有同学会问，靠近天极的天体，下山时落点会偏北（南）啊？但是如果对着南方或者北方拍，你会发现既有升高中的天体，也有下落中的天体。题图中的星点都十分整齐地顺着一个方向位移，所以在选择题选项的限定下，并且注意是南半球，选西是正解。

23. 以下哪颗亮星有在图1-C中出现 A

A. 天狼星 B. 南河三 C. 北河三 D. 五车二

24. 以下哪个梅西耶天体在本题的任何题图中都没有出现 D A. M45 B. M4 C. M8 D. M31 题图没有仙女座，M8礁湖星云在人马。

25. 以下4项关于南半球和北半球星空的对比中，哪项描述是正确的？ B A. 在南半球，会观测到恒星从西边升起

B. 在南半球，猎户座上中天时“头”朝地平线，在北半球则“脚”朝地平线 C. 无论在南半球还是北半球，秋天都是下半夜拍摄测银河中心的最佳时候

D. 部分在北半球观测到的天赤道上的星座，在南半球中低纬地区无法被观测到

听说有的同学把试卷倒过来就马上找得出天蝎做题了~

在印刷厂给的样张的图中，猎户小三星是可见的，凭观测经验就能看出猎户反了。

如果是理论派的可以这样想。猎户被天赤道拦腰分开，在北半球，我们看到猎户是这样摆的。由于头朝北天极，天赤道偏南，使得我们看上去猎户中天时头向天顶。南半球用同样方法分析可知会反过来。

（北半球的情況）

但是天体上中天的地方时每天不一样，具体什么时候上中天由天体的赤经决定。这里听起来好像好难了，但说白了就是同一地方时看星空，四季不同。北半球什么时候看银河合适？这就是观测常识了。

天体的高度则受地理纬度的影响。天赤道附近的星座理论上在两极以外的大部分地区都能看见。 本题和26题一起，考察考生对“什么时候在什么地方能看到什么天体”这一问题的理解程度。

26. 拍摄当天大火星和火星的赤道坐标分别约(16h29m, -26°26′) 和 (17h46m, -24°55′)。可估算出图1-A和图1-B的拍摄时间差大致为B

A. 40分钟 B. 1小时17分钟 C. 2小时4分钟 D. 5小时6分钟

为什么赤经要用时分秒来做单位，各位有想过这问题么？我们用Stellarium来做个小实验（这类实验我推销过给很多老师但是有多少人有去尝试就不知道了）

这是公元2014年6月22日地方时0时的星空（看不清可把图拉大）。地点为伶仃洋西岸某处。显示时间为0：28是因为系统用的是UTC+08:00，所以要修正地理经度的影响。我们把赤道坐标（网格）和子午线（绿色那个）调出来。上中天的天体的赤经就是现在的恒星时，这是无论如何都要记住的常用结论。上图中可以看到夏至日前后子夜恒星时为18时。我们看看过一个小时后会怎样？

恒星时变成到19h左右，刚好也变化了一小时。时间再前进30分钟。

赤经19h30m左右的天体上中天，恒星时19h30m。看到了么，在这个坐标系统下，天体变成了钟表的刻度一样。天体东升西落主要是由地球自转造成的，地球自转一周是一天。如果把经度的划分用时分秒来做单位，在涉及到和时间有关的计算时就显得十分便利。

要注意，恒星时和平太阳时每天相差4m左右，一个月就差2小时。比方说一个月后的子夜~

恒星时20h~，效果拔群~

用Stellarium做下模拟就可以发现，同赤纬的天体到达同样视位置的时间差，其实刚好就是赤经差。景物就像指针，指示出天象中蕴含的时间信息。所以本题口算可得B。 这种估算当然有误差，尤其时间太长（跨好几天，跨月的情况下）。误差主要来自恒星时和平太阳时的时差，但是短时间的估算还是很准的。实际上两张图片拍摄的真实时间差与题目答案只相差1分钟左右。

如果没条件到野外看星，那就借助现代科技做模拟实验吧~ 小练习： 通过我用的子夜零时修正（那28分钟），估算我设置的经度，要求心算。

27. 图1-C的左半部的天空明显比右半部分的亮得多，分析图片后，你觉得最主要的原因是 C

A. 月光干扰 B. 日出 C. 远处城市的光污染 D. 野外的荧光生物群落

II. 黎明前的流星雨

命题成员：地瓜（第六、七届省赛特等奖及第五、八届省赛一等奖选手）

团长：有什么想跟后辈说的？

地瓜：哈喽学弟妹们，第十届省天文奥赛考得可开心？偶遇奶茶妹妹可激动？这次地瓜学长用六道题目还原了一个月明星稀的仲夏夜，塑造了一位爱好天文的女生，并没想过要为难大家。只希望这能勾起学弟妹们记忆深处的那一片夏夜星空。若那记忆已如流星般飞逝或从未出现过，那也没有关系，尝试走到户外看看群星，那必定也能让你获得一次非凡的体验。另外，广东省天文奥赛不仅仅是作为一个竞赛存在，更是一个白天的天文Party，希望学弟妹们能好好享受，我们明年再见咯～ 团长：你还想来，致青春后你还想致什么?

地瓜：对了，题干还有一个描述不准确的地方。考虑到黎明时分存在晨光的影响，因此此时并不一定为流星出现最多的时候，题干改为下半夜的流星雨则更加准确。 团长：但是那样不就和Pokemon XY搭不上了么??

由于黎明时分进入地平以上大气层的流星体相对于大气的平均速度比傍晚时分的更大，更容易出现火流星现象，因此日出前的一段时间往往是观测火流星效率最高的时候。今年8月13日凌晨，在国外大学天文系深造的阿泽和同学小天来到广东乡村，一起观测英仙座流星雨。附录II的材料一是他们观测的部分录音记录。

28. 图2-A是小天观测时的视野示意图，根据此图估算出视野遮挡率K大约为。 B A. 0.01 B. 0.06 C. 0.27 D. 0.5

原理很简单，1%被挡明显太少，27%又太多，B最合适。

29. 在标准观测中，需要估计某时刻的极限星等Lm，方法是在一定的天区内数出肉眼可见的恒星的数目，再参考国际流星组织（IMO）的表格，计算出Lm值。假设在他们一小时的观测中极限星等的变化可以忽略，根据图2-A和IMO给出的相应天区的极限星等资料（表2-A），估算观测时的极限星等为（ ）。 B A. 4.95 B. 5.12 C. 5.36 D. 6.14

有同学反映他数星星数错了，这个就和题目难度无关了。

估算极限星等一般都是用这种方法。每年有个暗夜保护夜的活动就是鼓励大家去数星星，然后估算该地区的极限星等上报，以统计全球光污染情况。在广东天文学会天文奥赛QQ群上发过活动的链接，有多少老师和同学做过就不知道了。这是个简单可行的天文活动项目，涉及到的知识也是观测的基础。

地瓜同学：首先我们假设了在阿泽和小天的观测过程中极限星等没有变化。这是一个很重要的假设，因为为了流星观测数据的严谨性，极限星等的判断大约要相隔20分钟进行一次。通过观察图2－A，我们可以看到在仙王座天区内（已用虚线画出）共有6颗恒星（包含3颗 位于顶点的恒星）；同理我们也可看到英仙座天区共有5颗恒星。将此两天区数据与表2－A对比，我们可由7号天区即仙王座天区得知天空的极限星等至少为5.12等，不足5.19等；同理我们也可由2号天区即英仙座天区得知天空的极限星等至少为4.95等，不足5.15等。结合两组数据，我们便可得知此时天空的极限星等等至少为5.12等，并不会优于5.15等。

30. 表2-B是小天上报至IMO的部分观测记录。经过一夜的观测，小天已十分疲惫，漏填了+3等流星数量一栏中有关英仙座流星雨的记录，导致流星总数的计算也跟着出错。请根据录音记录，为她填写出英仙座

流星雨+3等流星数的正确数据。 C A. 2 B. 2.5 C. 3 D. 3.5

地瓜：根据该题材料一可知小天共观测到2.5等英仙座流星0颗，3等英仙座流星3颗，3.5等英仙座流星0颗。可得于PER一栏中+3空格应填入3。

31. 在观测时，小天的视野中心始终保持在高度角约为52°。已知英仙座流星雨的族群指数γ=2.0 。请根据题1、2、3中你所计算的K、Lm参数、完整的观测数据以及录音记录的其他内容，计算出在小天观测时英仙座流星雨每小时天顶流星数ZHR大约为多少。 B A. 22 B. 43 C. 75 D. 100

附录材料有给三角函数值，大致口算也可以排除出答案，不需要计算器（取K=0，sin 52o ≈4 / 5）。

32. IMO收集来自世界各地的各种形式的流星观测数据，包括摄像报告、火流星目击报告和无线电观测报告。请问IMO统计全球流星报告、分析汇总的最基本方法是什么？ D

A. 仅运用精确的影像数据进行研究 B. 由观测者提供相对粗糙的流星手绘图画 C. 仅采集IMO内部会员的报告，以确保数据的准确性 D. 收集大量数据，尽可能减小人为误差

地瓜：因各个地区的天空条件以及观测者的观测能力都存在差异，又因为大部份观测者并无很好的观测设备，因此IMO通过统计来自全球大量的观测报告以尽可能减小观测者的人为误差。 团长：A数据采集面窄且耗时；B观测效率差；C样品少；D最科学

33. 广东天文爱好者小东在距离阿泽和小天的观测点100km的地方，那一晚他们观测到了同一颗流星。他们不仅能够测量出流星在空中的运行轨迹，还回溯出了流星在宇宙空间中原本的轨道。请问这三位观测者只运用了什么仪器或方式进行观测？ A A.摄像 B. 照相 C. 目视 D. 收音机

地瓜：通过摄像技术，我们不仅可以记录下流星在空中飞行的轨迹，还能得知其飞行时间进而得知其速度并 回溯流星于宇宙空间中的轨道。显然目视及收音机无法满足要求。而一般的照相技术只能得知流星在大气中的运行轨迹，只有配合旋转快门才可计算出流星的速度， 但这不符合题中要求的只运用何种仪器或方式。故得答案。

III. 行星探测

命题成员：Era（第四、五届省赛一等奖选手，09年亚太赛国家队成员）、团长

团长：感觉这题做小估算的地方有点多？我才不会告诉你们主命题人是某名牌大学数学系研究生呢！

Era：我记得我当年参加省赛的时候学校负责的老师发了很多的数据让我们去背,包括甚么时事呀天文常识呀一大堆的。当时的想法很简单,认为那些材料就是所谓的\考点\把它们全记住就可以拿到很高的分数。经历了很多事情、认识了很多天文圈的朋友之后就明白，天文奥赛的主旨其实并不在于拿到高分,而是作为一门自己独特的兴趣爱好、并且能和同好们分享交流谈笑风生。作为这届奥赛的太空探索部份的出题人，我发现其实我——对于所有出题人来说都是——并不希望你们真的把那些所谓材料全数背下来，因为我们觉得要在省赛拿到高分并不可以通过临时背几份考点来如愿，而是要靠平时不断提高自己的知识水平以及对这个学科本身的兴趣。不论你们的成绩如何，我只能衷心希望它不会影响你们对天文学的热诚，并祝愿你们能在以后的学习生活中认识到像你们一样热爱天文的朋友，共同享受天文学的乐趣。 团长：你们终于体会到这两年我老是想送分都送不出去的感受了吧??

34. 根据附录III，请问下列哪一个选项不属于卡西尼探测器的十大科学成就: D A. 发现土卫二恩克拉多斯上活跃的冰喷泉

B. 首次拍摄到土星光环中的垂直结构

C. “惠更斯”在土卫六泰坦上实现了首次着陆

D. 研究了木星的四颗伽利略卫星艾奥、欧罗巴、杰尼米德和卡里斯托的轨道共振现象

所谓轨道共振是指伽利略卫星的轨道周期有很优雅的整数比例关系，木卫一、二、三的轨道周期比为1:2:4（拉普拉斯共振）。轨道共振现象在很多太阳系天体中都有出现。早在17、18世纪已有人研究轨道共振问题。

35. 请问除了卡西尼-惠更斯号计划外，还有哪一个探测计划对土星进行了探测? B A. 夸父计划 B. 旅行者计划 C. 阿波罗计划 D. 水手号计划

36. 根据材料二中的数据, 你估计开普勒－10c表面的重力加速度是地球的几倍? C A. 0.3 B. 0.1 C. 3 D. 7

表演口算技巧的时间又到了。由材料得Kepler-10c质量为地球17.2倍，直径（半径）为2.35倍。重力加速度正比与质量，反比于直径（半径）的平方。2.4平方为0.96+4.8≈6，17.2除以6约等于3 （因为三六一十八）。需要计算器么？ →_→（有志成为物理学者和天文学者的同学们，快速的近似估算能力是必备的技能，会让你在最短的时间内判断一个方案是否可行，其实这对做其他行业也有帮助阿。也许你听过物理大牛费曼在日本访问，和日本的物理学家讨论的故事吧？）

口算技巧：①能近似的尽量近似，比如遇到2.35这种数可以近似2.3或者2.4都行，减低计算压力。②还记得小学的四则运算练习，101×3非要拆成100×3+1×3，感觉好无聊吧？被忽视的技巧总在意想不到的时候用上。

很多天文的问题大致算出个差不多的数就能做很多物理的定性分析，毕竟天体离我们那么远，不是所有东西都能测准或者测得到的。

37. 开普勒－10c的公转轨道内侧还存在另一颗行星开普勒－10b，它的质量是地球的3倍，直径是地球的1.5倍。那么下列哪一个说法最不可能是正确的？ C A. 开普勒－10b上的第一宇宙速度大约是地球上的1.4倍 B. 开普勒－10b的主要成分和开普勒－10c的类似

C. 如果开普勒－10b上存在居民, 则在他们眼中, 太阳系处于他们所在的恒星系统的北黄极方向 D. 假如将开普勒－10b搬到地球的公转轨道上, 它的轨道周期将是1地球年 A: 环绕速度正比引力的0.5次方（开根号）。3除以1.5等于2，对中学生尤其是高中生来说，根号2很常见，约等于1.4。

B：密度正比于质量，反比于直径3次方。1.5平方等于2.25≈2.3, 2.3/2≈1.2, 1.2+2.3=3.5，3/3.5≈1，因此和地球密度相近，最可能是岩石类的行星。

C： 如果太阳系出现在该系统的北黄极，那我们就俯视整个系统，不可能看到掩星导致的光变。开普勒是通过测量这种光变来发现行星的。

D：可用（但不限于用）开普勒第三定律——轨道定了，周期也跟着定。

38. 假设在某个天体表面上生活着一种和人类生物特征类似的生物，根据你了解到的行星适居性的知识，你猜测他们当中的天文学家最有可能观测到下列哪一种天文现象: C A. 夜空中存在着强烈的伽玛射线源, 给居民们提供取之不竭的能量

B. 该恒星系统的“太阳”经常会突然地大幅度增加亮度, 同时释放出大量X射线 C. 该天体围绕着一颗大型气态行星公转, 还能清晰地观测到该行星的光环

D. 由于该天体有比较高的轨道偏心率, 所以冬季时的母星会比夏季时的母星看起来小很多 A、B、D的环境对类人生物来说过于恶劣，材料中有提到我们以人类为基准评价环境。

39. 下列哪一项探索计划和“对地球以外的星体进行生命探索”无关? B A. SETI计划 B. SOHO探测器 C. 旅行者金唱片 D. 先驱者镀金铝板 SOHO是观测太阳的，兼职找一下彗星之类的，对天文爱好者是个送分题。

40. 右图是美国NRAO在今年11月发布的金牛座HL的照片。这颗距离我们450光年的恒星质量和太阳类似。该照片由ALAM（阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列，分辨率可达35毫角秒）拍摄，从照片中可清晰看出恒星周围气体盘的一道道同心圆空隙（黑环）。这些空隙疑似是被原行星清空了其中的物质后留下的。以下说法不准确的是 A

A. 气体盘中的物质发出辐射的原因是这些物质在发生着核聚变反应 B. 我们看到的是这个系统在450年前的状态

C. 仅用口径500米的相同波段的射电望远镜不可能得到如此精细的结构 D. 这些空隙是由于原行星与盘中物质间的引力相互作用产生的

气体盘的温度和密度都不足以发生稳定的核反应，A明显不对（想想恒星内部的温度和压力）。450光年的东西发出的辐射要在450年后才能到到达地球，这知识点连续三年都考。望远镜分辨率是1.22波长/口径≈波长/口径。注意波长和口径单位要一致，别犯糊涂。这是毫米/亚毫米阵列拍的，所以波长就选个0.5毫米估算，5×10-4m/500m = 10-6 弧度！注意是弧度！1弧度=57.3度=206265角秒（这个是常用数值，玩天文得都得记得）~2×105角秒，所以500米口径镜子分辨率在零点几个角秒，也就是几百个毫角秒的量级，所以看不到这样精细的图像。因为很重要所以再强调一次，很多天文学以及物理学问题中，量级估算就足以解决问题，不要在精确数值上纠结。土星环中的环缝就是土星的卫星的引力作用弄出来的，可以类比；还有行星得清空他们轨道上的其他天体，这可是行星的定义中很重要的一条哦（还记得冥王星么）~

IV. 开普勒望远镜

命题成员：Jenny（第六、七届省赛一等奖选手）

Jenny同学现在于美国亚利桑那大学天文系读本科，这道题正是基于她参与的学生项目出的。

团长：到你谈心得体会了。

Jenny：在天文这条路上走的这些年，我渐渐明白到，省赛国赛有没有获奖并不重要，有没有考到天文系并不重要，有没有把天文专业坚持下来也并不重要。许多放弃了天文专业的同好，现在仍然活跃在高校天文社团，许多工作的同好，仍然相聚星空大会。或许我们曾下那片星空下立下了理想，或许现实让我们放弃了那个理想，但是最终真正重要而且不可丢失的是我们那颗对天文热忱不老的心。那才是我们最初喜欢天文，和现在仍然会在每个晴朗的夜晚仰望星空的原因。

团长：不谈你被项目虐的经历么？

开普勒望远镜是著名的用来寻找太阳系外行星的太空望远镜，同时它也是用来研究恒星天体物理性质的重要工具。开普勒空间望远镜可以准确测量恒星细微的亮度变化。恒星表面的亮度变化主要是因为其表面存在星斑。星斑类似于太阳黑子，伴随着恒星的自转，星斑会引起恒星表面的亮度呈现周期性下降，变

化的周期即为恒星的自转周期。通过研究恒星的自转周期，我们可以研究恒星的物理状态。恒星的亮度也可能会受到行星或伴星（若存在）掩食影响。某知名大学的开普勒项目小组里，小组成员利用开普勒望远镜的数据寻找恒星真正的自转周期，从而研究恒星的物理状态。假设你是小组的成员之一，请根据背景材料完成以下几道题。

41. 开普勒望远镜搜寻太阳系外行星的方法是（ ）。 B

A. 三角视差测量法 B. 凌掩法（凌日法） C. 测量主恒星的径向速度 D. 直接获得行星表面影像 本题错误率高得让人怀疑学生有没有找过“开普勒望远镜”的介绍资料。

42. 现在你开始处理光变数据，下面四幅图中的曲线为恒星的亮度变化曲线，其中多多少少混进了噪声，即观测数据是真实信号和噪声的叠加。我们知道，如果视线在双星系统轨道平面上，那么在双星系统的一个轨道周期中，我们通常会看到双星的亮度出现两次程度不同的下降（大家熟知的食变星）。以下哪个图像最能说明是双星系统？（ ） (注：纵坐标为亮度，横坐标为天数) C

A B C D

这是真实的开普勒望远镜数据，4张图分别是四个像素点的测光曲线。A和D明显是噪声。B的两个下降是假信号。这里有个学习理科后要牢牢记住的知识点：只出现一次的现象，无论它多神奇，多符合你的预判，都不能成为有说服力的证明。判断一个周期信号是否真实就是看信号是否重复出现。图C明显重复出现光度极小和次极小，形成一条条黑线。

43. 接下来的题目将涉及这个小组的主要研究课题，你通过观测数据研究恒星由星斑引起的亮度变化，从而测算出其自转周期。项目领导人此时告诉你，越年轻的恒星自转速度越快。附录中图4-A至4-C为同一类恒星在年龄为1亿、10亿和50亿年时的亮度变化图像（顺序被打乱），纵坐标为恒星亮度，请你判断哪一个图像可以描述年龄为1亿年的恒星的光变。（ ） C

A. 图A B. 图B C. 图C D. 信息太少，难以判断 找光变周期最短（自转最快）的即可。

44. 如何根据光变曲线找出恒星自转周期？简单来说，就是找出两次相同幅度的亮度下降之间的时间间隔。不过这个方法可能会做出误判。下面哪种情况下，用该方法获得的光变周期大约只有真正的恒星自转周期的一半？（ ） D

A. 在恒星旁有热木星 B. 双星系统里的两颗恒星质量相同，处于不同的演化阶段 C. 掩食双星系统里的两颗恒星体积相同 D. 有两群相似大小的黑子分布在恒星前后两侧

Jenny：此题的关键在于明白这个小组是利用星斑造成的光度下降来寻找恒星的自转周期。简单来说，比如恒星自转一周，那么同一星斑便会造成两次相同的恒星表面光度下降，那么找出这之间的时间间隔便为恒星自转周期。所以由此可知，当有两群相似大小的黑子（星斑）分布在恒星前后，在恒星一个自转周期内，我们也会观测到两次相同的光度下降，所以会造成误判。而a、b与c选项所说的情况，双星系统中的两颗星亮度和大小往往都不相同，因此它们在一个公转周期内互相掩食造成的两次亮度下降通常不同（有主极大和次极大），因此误判的概率非常低。b中强调两颗质量相同的恒星处于不同的演化阶段，就是在提示它

们的光度和大小会有不同，想想太阳演化到红巨星的时候是个什么样子就知道了。考虑到恒星演化的因素，相同体积的恒星未必有相同的质量和光度，所以c也是类似的考虑。另外补充一点， a 选项中，行星凌星也会造成光度下降，可是一般行星凌星所造成的光度下降持续数小时，而星斑造成的光度下降一般会持续数天，所以也不会造成题目叙述的误判，参加国赛和国际赛的选手要注意这一点。

团长：连我都觉得偏难了，要求知识面很广，一般第四大题最后一题都是难题，勉强可接受吧。→_→ Era同学表示他也觉得难。 地瓜：Jenny学姐好可怕啊：）

V. 流落翠星的少年

命题成员：团长、Peter（历届广东天文奥赛命题组成员） 上年低年组的题解中预告过要出这方面的内容。

在遥远的未来，人类已经建立起成熟的宇宙文明。在一场突袭外星生物的战斗中，人类一方作战失利而紧急撤退。一位少年机师的座机来不及登上母船，在进入虫洞后飞行姿态意外失控，脱离了舰队，到达了一片未知的区域，并降落在一个拥有浩瀚海洋、以氮氧为主的大气、人类亦可以正常活动的未知行星上。从夜空中银河的形态和银核亮度，可大致推测出该行星应该位于银盘内（银盘厚度约0.6kpc，相比30kpc的直径显得很薄）。少年利用座机中的定位仪器，将天体观测结果和银河同盟的标准星图比对，得知自己身处无法靠一己之力返回的遥远之地。

脉冲星定位是座机采用的一种定位方式。它的基本原理是，首先通过观测脉冲星的脉冲和周期特征，识别出是哪些脉冲星，并从星表中获得这些脉冲星在银河系中的坐标等参数，然后根据观测到的它们之间的相对位置，反推出观测者的位置。简单来说，就是把脉冲星当成“GPS卫星”，通过他们在天空中的相对位置来帮助我们定位。

附录中图5-A为行星上建立的本地银道坐标系，圆点为行星上观测到的一些脉冲星，其中的5颗在银河同盟所在位置也能看到。对这5颗，以下始终用实心圆点代表。它们的详细数据已经掌握，现用这5颗星进行定位。图5-B、C是以银心为原点，银盘面为X-Y平面，北银极为Z轴正方向的直角坐标系。以银心指向同盟所在地——即两幅图中的“*”点——为Y轴的正方向，对应着X= 0。不同银道坐标系的定义见附录。

45. 现在的脉冲星导航技术理论大多研究用X射线脉冲星进行空间导航，最可能的原因是（ ）。 A A. 与X射线波段观测设备拥有同样分辨率的射电望远镜体积太大，很难送到宇宙中

B. 每颗脉冲星在X射线波段的脉冲周期、周期变化率、脉冲轮廓等参数具有特殊性，而在射电波段不具备 C. 射电波段上的测量精度比X射线波段低很多，不足区分每颗脉冲星 D. X射线脉冲星的相对运动速度较慢，定位较精准

要用脉冲星定位，得先测准脉冲星的位置。要测准脉冲星的位置，望远镜得有足够的空间分辨率。用附录中的分辨率估算公式，还有查出X射线和射电波段的典型波长（量级估算即可），便可知达到和X波段同样的观测分辨率，需要十分巨大的射电望远镜。这种射电望远镜在太空中建筑或者发射上天都十分困难，更别说运用到航天器的导航中。X射线脉冲星也一样有周期信号，这是看同学们有没有看和脉冲星有关的科普材料，很多材料都会提及X射线脉冲星。本题绝大部分学生选B，对脉冲星是什么可能了解不足，还有辅助材料也没好好运用。

46. 假设在少年座机的计算机中有一个十分庞大的脉冲星数据库，但是有一些理论上应该能被座机上的X射线探测器看到的脉冲星却没看到，同时也有些数据库中没有的脉冲星出现了。导致这种结果的最主要因素是？ （ ） B

A. 星际介质的消光效应消除了大量脉冲星信号 B. 脉冲星的辐射光束比较窄，不是四面八方都发光 C. 星球大气的透明度太差 D. 受宇宙学红移的影响 本来B本来是写作“灯塔效应”，然后终审被修了╮(╯▽╰)╭

你们觉得哪个更容易理解呢？关键是知道只有被辐射区扫过我们才测量到辐射，脉冲星的“脉冲”的成因。本体考察学生有没有通过自己查资料了解脉冲星是什么。

——————————这条华丽的分隔线下的题目能全对的同学绝对要点给n个赞——————————

47. 星际航行中利用脉冲星进行较精确的定位，至少需要多少颗脉冲星的信号？（ ） C A. 2 B. 3 C. 4 D. 5

如果我换个问法，要多少颗GPS卫星才能满足精确定位的要求，估计很多同学和老师就懂了。。。 有个挺旁门左道的理解方法：

我们身处4维时空中，定位需要解4个未知量，那就需要4个方程，解这四个方程需要四组已知值，也就是4个测量数据。。。

要做好下面三道题，空间思维能力不能太差（数学课本上的东西起码得懂个大概）。然后就是要求对天文坐标的理解了。这道题看起来是考银道坐标，但我把定位源和题设环境改一下，变到用黄道坐标的场景，解题方法是一样的。关键是看能不能把三维空间的天体分布和天体上的观测者看到的天空，这两个图像联系起来。

“划十字”是天文奥赛的题目中，一种很有用，应用范围也很广分析方法。在涉及到天体的出没，天体在高度角，天体出现的位置等题目中都有可能用得上。

48. 在银盘上任意一个观测点处可以建立本地银道坐标系，银经从银心方向开始计量（见附录说明）。按银经分成0-90°、90-180°、180-270°和270-360°四块，分别称为第1、2、3、4象限。在离*点比较远的地方进行观测，定位脉冲星在天空中的分布会与在*点看到的明显不同。题图中A、B、C、D四个点为少年所在行星可能的位置。下列数据处理结论不正确或分析方法明显不可行的是（ D ）。

（提示：如果定位脉冲星和4个候选观测点的距离足够远，且观测点与XY平面的距离远小于他们到银心的距离，则可以近似认为观测点在XY平面上。）

本题是49题的提示，按着提示画辅助线可筛选出正确答案。方便起见，我把题图在这里粘贴一份。

A. 在图5-B中，用直线连接B点和坐标为（0,0）的点，再通过B点作该直线的垂线，两线划分的四个区域刚好分别对应本地银经的4个象限 B. A点看到的星空和实际观测不符

C. 第5颗星在B点所在的本地银道坐标系的第3象限内 D. 如果观测者在C点，第1颗星的银纬为正

A：相当于俯视银河平面。在提示的近似条件下，银盘和银道完全重合。这时我们根据银道坐标的定义，可用A的方法把四个象限表示出来。这样就能知道在B点处看到的脉冲星会出现在哪个象限。从下面的图中可以看到4星在第一象限，3星和5星在第三象限，1、2星在第一象限，和图A的不符，观测点不可能在B点。

B：A点的Z坐标读数大于0.75kpc，离银盘太远，与题干中提到的观测信息不符。 C：由上面的分析可知是正确的

D：银纬的判断要用图C。在近似条件下，银纬是正还是负和与问目标的Z坐标是正还是负是等价的（也就是在图中黑线上方的银纬为正，下方的银纬为负）。

题外话：

→_→如果观测点的Z值太大，其实有很多奇怪且麻烦的效应，这里最好是把B、D点的Z坐标值再减少三分二左右，这样题目中的近似说起来更有底气。

49. 要精确定位，首先需要粗略估计行星所在的位置。在A、B、C、D四个十字点中，哪一个点的最接近行星的真实位置？ C

A. A点 B. B点 C. C点 D. D点

根据48的提示方法，B、C、D点都画一下“十字”，就能选出答案了。图A就是作为观测判据而存在。

50. 若该行星就在你上题所选的位置，则银河同盟与该行星的距离约为（ ）。 A A. 6582光年 B. 11270光年 C. 31107光年 D. 38624光年

知道是C点，只要读出银河同盟的三维坐标，以及C点的三维坐标。最后再算两点距离即可。对了，我说过要口算的。银河同盟所在地坐标是（0，6.6，-0.25），C点坐标是（-0.6，8.4，0），坐标差的绝对值为（0.6，1.8,0.25）。大脑不够用？近似！考虑到平方和的结果应该由最大的1.8主导，所以思考过程中可简化成（0.6，2，0.3 or 0.2），这样平方和约为0.4+4+0.9≈5kpc^2，二二得四，三三得九，所以5的开方等于2点多，1kpc≈3260光年，得出结果应该为6000多，可得A，其他三个答案都相差太大了。大家可以笔算，那算起来就更快了。

做完这道题，大家知道科幻作品中常说的通过星图认证知道自己在哪大致是怎么一回事了吧？为了确保大家有能力用人脑完成电脑干的事，命题组可费了心思来建模和设置问题呢??

图5-A 为少年所在行星建立的本地银道坐标系。建立原则与我们以太阳为中心的银道坐标系一样。○ 是行星上观测到，而同盟所在地观测不到的脉冲星；●为两地都观测到的脉冲星（已用数字标号）。

第二象限

第一象限

第三象限

第四象限

图5-B 标准坐标系X-Y平面投影图，*是银河同盟所在位置， X、Y、Z坐标为（0，6.6，-0.25）；＋是行星所在位置的4个候选地点。

图5-C 标准坐标系X-Z平面投影图

附录

万有引力常数 G=6.67?10?11N?m2?kg?1 太阳半径 6.96?108m 太阳亮度 3.9?1026W 太阳视星等 4.79 太阳热星等 4.72

地球质量 5.96?10kg 地球半径 6378 km 月球质量 7.35?10kg 月球半径 1738 km 火星质量 6.42?10kg 火星半径 3397 km

2324普朗克常数 h=6.63?10?34J/s 波尔兹曼常数 k=1.38?10?23J/K

斯蒂潘-波尔兹常数?=5.67?10?8W?m?2?K?4 真空光速 c=3.00?108m/s 元电荷 e=1.60?10?19C

辐射常量 a=7.57?10?16J?m?3?K?4 质子质量 mp=1.67?1022kg ?31电子质量 me=9.11?10kg

?27中子质量 mn=1.67?10kg

30太阳质量 1.99?10kg

万有引力定律F=?27GMm r2望远镜极限角分辨率θ=1.22λ/D 哈勃定律

v=hd (v：星系推行速度、h哈勃常数,d距离) 多普勒公式

，

v=cz (v：视向速度，c光速,z红移)

普森公式m=?2.5lgE+常数 距离模数m?M=5lgr?5其中r为天体距离，以秒差距为单位

?21?2v=G(M+m)活力公式???

?ra?波长太阳辐射 γ射线

X射线

紫外 可见光

红外

微波

无线电波

地球大气透明度大气造成的辐射转移

被臭氧吸收

被水汽吸收

被氧和氮吸收

被电离层散射

Part3 参考资料 I. South Park

以下照片均由Ghaunom同学摄于堪培拉南部郊野。拍摄时间：2014年10月22日晚至23日凌晨（UTC+11，比北京时间早3小时）。

图1-A

图1-B 有着和图A相同的视场和地景，拍摄时间晚于图A

图1- C 摄于10月23日0时0分

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火星

图1-D用Stellarium模拟的10月22日晚北半球观测者看到的银河中心附近的星图。图中使用赤道坐标，

水平方向平行于赤经圈。注意当晚银心所在的天区有一颗明亮的行星。

II. 黎明前的流星雨

材料一 观测录音记录文本

03:35阿泽：喏，就在这观测吧。这里视野开拓，灯光污染也少，把躺椅准备好，准备让眼睛适应黑暗环境。 03:36小天：哇，好多星星，没有云！但是有很强的月光欸，要观测吗？

03:37阿泽：没事，我们让眼睛适应黑暗，观测离月亮比较远的天区，一样能观测到流星。记住，从现在开始照明要用红光手电，好啦，准备开启录音??

04:00阿泽：流星标准观测开始！我们现在记下观测时间、天空云遮比、目视极限星等和视野中央的坐标。待会儿上报数据要用。

04:02小天：哇！英仙座的流星！1.5等，白色！ 04:05小天：3等，白色的！

04:09小天：黄色，1等的流星！哇你看那里又有一颗，4等的流星。 04:11小天：1等，黄色的天鹅座κ流星群的流星！

04:15阿泽：你不要总是低头喝奶茶，这是会漏掉流星！观测时要专心。 04:17小天：你看你看，4等的群内流星！ 04:19小天：2等，红色！偶发的流星。

04:27小天：1.5等，白色！你看，这里又有一颗4等的！

04:30小天：你看那颗红色的流星。负3等的火流星！尾迹还在！ 04:31小天：一颗4等的群内流星。

04:36小天：你看低空又有一颗2等的红色偶发流星。

04:39小天：这颗是南宝瓶座δ流星群的流星！负1等，白色。 04:45小天：这颗飞的好远。2等。

04:49小天：又是一颗！3等,哇黄色的好漂亮。 04:55小天：这里有一颗。3等，白色。 04:58 小天：又是一颗耶！0等的，白色。

05:00阿泽：好啦天快要亮了，标准观测结束，我们回去休息一下，早上起来再整理数据咯。

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材料二

每小时天顶流星数ZHR定义为

，

其中N为标准观测时间段内共观测到的流星总数，Teff为标准观测持续时间，γ为流星雨的族群指数，Lm为极限星等，K是云和地面遮挡物占观测天区面积的比例，h为观测者视野中心的高度角（sin52o=0.79，cos52o=0.62）

表2-A 各统计天区内肉眼可见的恒星数量N和极限星等Lm之间的对应关系

表2-B 小天的IMO观测报表的一部分，英仙座流星雨的代号为PER

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图2-A 小天与阿泽的观测天区示意图。椭圆形区域为有效观测区，注意树木遮挡了一部分观测天区。虚线标出了仙王和英仙中用于计算极限星等的统计区域（表2-A中的2号和7号天区），作为顶点的恒星和虚线边框内的恒星都计入统计范围。

III. 行星探测

材料一 “卡西尼”土星探测十大成就

6月30日，美国航空航天局（NASA）的“卡西尼”（Cassini）探测器迎来了进入土星系统10周年的纪念日。

10年前，也就是2004年的6月30日，卡西尼抵达了这颗带有美丽光环的行星，开始环绕它运转，就此展开了原定为期4年的土星探测任务。2008年以来，NASA已经3次批准任务延期，使得科学家获得了一个前所未有的良机——在长达10年，也就是土星环绕太阳大约1/3圈的时间里，细致地观察土星及其扈从正在缓慢经历着的季节变化。

这艘无畏的无人探测器，已向地球发回了514 GB的科学数据。利用这些数据，科学家已经发表了3000多篇研究论文。为了庆祝环绕土星10周年，NASA在官网上选出了“卡西尼”探测器的10大科学成就和发现。

摘自果壳网 http://www.guokr.com/article/438704/

材料二 天文学家发现“巨型地球”

这颗行星名为开普勒－10c，距离地球大约550光年，实际上是在2011年被首次发现的。 ……

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人们发现，开普勒－10c的直径大约是地球的2.35倍。他们原先认为，这颗星球足够巨大，应该拥有浓厚的大气层，看上去更像是一颗迷你版的海王星才对。果真如此的话，它的密度就不会太高，毕竟气态巨行星主要是由气体构成的。

…… 正是这个结果，让他们大吃了一惊。这颗行星的质量是地球的17.2倍，这个数字太大了，远远超出2.35倍地球直径的一颗迷你版海王星所应有的质量。这意味着，该行星的密度大约为7.5克/立方厘米，高得让人咂舌——要知道，地球的密度才只有5.5克/立方厘米，而典型的气态巨行星密度仅有1克/立方厘米左右。如此高的密度意味着，这颗行星必定是岩石星球，就像地球这样。

摘自果壳网 http://www.guokr.com/article/438541/

材料三

行星适居性是天文学里对星体上生命的出现与繁衍潜力的评估指标，它可以适用于行星及行星的天然卫星。

生命的必要条件是能量来源（通常是太阳能但并不全然）。通常当其他条件，如该行星的物理和化学条件成熟后，才能称该行星为适合生命居住的。外星生命的存在仍是未知之数，行星适居性是以太阳系及地球的环境推测其他星体是否会适合生命居住。行星适居性较高的星体通常是那些拥有持续与复杂的多细胞生物与单细胞生命系统的星体。对行星适居性的研究和理论是天体科学的组成部分，正在成为一门新兴学科——太空生物学。

对地球以外的星体进行生命探索是极古老的话题，最初是属于哲学及物理学的研究领域。20世纪后期有两个重大突破，一是使用探测器对太阳系里其他行星与卫星进行观察，获得了这些星体的资料，并将其与地球的相关资料作比较；二是太阳系外行星的发现，它们是在1995年被首度发现的，其后进度不断加快。这些发现证明了太阳并不是唯一的拥有行星的星体，扩阔了探索适合生命居住的行星的范围，使太阳系外星体亦被纳入研究。

摘自维基百科http://zh.wikipedia.org/wiki/è?????é???±???§

IV. 开普勒望远镜

图4-A 图4-B

图4-C

V. 流落翠星的少年

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图片取自：

http://physicsworld.com/cws/article/news/2011/may/25/astronomers-put-a-new-spin-on-the-age-of-stars

图5-A 为少年所在行星建立的本地银道坐标系。建立原则与我们以太阳为中心的银道坐标系一样。○ 是行星上观测到，而同盟所在地观测不到的脉冲星；●为两地都观测到的脉冲星（已用数字标号）。

图5-B 标准坐标系X-Y平面投影图，*是银河同盟所在位置， X、Y、Z坐标为（0，6.6，-0.25）；＋是行星所在位置的4个候选地点。

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图5-C 标准坐标系X-Z平面投影图

标准坐标系：

这里定义的标准坐标系是一套以银心为原点的空间直角坐标系。X-Y平面与银盘平行，Z轴过银心并垂直X-Y平面。通过银心与*点在银道面上的投影的连线定义Y轴的正方向，即*点的X坐标值定为0。显然，这套坐标下，投影图中的Z=0直线与银道面重合。

银道坐标系：

现实中使用的银道坐标系是以太阳为球心，银道为基本大圆，银经计量原点在银心方向的球面坐标系，以右手定则确定银经的正方向，即盘面上方为银纬正方向，银经沿逆时针方向增加，如右图。 其中l是银经，b是银纬。

本地银道坐标系：

在银盘上任何一个星球上都可以建立本地的银道坐标系， 以该星球为球心，银道为基本大圆，从星球指向银心方向开始，

沿逆时针方向计量银经。右图显示了同一个天体在以太阳为球心的银道坐标系中和另一个星球的本地银道坐标系中银经的差别（空心圆代表天体在银盘上的投影），银纬通常也会有差别。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 辅助材料——希望以下信息能为不熟悉脉冲星的参赛者提供一定帮助，如果你觉得已经足够熟悉，可尝试直接回答问题。

脉冲星信号的一些特点

现在对脉冲星的观测已经能把脉冲星的周期，以及周期的变化率测得十分精准（周期误差可以到10-18s的量级）。射电脉冲星周期在1ms-10s范围内，周期变化率在10-20-10-15s/s之间。一些脉冲星的周期极其稳定，用它们的脉冲信号定出的时间要比原子钟还要准确。不同的脉冲星还有着不同的周期和周期变化率，因此脉冲星的周期和周期变化率能作为一颗脉冲星的“身份证”。

另外，脉冲信号虽然时强时弱，但是把这些信号迭加起来得到的轮廓（所谓的积分轮廓）却非常稳定，而且每颗脉冲星的积分轮廓也不一样。有人认为这和每颗脉冲星的脉冲轮廓是由辐射区的物理状况，以及辐射束跟观测者的角度关系等因素有关。一定情况下，例如太阳系内的天文导航，积分轮廓也可以作为脉冲星的“指纹”。

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图5-C 标准坐标系X-Z平面投影图

标准坐标系：

这里定义的标准坐标系是一套以银心为原点的空间直角坐标系。X-Y平面与银盘平行，Z轴过银心并垂直X-Y平面。通过银心与*点在银道面上的投影的连线定义Y轴的正方向，即*点的X坐标值定为0。显然，这套坐标下，投影图中的Z=0直线与银道面重合。

银道坐标系：

现实中使用的银道坐标系是以太阳为球心，银道为基本大圆，银经计量原点在银心方向的球面坐标系，以右手定则确定银经的正方向，即盘面上方为银纬正方向，银经沿逆时针方向增加，如右图。 其中l是银经，b是银纬。

本地银道坐标系：

在银盘上任何一个星球上都可以建立本地的银道坐标系， 以该星球为球心，银道为基本大圆，从星球指向银心方向开始，

沿逆时针方向计量银经。右图显示了同一个天体在以太阳为球心的银道坐标系中和另一个星球的本地银道坐标系中银经的差别（空心圆代表天体在银盘上的投影），银纬通常也会有差别。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 辅助材料——希望以下信息能为不熟悉脉冲星的参赛者提供一定帮助，如果你觉得已经足够熟悉，可尝试直接回答问题。

脉冲星信号的一些特点

现在对脉冲星的观测已经能把脉冲星的周期，以及周期的变化率测得十分精准（周期误差可以到10-18s的量级）。射电脉冲星周期在1ms-10s范围内，周期变化率在10-20-10-15s/s之间。一些脉冲星的周期极其稳定，用它们的脉冲信号定出的时间要比原子钟还要准确。不同的脉冲星还有着不同的周期和周期变化率，因此脉冲星的周期和周期变化率能作为一颗脉冲星的“身份证”。

另外，脉冲信号虽然时强时弱，但是把这些信号迭加起来得到的轮廓（所谓的积分轮廓）却非常稳定，而且每颗脉冲星的积分轮廓也不一样。有人认为这和每颗脉冲星的脉冲轮廓是由辐射区的物理状况，以及辐射束跟观测者的角度关系等因素有关。一定情况下，例如太阳系内的天文导航，积分轮廓也可以作为脉冲星的“指纹”。

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