Перейти к содержанию

Подборка

Подборки хранятся в этом браузере без учётной записи. Для них нужен включённый JavaScript.

Каталог задач

49 задач по текущим фильтрам

9.5 Периодичность

Положение на небесной сфере звезды Барнарда, расположенной вблизи небесного экватора, изменяется со временем. Это происходит вследствие различных физических и астрономических явлений. Если разделить эти эффекты и по отдельности измерить их влияние на положение звезды относительно некоторого объекта или больших кругов небесной сферы (эталона), то можно заметить, что они приводят к разным периодическим смещениям звезды. Расположите перечисленные ниже эффекты по возрастанию периода.

  • A. периодически, максимум на 1 ′′

  • B. периодически, на 50 as = 5 · 10−5′′

  • C. периодически, максимум на 41′′

  • D. периодически, максимум примерно на 2800′

  • E. периодически, максимум примерно 35′′

Развернуть условие
  • F. периодически, максимум на 2100′′

Примечания: 1) При измерении смещения звезды эталон каждый раз выбирается таким образом, что исследуемое явление, приводящее к изменению положения звезды, для эталона имеет практически нулевой эффект.

Примечания: 2) При совпадении периодов соответствующие им явления можно перечислять в любом порядке.

11.6 Концентрат для Волос

Шаровое скопление состоит по количеству на 60% из звезд массы 0.8 ~ 𝔐 ⊙ 0.8~\mathfrak{M}_{\odot} и на 40% из звезд массы 1 ~ 𝔐 ⊙ 1~\mathfrak{M}_{\odot} , все звезды находятся на Главной последовательности. Закон распределения концентрации объектов от расстояния задается формулой

n ( r ) = n 0 r 2 . n(r) = \frac{n_0}{r^2} \,.

Известно, что полный радиус скопления составляет 12 пк, а число звезд в скоплении равно 10 5 10^5 , в любой части скопления соотношение числа звезд двух типов одинаково.

  • А. Определите n 0 n_0 , считая единицей расстояния 1 парсек.

  • В. С какого максимального расстояния можно увидеть такое скопление невооруженным глазом, если наблюдается оно в созвездии Волос Вероники?

  • С. Представим, что наблюдение скопления на максимальном расстоянии, при котором оно доступно для наблюдений невооруженным глазом, проводится на телескопе с диаметром объектива D=15 см и фокусным расстоянием F=1.8 м. Сколько пикселей будет занимать изображение скопления в фокальной плоскости объектива телескопа, если в ней установлена ПЗС-матрица с пикселями размера 4 мкм × \times 4 мкм?

9.5 Два в одном

Полное лунное затмение вместе с частными теневыми фазами наблюдалось с 20:35 до 24:00 по всемирному времени. Одновременно вместе с затмением произошло покрытие Луной звезды Завийява, которое было видно только в небольшой части южного полушария.

    1. Определите длительность полной фазы этого лунного затмения.
    1. Определите дату этого затмения.
    1. Оцените возможные широты, на которых можно было наблюдать покрытие Завийявы.

Орбиты Земли и Луны считайте круговыми. Эклиптические координаты Завийявы: широта = 41′ , долгота = 177∘ . Изменением эклиптической широты Луны за время затмения пренебречь.

9.2 Школа навигаторов

В школе юных навигаторов два друга обсуждали свои экзаменационные космические полеты. Каждый из них должен стартовать с Земли, посетить поочередно две звезды и вернуться на Землю. Вася выбрал две звезды видимой звездной величины 4 m 4^m , а Петя — звезды 3 m 3^m и 5 m 5^m . Известно, что угловое расстояние между каждой парой звезд на небесной сфере составляет 90 ∘ 90^\circ . Все четыре звезды имеют одинаковую светимость, а тренировочные космолеты — одинаковую скорость. Определите, чей маршрут окажется короче и во сколько раз. Межзвездным поглощением света пренебречь.

11.7 Солнечный круг

Рассеянный ученый скачал из архива космической солнечной обсерватории пары «изображение Солнца в дальнем ультрафиолете + магнитограмма», сделанные в 5 разных дней. Не долго думая, файлы с ультрафиолетовыми изображениями он назвал буквами A–E, а магнитограммы — цифрами 1–5, и конечно же они перепутались. Укажите обозначения ультрафиолетовых изображений, соответствующих порядку магнитограмм 1,2,3,4,5.

На магнитограммах черным и белым обозначены области разной полярности, а на ультрафиолетовых снимках более интенсивное излучение выглядит более светлым. Изображения размещены на следующей странице.

10.10 Капелла

Капелла (Альфа Возничего) – одна из самых ярких звезд ночного неба. При этом она расположена достаточно близко к нам, ее параллакс равен 0.076′′. С появлением возможности получать спектры звезд и измерять их скорости стало известно, что Капелла – двойная звезда с периодом обращения компонент друг относительно друга, равным 104 дня. При этом эксцентриситет орбит равен нулю, а наклонение, угол между картинной плоскостью и плоскостью орбиты, составляет 43∘ .

Вам дан график зависимости лучевых скоростей компонент системы в километрах в секунду от зависимости от фазы, доли периода. Определите, какое максимальное угловое расстояние может быть между этими звездами и его погрешность. Можно ли их различить в телескоп с диаметром 2.5 м при качестве атмосферы в 0.7 ′′ .

Рис. 7: Изображение к задаче 10.10.

10.3 Галактические петли

При наблюдениях за облаком HI в диске галактики (в области, где скорость вращения не зависит от расстояния от центра) было обнаружено красное смещение линии нейтрального водорода в ее спектре на 42 микрона относительно гелиоцентрической системы отсчёта. Исходя из этого, оцените возможные галактические долготы этого облака. Считайте, что скорость вращения в галактике постоянна на расстояниях от центра, больших 0 = 4 кпк, а радиус галактического диска составляет = 15 кпк. Толщиной диска Галактики и отклонением от круговых орбит пренебречь.

9.10 Солнце в банке

Данный снимок получен методом соларографии. В камеру-обскуру, сделанную из цилиндрической алюминиевой банки, по периметру был помещен лист фотобумаги размером 13×18 см. Отверстие камеры, проделанное в боковой поверхности банки, было направлено на юг. Камера была установлена на астрономической площадке в городе Омске (55∘ с. ш., 73∘ в. д.), съемка велась непрерывно с 4 марта по 23 июня 2025 года, на фотобумаге зафиксированы суточные пути Солнца. Определите диаметр алюминиевой банки, из которой изготовили камеру-обскуру. Решение сопроводите чертежом.

11.10 Сверхновая задача

У источника повторных быстрых радиовсплесков обнаружено рекордно быстрое уменьшение меры дисперсии DM. Считается, что это связано с расширением остатка вспышки сверхновой и, тем самым, уменьшением плотности этого остатка.

Можно считать, что остаток сверхновой полностью ионизован и находится на стадии свободного расширения. Тогда изменение со временем меры дисперсии из-за расширения остатка можно выразить так:

D M = 260 ~ n k / c m 3 ( M 10 M ⊙ ) 2 ( E 0 10 44 ~ Д ж ) − 1 × ( t 100 ~ n e t ) − 2 , {\rm DM} = 260~{\rm nk/cm}^3 \left(\frac{M}{10M_\odot}\right)^2 \left(\frac{E_0}{10^{44}~{\rm Дж}}\right)^{-1} \times \left(\frac{t}{100~{\rm net}}\right)^{-2},

где M — масса выброса, E0 — энергия взрыва, а t — время, прошедшее с момента вспышки.

Измерения меры дисперсии для этого источника приведены на рисунке.

Развернуть условие
  • A. Определите по графику скорость изменения меры дисперсии.

  • B. Определите возраст остатка сверхновой в годах.

  • C. Определите скорость расширения оболочки сверхновой, считая ее постоянной. Примите E0 = 2 · 1044 Дж.

  • D. Определите радиус остатка в данный момент в парсеках.

На графике приведены данные, относящиеся только к остатку вспышки сверхновой, все другие факторы, вносящие вклад в наблюдаемое значение DM, вычтены.

На рисунке показана эволюция меры дисперсии примерно за 3 года наблюдений, начиная от некоторого момента в недавнем прошлом. По оси абсцисс отложены непрерывные отсчеты времени в сутках. По оси ординат — мера дисперсии DM. Горизонтальная жирная линия отмечает среднее значение меры дисперсии на показанном промежутке. Также на графике проведена пунктирная линия, соответствующая наилучшей линейной модели для определения скорости уменьшения DM на данном промежутке времени.

Рис. 4: Рисунок к задаче 10.

DM [пк/см3] =

⟨ n e ⟩ r \langle n_{\rm e} \rangle r

,

где ⟨ n e ⟩ \langle n_{\rm e} \rangle — средняя концентрация электронов на луче зрения и r — расстояние до источника.

10.5 Ночью надо спать

Астроном хотел увидеть звезды на фоне яркого сумеречного неба с помощью своего телескопа диаметром 250 мм и фокусным расстоянием 3 м. При наблюдениях он использовал окуляр, имеющий фокусное расстояние 10 мм и входную полевую диафрагму диаметром 10 мм. Полевая диафрагма установлена в фокальной плоскости объектива и ограничивает поле зрения. Оказалось, что интегральная яркость фона неба, пропускаемого диафрагмой, соответствует яркости звезды 5 . Определите блеск самой слабой звезды, которую можно увидеть в этот телескоп в этот момент. Наблюдатель перестает видеть звезду, когда поверхностная яркость её изображения становится в 2 раза меньше поверхностной яркости фона неба. Считайте, что: 1) изображение звезды имеет равномерную яркость, 2) угловое разрешение глаза – 1 ′ , 3) аберрациями и искажениями лучей в атмосфере можно пренебречь.

11.7 Водородный фонарь

Средняя плотность водорода (в любых видах) в межпланетной среде составляет 2 · 10−21 кг/м3 . Известно, что 1 км3 невозбужденного атомарного водорода с концентрацией 1 атом/см3 излучает всего 3 фотона в секунду. Оцените мощность излучения всего межпланетного невозбужденного атомарного водорода, находящегося в пределах радиуса 40 а.е. от Солнца. Считайте, что массовая доля невозбужденного атомарного водорода составляет 10−4 от общей массы водорода.

11.8 Геометрически точно

Вам дана заготовка схемы (с указанным масштабом) зеркального телескопа, состоящего из первичного параболического собирающего зеркала диаметром D1 = 260 см с относительным отверстием 1 : 3.85 и вторичного рассеивающего гиперболического зеркала с фокусным расстоянием F2 = −275 см. В точках O1 и O2 соответственно эти зеркала пересекают главную оптическую ось. Диаметр поля зрения телескопа составляет 19′25′′ .

  • A. Определите тип оптической системы (название) и ее эффективное фокусное расстояние F.

  • B. Изобразите оба зеркала строго в соответствии с их геометрическими характеристиками, укажите эти характеристики на чертеже, поглощающую часть обозначьте штриховкой или закрасьте, считая, что толщина зеркал не превышает 25 см.

Развернуть условие
  • C. Изобразите ход хотя бы одного луча внутри трубы телескопа от звезды, находящейся в центре поля зрения, до фокальной плоскости.

  • D. Какое минимальное число одиночных кадров потребуется для получения изображения спиральной галактики с угловыми размерами 6 ′ × 1 ′ , если в фокальной плоскости установлена идеальная ПЗС-матрица разрешением 2048 × 2048 с пикселями размером 5 × 5 мкм?

  • E. Назовите телескоп или укажите его местоположение, если известно, что он находится на территории бывшего СССР.

11.5 Скоро рассвет

Вам даны (на следующей странице) 4 астрономических графика с потерянными единицами измерения по осям. Восстановите их, учитывая что единицы не могут повторяться.

Порядок ответов:

    1. Длина волны, ˚A
    1. Время, сутки
    1. Логарифм эффективной температуры
    1. Расстояние, кпк
    1. Абсолютная звездная величина
    1. Скорость, км/с
    1. Логарифм светимости в светимостях Солнца
    1. Относительный поток

9.7 Транзитная зона

Астрономы на галилеевых спутниках Юпитера наблюдают прохождения других галилеевых спутников по диску Юпитера. На каком из спутников находится астроном, наблюдающий самое длительное прохождение? Какой спутник он при этом видит? Определите максимальное время прохождения. Масса и радиус Юпитера равны соответственно 1.9 · 1027 кг и 71 500 км. Все указанные спутники движутся в одной плоскости в одном направлении.

НазваниеДиаметр, кмМасса, кгРадиус орбиты, км
Амальтея2501018
2.1
×
181 400
Фива1001017
4.3
×
221 900
Ио36431022
×
8.9
421 800
Европа31221022
×
4.8
671 100
Ганимед52681023
1.5
×
1 070 400
Каллисто48211023
1.1
×
1 882 700
Фемисто91014
6.9
×
7 393 216
Гималия1601018
×
4.2
11 450 000
Развернуть условие

9.4 Два в одном

При внимательном изучении рассеянного скопления оказалось, что оно содержит две группы звезд. Обе группы имеют одинаковую среднюю лучевую скорость и одинаковое среднее собственное движение, но апекс первой группы находится в 40∘ от скопления, а апекс второй группы — в 60∘ . Во сколько раз отличаются расстояния от наблюдателя до этих групп звезд и их пространственные скорости? Обязательно отметьте какая из групп звезд дальше и какая быстрее.

10.2 Искусcтвенный отбор

Транзитный обзор даёт каталог планет с заметным избытком коротких периодов. Нужно оценить, какую часть этого эффекта создаёт геометрическая селекция самого метода.

Пусть все рассматриваемые планеты движутся по круговым орбитам вокруг солнцеподобных звёзд массы 1 ⊙ и радиуса 1 ⊙. Радиусы планет гораздо меньше радиусов звёзд, плоскости планетарных орбит ориентированы в пространстве случайно. Считайте, что наблюдатель обязательно обнаружит транзит, если он геометрически возможен.

В некотором транзитном каталоге распределение числа планет по периодам обращения оказалось таким:

Период, дни1–22–44–88–1616–3232–64
Число планет14511082604022
Развернуть условие

Для оценки считайте, что всем планетам внутри каждого диапазона периодов можно приписать период, равный среднему геометрическому границ диапазона.

  • A. Найдите, как вероятность наблюдения транзита зависит от периода системы .

  • B. Восстановите истинную популяцию оцените число планет в каждом диапазоне периодов и полное число планет в этом каталоге, если бы наблюдения не ограничивались эффектом геометрической селекции.

  • C. Сравните средний период планет в наблюдаемом каталоге и в восстановленной истинной популяции.

11.4 Энергия звезд

Вам дан список различных механизмов энерговыделения, которые для разных объектов являются основными источниками энергии. Сопоставьте механизмы энерговыделения и объекты.

ИндексИсточник энергии
AРадиоактивный распад
BТермоядерный синтез гелия
CЭнергия вращения
DГравитационная энергия сжатия
EТепловая энергия

Порядок ответов:

    1. Протозвезды
    1. Оболочки сверхновых типа Ia
    1. Белые карлики
    1. Радиопульсары
    1. Звезды на стадии Главной последовательности

9.3 Одно из двух

С помощью телескопа составляется каталог всех звёзд, видимый поток от которых превышает фиксированный порог. В окрестностях Солнца на один красный гигант приходится 400 звезд, подобных Солнцу (желтых карликов). Абсолютная звездная величина красных гигантов равна − 0.5 m -0.5^m , а желтых карликов 5 m 5^m . Считайте, что звёзды распределены в пространстве равномерно, а поглощением света можно пренебречь. Какой класс звёзд из представленных окажется более многочисленным в итоговом каталоге и во сколько раз?

Солнечный круг

Рассеянный ученый скачал из архива космической солнечной обсерватории пары «изображение Солнца в дальнем ультрафиолете + магнитограмма», сделанные в 5 разных дней. Не долго думая, файлы с ультрафиолетовыми изображениями он назвал буквами A–E, а магнитограммы — цифрами 1–5, и конечно же они перепутались. Укажите обозначения ультрафиолетовых изображений, соответствующих порядку магнитограмм 1,2,3,4,5.

На магнитограммах черным и белым обозначены области разной полярности, а на ультрафиолетовых снимках более интенсивное излучение выглядит более светлым. Изображения размещены на следующей странице.

10.7 Родная Галактика

Далекие инопланетные астрономы наблюдают нашу галактику Млечный путь ( = −21, = 16 кпк) в виде эллипса, у которого малая полуось в два раза меньше, чем большая полуось. Чему будет равна поверхностная звездная величина 2′′ (звездная величина на квадратную секунду) наблюдаемой ими галактики? Поглощением света пренебречь.