Какой объект в приведенный список попал по ошибке: Сатурн, Земля, комета, астероид, Солнце, галактика, Луна, Марс, Ганимед? Почему вы так решили?
Ответ. По ошибке в список попала галактика (6 баллов). Все остальные объекты из списка принадлежат нашей Солнечной системе (2 балла). Возможно указание кроме галактики еще Солнца с объяснением, что эти объекты сами излучают свет (8 баллов). Если вместе с галактикой указываются другие объекты — снимается по 2 балла за каждый неверно указанный.
Что такое кольцеобразное затмение Солнца? Почему оно происходит? Ответ поясните рисунком.
Ответ. Во время кольцеобразного затмения Солнце на небе имеет вид яркого кольца (2 балла). Кольцеобразное солнечное затмение наблюдается в том случае, если во время затмения угловые размеры Луны на небе меньше солнечных (3 балла). На рисунке должна быть представлена схема кольцеобразного солнечного затмения (3 балла).
Чего больше можно увидеть на небе — звезд или галактик? Ответ поясните.
Ответ. Это зависит от направления куда мы смотрим и от используемого телескопа. В направлении Млечного пути видно больше звезд, т.к. пыль поглощает свет далеких галактик. В небольшие и средние инструменты на небе можно увидеть много звезд и небольшое число галактик. В самые крупные телескопы на небе видно больше галактик, чем звезд. (до 8 баллов, в зависимости от правильности и полноты ответа). Оценивание этой задачи должно проводиться максимально гибко. Ответ, что на небе видно больше галактик так же является верным (при условии, что из объяснения видно, что учащийся имеет в виду тот факт, что в целом во Вселенной галактик больше, чем звезд в нашей Галактике). В этом случае можно не говорить о зависимость от направления.
Каким телескопам не нужно безоблачное небо? Почему?
Ответ. Безоблачное небо не требуется во время наблюдений с радиотелескопами (4 балла). Это связано с тем, что для радиоволн (в большинстве случаев) облака прозрачны (4 балла). Поэтому радиоастрономы могут наблюдать и через облака (и даже днем).
Во многих фантастических произведениях описываются космические корабли, путешествующие по Солнечной системе и развивающие скорость до 2000 км/с. Путешествие состоит из разгона с ускорением равным ускорению свободного падения на Земле, до достижения крейсерской скорости, полете на крейсерской скорости, если крейсерская скорость достигается, и затем торможения с таким же ускорением. Таким образом, на части перелета будет присутствовать искусственная гравитация внутри корабля. Какое время будет занимать перелет до Марса на таком корабле в момент обычного противостояния, когда Землю и Марс разделяет 0.5 а.е?
Ответ. Итак, путь корабля будет составлять половину от 150 млн. км = т.е 75 млн. км. (1балл). Посчитаем время разгона (и торможения), в случае начальной (и конечной) скоростиравной 0:
(1 балл)
Путь, который за это время пройдет корабль, будет равен:
(1 балла)
Путь, который проходит корабль, получился больше чем расстояние, значит крейсерской скорости он не достигнет (2 балла). Следовательно, программа полета будет состоять только из разгона и последующего за ним торможения (без полета на крейсерской скорости), а значит искусственная сила тяжести будет присутствовать на корабле все время полета. Посчитаем время перелета, исходя из того, что полпути корабль разгоняется, и половину тормозит:
(3 балла)
Примечание. В ответе указана примерная разбалловка. При другом подходе к решению она может значительно отличаться. Ответ указан с округлением и также может отличаться (не снижаются баллы при отличии до 10%).
Некоторая планета наблюдается с Земли. Ее синодический период в 3 раза больше, чем сидерический. На каком минимальном расстоянии может проходить эта планета от Земли? Орбиты планет считать круговыми.
Ответ. Запишем формулу для синодического периода (1 балл). Так как не сказано какая планета — внутренняя или внешняя, мы обязаны рассмотреть два случая (внимание, указанные формулы могут быть объединены в одну формулу с использованием модуля) (2 балла):
где S – синодический период, Тп – сидерический период обращения планеты, Тз – сидерический период обращения Земли.
Подставим значения синодических периодов в оба случая, и запишем третий закон Кеплера (1 балл):
(2 балла)
Таким образом, минимальное расстояние до Земли будет 0.21 а.е. (планета внешняя) (2 балл).
Дата добавления: 2019-01-14 ; просмотров: 162 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
Разработка заданий ( с ответами) школьного этапа ВОШ по астрономии для 10 класса
Условия заданий школьного этапа Всероссийской олимпиады школьников по астрономии 2018-2019 уч.г.
1. Какой объект в приведенный список попал по ошибке: Сатурн, Земля, комета, астероид, Солнце, галактика, Луна, Марс, Ганимед? Почему вы так решили?
Ответ. По ошибке в список попала галактика (6 баллов). Все остальные объекты из списка принадлежат нашей Солнечной системе (2 балла).
Возможно указание кроме галактики еще Солнца с объяснением, что эти объекты сами излучают свет (8 баллов). Если вместе с галактикой указываются другие объекты — снимается по 2 балла за каждый неверно указанный.
2. Что такое кольцеобразное затмение Солнца? Почему оно происходит? Ответ поясните рисунком.
Ответ. Во время кольцеобразного затмения Солнце на небе имеет вид яркого кольца (2 балла). Кольцеобразное солнечное затмение наблюдается в том случае, если во время затмения угловые размеры Луны на небе меньше солнечных (3 балла). На рисунке должна быть представлена схема кольцеобразного солнечного затмения (3 балла).
3. Чего больше можно увидеть на небе — звезд или галактик? Ответ поясните.
Ответ. Это зависит от направления куда мы смотрим и от используемого телескопа. В направлении Млечного пути видно больше звезд, т.к. пыль поглощает свет далеких галактик. В небольшие и средние инструменты на небе можно увидеть много звезд и небольшое число галактик. В самые крупные телескопы на небе видно больше галактик, чем звезд. (до 8 баллов, в зависимости от правильности и полноты ответа). Ответ, что на небе видно больше галактик так же является верным (при условии, что из объяснения видно, что учащийся имеет в виду тот факт, что в целом во Вселенной галактик больше, чем звезд в нашей Галактике). В этом случае можно не говорить о зависимость от направления.
4. Каким телескопам не нужно безоблачное небо? Почему?
Ответ. Безоблачное небо не требуется во время наблюдений с радиотелескопами (4 балла). Это связано с тем, что для радиоволн (в большинстве случаев) облака прозрачны (4 балла). Поэтому радиоастрономы могут наблюдать и через облака (и даже днем).
5. Существует ли связь между полярными сияниями и солнечной активностью? Ответ поясните.
Ответ. Да, существует (2 балла). С ростом солнечной активности увеличивается количество вспышек на Солнце и количество частиц, выбрасываемых Солнцем. Эти заряженные частицы попадают в магнитное поле Земли, взаимодействуют с ним и попадают в области высоких широт. При этом они взаимодействуют с верхними областями земной атмосферы, вызывая ее свечение, которое и наблюдается как полярное сияние (до 6 баллов, в зависимости от полноты ответа).
6. Некоторая планета наблюдается с Земли. Ее синодический период в 3 раза больше, чем сидерический. На каком минимальном расстоянии может проходить эта планета от Земли? Орбиты планет считать круговыми.
Ответ. Запишем формулу для синодического периода (1 балл). Так как не сказано какая планета — внутренняя или внешняя, мы обязаны рассмотреть два случая (2 балла):
где S – синодический период, Тп – сидерический период обращения планеты, Тз – сидерический период обращения Земли.
Подставим значения синодических периодов в оба случая, и запишем третий закон Кеплера (1 балл):
Таким образом, минимальное расстояние до Земли будет 0.21 а.е. (планета внешняя) (2 балл).
Всего 48 баллов
Учащимся разрешается пользоваться калькулятором
Источник
Солнечная система
Солнечная система – это планетная система, состоящяя из Солнца в её центре и тел, вращающихся вокруг него. Система состоит из 8 (ранее 9) планет, около 170 известных планетных спутников, бесчисленного количества астероидов, комет и других ледяных тел и огромные просторы разреженного газа и пыли, которая известна как межпланетная среда.
Солнце, Луна и самые яркие планеты были видны невооруженным глазом древних астрономов. Их наблюдения и расчеты движения этих тел дали начало науке астрономии. Сегодня объем информации о движении, свойствах и составе планет, более мелких тел возрос до огромных размеров. Спектр наблюдательных приборов расширился далеко за пределы Солнечной системы до других галактик и края известной вселенной. Однако Солнечная система и ее внешняя граница все еще представляют собой предел нашей физической досягаемости и она остаются ядром нашего теоретического понимания космоса.
Запущенные с Земли космические зонды и посадочные аппараты собрали данные о планетах, спутниках, астероидах и других телах. Эти данные были добавлены к измерениям, собранным телескопами и другими приборами, а также пробам, полученным из метеоритов, лунных пород, которые были в распоряжении ученых. Вся эта информация тщательно изучается в попытках понять в деталях происхождение и эволюцию Солнечной системы.
Состав Солнечной системы
Расположенное в центре Солнечной системы и влияющее на движение всех остальных тел посредством своей гравитационной силы, Солнце само по себе содержит более 99% массы системы. Планеты в порядке их удаленности от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Четыре планеты от Юпитера до Нептуна – имеют кольцевые системы. Все планеты, кроме Меркурия и Венеры, имеют один или несколько спутников. Плутон официально он числился среди планет с тех пор, как был обнаружен в 1930 году на орбите за Нептуном. В 1992 году ледяной объект был обнаружен еще дальше от Солнца, чем Плутон. За этим последовало много других подобных открытий, в том числе объект под названием Эрида. Эта карликовая планета была, по меньшей мере, такой же большой, как Плутон. Стало очевидно, что Плутон был просто одним из самых крупных членов этой новой группы объектов, известной как пояс Койпера. Соответственно, в августе 2006 года Международный Астрономический Союз (МАС) проголосовала за отмену планетарного статуса Плутона и отнесение его к новой классификации под названием карликовая планета.
Любой естественный объект Солнечной системы, кроме Солнца, планеты, карликовой планеты или Луны, называется малым телом. К ним относятся астероиды, метеороиды и кометы. Большинство из нескольких сотен тысяч астероидов или малых планет, вращаются между Марсом и Юпитером в почти плоском кольце. Это место называется поясом астероидов. Осколки астероидов и других мелких частиц твердого вещества (размером менее нескольких десятков метров в поперечнике) часто называют метеороидами, чтобы отличить их от более крупных астероидных тел.
Несколько миллиардов комет Солнечной системы находятся в основном в двух областях системы. Более удаленное место, называемое облаком Оорта, представляет собой сферическую оболочку, окружающую Солнечную систему на расстоянии приблизительно 50 000 а.е., а это более чем в 1 000 раз превышает расстояние до орбиты Плутона. Другая облась – пояс Койпера, представляет собой толстую дискообразную зону, основная концентрация которой простирается на 30-50 а.е.от Солнца, за орбитой Нептуна, но включает в себя часть орбиты Плутона. (1 а.е. – это расстояние от Земли до Солнца, равная около 150 млн км).
Орбиты космеческих тел
Все планеты, скалистые астероиды и ледяные тела в поясе Койпера движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам в том же направлении, что и Солнце. Это движение называется прогрессирующим или прямым движением. Наблюдатель, смотрящий за системой с высоты, расположенной над северным полюсом Земли, обнаружил бы, что все эти орбитальные движения направлены против часовой стрелки. В отличие от этого, ядра комет в облаке Оорта находятся на орбитах, имеющих случайные направления, соответствующие их сферическому распределению вокруг плоскости планет.
Форма орбиты объекта определяется в терминах его эксцентриситета. Для идеально круглой орбиты эксцентриситет равен 0. С увеличением удлинения формы орбиты эксцентриситет увеличивается до значения 1. Из восьми планет Венера и Нептун имеют наиболее круговые орбиты вокруг Солнца с эксцентриситетами 0,007 и 0,009 соответственно. Меркурий имеет наибольший эксцентриситет равный 0,21, а карликовая планета Плутон имеет 0,25 и еще более эксцентрична. Еще одним определяющим признаком орбиты объекта вокруг Солнца является её наклон, то есть угол, который она образует с плоскостью земной орбиты – эклиптикой. Опять же, из всех планет наибольший наклон имеет Меркурий, его орбита лежит под углом 7° к эклиптике, орбита Плутона, по сравнению с ним, имеет гораздо более крутой наклон 17,1°. Орбиты малых тел обычно имеют как более высокие эксцентриситы, так и более высокие наклоны, чем орбиты планет. Некоторые кометы из облака Оорта имеют наклон более 90°, а это говорит о том, что их движение вокруг Солнца, противоположно вращению Солнца или ретроградно.
Планеты и спутники Солнечной системы
8 планет можно разделить на две различные категории на основе их плотности (массы на единицу объема). 4 внутренние или земные планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Они имеют каменистый состав и плотность более 3 г/см 3 . (Плотность воды составляет 1 г/см 3 ). 4 внешние планеты, газовые гиганты:Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун представляют собой крупные объекты с плотностью менее 2 г/см 3 . Они состоят главным образом из водорода и гелия (Юпитер и Сатурн) или изо льда, камня, водорода и гелия (Уран и Нептун). Карликовая планета Плутон уникальна – это ледяное тело низкой плотности, меньшее, чем наша Луна. Плутон больше похож на кометы или на большие ледяные спутники внешних планет, чем на саму планету. Его нахождение в составе пояса Койпера объясняет эти аномалии.
Относительно небольшие внутренние планеты имеют твердую поверхность, не имеют кольцевых систем и имеют мало или вообще не имеют спутников. Атмосферы Венеры, Земли и Марса состоят из значительного процента окисленных соединений, таких как углекислый газ. Среди внутренних планет только Земля обладает сильным магнитным полем, которое защищает ее от враждебной среды.
4 гигантские внешние планеты намного массивнее планет земной группы и имеют огромную атмосферу, состоящую в основном из водорода и гелия. Однако, у них нет твердой поверхности, а их плотность настолько мала, что один из них, Сатурн, действительно плавал бы в воде. Каждая из внешних планет имеет магнитное поле, кольцевую систему и множество известных спутников. У Плутона нет известных колец и только 5 известных лун. Несколько других объектов пояса Койпера и некоторые астероиды также имеют свои собственные спутники.
Большинство известных спутников движутся вокруг своих планет в том же направлении, что и планеты вокруг Солнца. Они весьма разнообразны, представляя широкий диапазон окружающих сред. Спутник Ио вращается вокруг Юпитера и имеет интенсивный вулканизм на своей поверхности. Самый большой спутник Сатурна, Титан по размеру больше, чем планета Меркурий. Тритон движется по ретроградной орбите вокруг Нептуна, то есть в противоположном направлении от орбиты планеты вокруг Солнца. Температура на поверхности спутника составляет всего -236 °C.
Астероиды и кометы Солнечной системы
Астероиды и кометы являются остатками процесса планетообразования во внутренней и внешней Солнечной системе соответственно. Пояс астероидов является домом для скалистых тел размером от самого большого известного астероида Цереры (также классифицируемого МАС как карликовая планета), диаметром примерно 940 км, до микроскопических частиц пыли, рассеянных по всему поясу. Некоторые астероиды движутся по траекториям, пересекающим орбиту Земли, что создает возможности для столкновений с планетой.
Редкие столкновения относительно крупных объектов (диаметром более 1 км) с Землей могут быть разрушительными, как в случае столкновения с астероидом, которое, как полагают, было ответственно за массовое вымирание видов в конце мелового периода 65 миллионов лет назад. Наблюдения с Земли, которые были подтверждены космическими аппаратами, показывают, что некоторые астероиды в основном металлические (главным образом железные), другие каменистые, а третьи богаты органическими соединениями, напоминающими углеродистые хондритовые метеориты. Астероиды, посещаемые космическими аппаратами, представляют собой объекты неправильной формы, испещренные кратерами. Некоторые из них сохранили очень примитивный материал с первых дней существования Солнечной системы.
Физические характеристики ядер комет принципиально отличаются от характеристик астероидов. Льды являются их основной составляющей, в основном замороженная вода, углекислый газ, окись углерода и метанол. Эти космические ледяные шары пронизаны каменной пылью и богатым разнообразием органических соединений.
Кометы могут быть классифицированы в соответствии с их орбитальным периодом, временем, которое требуется для их обращения вокруг Солнца. Кометы, имеющие орбитальные периоды более 200 лет (и обычно гораздо большие), называются долгопериодическими кометами. Кометы, которые возвращаются через меньшее время, являются короткопериодическими кометами.
Ядро типичной долгопериодической кометы имеет неправильную форму и несколько км в поперечнике. У неё может быть орбитальный период в миллионы лет, и она проводит большую часть своей жизни на огромных расстояниях от Солнца. Их орбиты могут быть наклонены в любом направлении. Напротив, большинство короткопериодических комет, особенно с периодом 20 лет и менее, движутся по более округлым орбитам вблизи плоскости Солнечной системы. Их источником считается гораздо более близкий пояс Койпера, которая лежит в плоскости Солнечной системы за орбитой Нептуна. Ядра комет в поясе Койпера были сфотографированы с Земли с помощью больших телескопов.
По мере того как кометы подходят близко к Солнцу, они нагреваются за счет солнечного нагрева и начинают выделять газы и пыль, которые образуют знакомые расплывчатые комы и длинные тонкие хвосты. Газ рассеивается в космосе, но частицы силикатов и органических соединений остаются на орбите Солнца по траекториям, очень похожим на траектории родительской кометы. Когда путь Земли вокруг Солнца пересекается с одной из этих пыльных орбит, происходит метеоритный дождь. Во время такого события ночные наблюдатели могут видеть десятки и сотни так называемых падающих звезд за один час. Хотя ночью можно наблюдать много случайных метеоров, во время метеорного дождя они происходят с гораздо большей скоростью. Даже в обычный день атмосфера Земли бомбардируется более чем 80 тоннами мелких астероидов и комет.
Источник