天文竞赛题讲解上课讲义
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天文奥赛知识点整理一、2013年重大天象2013年将有2次日食、3次月食,分别是:4月26日月偏食、5月10日日环食、5月25日半影月食、10月19日半影月食、11月3日日环食,但在我市均不可见。
然而无需遗憾,今年的天象,仍有许多值得期待的重要看点。
引人注目、令人神往的当属两颗明亮彗星的光临,尤其是11月底那颗预计比满月还要明亮的C/2012 S1(ISON)。
下面,将哈尔滨今年建议观测的重要天象分类列出如下,以供参考:1、彗星(1)3月中上旬至4月初: C/2011 L4 (PanSTARRS) 。
3月10日过近日点,亮度预计达到1等或更亮,由于哈尔滨地处北半球中高纬度,日落后将现身于西方低空,可观测时间短暂,稍纵即逝。
4月初将降为5等左右,应是1997年海尔-波普彗星以来,北半球肉眼可见的最亮彗星。
(2) 11月底至12月初: C/2012 S1 (ISON) 。
2012年9月21日发现的掠日彗星,2013年11月28日过近日点,近日距只有约0.012天文单位,深夜至清晨东方天空可见,最大亮度预计达到-14等左右,如不出意外的话,将是有史以来最亮的“超级大彗星”。
彗星的亮度将在11月初达到6等以上,现身于黎明前的东方;随后亮度不断提高,11月下旬超过1等,黎明前趋近地平、观测时间紧迫;之后逐渐靠近太阳,28日前后与太阳角距将不足半度,但亮度达到最大,预计为-10等以上超过满月,白日肉眼可见;之后与太阳日远、亮度渐弱,12月初可能仍在1等左右,12月底运行至北天极附近,亮度4-5等之间。
如若预报变为现实,则为本年度绝不亚于金星凌日的绝妙天象。
2、流星雨(1)5月6日08时17分,宝瓶座Eta流星雨极大, ZHR=60(相当于每小时天顶流星数60颗),无月光干扰。
(2)8月13日01时59分英仙座ZHR = 90,月落无扰。
(3)12月14日13时30分,双子座流星雨极大,ZHR = 120,深夜月落无扰。
天文奥林匹克竞赛课程竞赛宗旨:1. 通过竞赛增进考生对天文知识的了解和对天文学思考问题方法的体验,提高考生对天文学的兴趣,逐步推动天文学在中小学的教育和普及。
2. 发掘国内中小学生中的天文爱好者,并为国内天文人才的培养和高校天文专业的招生提供参考。
3. 为组队参加国际天文奥林匹克竞赛提供合适的人选。
目录第一章星座的辨认第二章认识天球坐标(高年级组)第三章天体周日视运动和太阳周年视运动基本概念和简单应用第四章太阳系天体(低年级)及运动规律(高年级)第五章月相及相关内容第六章日月食的简单概念第七章流星的基本概念第八章星等第九章天体的视大小第十章天体距离的测量第十一章人造地球卫星第十二章时间和历法第十三章赫罗图第十四章深空天体观测第一章星座的辨认北半球常见星座的辨认(低年级)四季星空(高年级)第一节、春夜星空春暖花开,迎来了美丽的春天。
南方的春天阴雨连绵,难以找到晴朗的夜晚看星,不过,要是你耐心等待,也会找到好机会的。
与璀璨的冬夜星空相比,春天的夜空虽然平淡,但却显得宁静与温馨。
如果你在天刚暗下来的时候就开始观察,那么你还能在西方的低空中见到冬夜星空的最后辉煌,包括灿烂的猎户座,以及全天最亮的恒星——天狼星;往北,还有银河中的御夫座、英仙座和金牛座的亮星毕宿五。
然而,过不了多久,它们就渐渐地沉到了地平线以下。
它们这一去,春夜的星空顿时暗淡了不少。
夜空中,只剩下许多发光微弱的小星,由它们组成了春夜的星座。
这些星座虽然并不显眼,但样子却与众不同。
你看,在南天的长蛇座,还有乌鸦座,是不是很特别?现在,我们再往东偏北的方向看,那里有一个叫北冕的星座,它由一串小星连成一个环形,好象一顶皇冠,如果仔细看,你会发现有一颗星特别亮一些,仿佛嵌在上面的宝石,样子非常形象。
春夜星空中还有一个值得一提的星座,那就是牧夫座。
当猎户座西落的时候,它正在东方的天空缓缓上升,它有一个著名的亮星,中国名字叫大角。
那么,春夜星空的标志是什么呢?你只需抬起头,往天顶的方向看,那里有一只雄赳赳的狮子,对了,狮子星座就是春夜星空最明显的标志。
第五章蒙气差每个天体的光线,自真空的星际空间进入地球大气层时,均发生折射。
光线由于折射而弯曲,射到观测者的眼中时,经的方向要比没有大气的情况下更接近铅垂线。
换句话说,所述现象,即所谓蒙气差,它使星球的天顶距减小(增加星球在地平上的高度)。
所以观测时直接测得的星球天顶距,首先应作除去蒙气差影响的修正。
蒙气差的值,在天顶处等于0,接近地平时很快地增加,在地平上,蒙气差达35’。
在气温+10℃,压力760毫米的状况下,蒙气差近似地由下式表示这公式对实际值的差别,随Z值的增长而愈来愈大。
当Z=70°时,公式给出的值,其不正确程度达1″,而当Z更大时,公式根本就不能适用了。
为了更精确地计算蒙气差,必须考虑到空气的温度与压力。
对应于天顶距的平均蒙气差值,列于表Ⅷ(当温度+10℃,压力760毫米)。
温度和压力的影响,比较不大。
本章内,布置了些要求对星球的平纬因蒙气差的影响而作修正的问题。
也一般顾布置了些关于折射的问题。
至于把蒙气差考虑在内而计算星球的出没的问题,放在第九章“星球的出没”一章里。
第一组习题170、蒙气差是否星球的两个赤道坐标,或只影响到坐标中的一个,且是否经常如此?171、蒙气差是否星球的两个黄道坐标,且是否经常如此?172、在纬度55°45′20″处,所测定的一星上中天时的天顶距为50°0′0″。
试利用蒙气差附表,确定此星的赤纬。
173、在纬度55°45′20″处的天文台里,测得一星上中天时天顶距为在纬度47°59′48″。
把平均蒙气差计算在内,此星的赤纬等于若干?174、根据苏联破冰船所作的测量,子夜时太阳下边缘的平纬为14°11′5″。
这一天,太阳的赤纬是+21°19′34″,太阳的角半径是15′47″。
把蒙气差计算在内,确定那只船所在地的纬度(这些观测由该船领航者的作)175、小熊座β星上中天时测得的天顶距为24°2′8″,而下中天时,其值为53°51′51″。
天体运动讲义奥赛大纲1、万有引力定律2、均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式3、开普勒定律4、行星和人造卫星运动5、太阳系 银河系 宇宙和黑洞的初步知识数学基础1、中学阶段全部初等数学(包括解析几何)2、向量的合成和分解3、极限、无限大和无限小的初步概念4、不要求用复杂的积分进行推导和运算一、基本概念1.开普勒定律第一定律(轨道定律):所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动。
太阳是在这些椭圆的一个焦点上。
第二定律(面积定律):对每个行星来说,太阳和行星的连线(叫矢径)在相等的时间内扫过相等的面积。
“面积速度”: 1sin 2S r t u q D =D (θ为矢径r 与速度υ的夹角) 第三定律(周期定律):所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值相等。
即:23T a =常量. 2.万有引力定律⑴万有引力定律:自然界中任何两个物体都是相互吸引的.任何两个质点之间引力的大小跟这两个质点的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.2Mm F G r= , 11226.6710/G N m k g -=醋,称为引力常量. ⑵重力加速度的基本计算方法设M 为地球的质量,g 为地球表面的重力加速度.在地球表面附近(h R << )处:2Mm G mg R =,22GM g R==9.8m /s 在地球上空距地心r=R+h 处:2r M g G r =, 222()r g R R g r R h==+ 在地球内部跟离地心r 处:3224433r r r M g G G G r r r p r pr ===,r g r g R = , r r g g R = 例1、(全国物理竞赛预赛题)已知太阳光从太阳射到地球需要8min20s ,地球公转轨道可以近似看作圆轨道,地球半径约为6.4×106m ,试估算太阳质量M 与地球质量m 之比M/m 为多大?(地球表面重力加速度为g )解析:太阳到地球距离为R =500s×3×108 m/s =1.5×1011 m 太阳为中心天体,质量为:GMm/ R²=m4π²R/T² M=4π²R³/GT²知道地球表面的重力加速度为g,地球的质量GM’m/r²=mg M’= r²g/GM/ M’=4π²R³/r²T²g =3×105(其中R 为地日间距离,r 为地球半径,T 为地球公转周期,g 为地球表面重力加速度)例2、(全国物理竞赛预赛题)木星的公转周期为12年。
小学天文学知识竞赛星座行星宇宙等基础天文学知识天文学是一门研究天体、宇宙空间以及与之相关现象的学科。
它不仅包括对星体的观测和测量,还涉及对宇宙演化和天体物理学的研究。
天文学不仅仅是一门科学,也是一门用来探索宇宙奥秘和增进人类知识的无限宝库。
小学天文学知识竞赛是一个提供给小学生学习天文学的平台,有助于他们了解和掌握天文学的基础知识。
第一部分:太阳系与行星太阳系是由太阳和围绕它运行的各个行星、卫星、小行星等天体组成的。
太阳系中最重要和最亮的天体是太阳。
太阳是一个恒星,它的体积非常巨大,是太阳系中最大的天体。
围绕太阳运行的行星共有八颗,分别是:水金火木土金夫维地包天。
第二部分:星座星座是天空中一些形状和位置相对固定的星群。
根据古希腊罗马神话的故事,人们将星座分为黄道十二星座和非黄道星座。
黄道十二星座是太阳在一年中所经过的路径,它们分别是:白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、处女座、天秤座、天蝎座、射手座、摩羯座、水瓶座、双鱼座。
第三部分:宇宙宇宙是指包括地球、太阳系和一切天体在内的巨大空间。
宇宙中有无数个星系,其中最为著名的是我们所在的银河系。
银河系是一个由恒星、行星、宇宙尘埃等构成的系统。
此外,还有很多其他的星系,如仙女座星系、大犬座星系等。
第四部分:基础天文学知识1. 星星星星是夜空中的光亮点,它们是遥远的恒星。
星星可以用肉眼观察到,但并不是所有的星星都是同样的亮度和颜色,它们的亮度和颜色会因为温度和大小的不同而有所差异。
2. 星座星座是指在天上能够看到的、由恒星构成的一些形状和图案。
根据国际天文学联合会的划定,目前已经确认的星座有88个。
3. 月亮月亮是地球上最亮的天体之一,它是地球的唯一卫星。
月亮是由地球引力将其捕获形成的,它绕着地球运行,一个月围绕地球转一圈。
4. 彗星彗星是太阳系中的小天体,它们通常由冰冻的气体和尘埃构成。
当彗星与太阳靠近时,被太阳辐射加热,冰化为气体并散发出亮光。
5. 星系星系是宇宙中由恒星、星云、行星、宇宙尘埃等构成的巨大系统。
第三章 天文坐标系Ⅰ天球上点的位置,包括星的位置,是由球面坐标决定的。
最常用的有四种坐标系。
每一种坐标系中,点的位置均决定于两个坐标,其一,是点与某基圈面的角距(如地球上的地理纬度),而另一,则沿这基圈上的一定点起算(如地球上的地理经度)。
地平坐标(h 和A )(图3)。
某点的(地)平纬(度),即高度h 自地平圈起算,沿半大圆(自天顶起,通过该点的大圆,又称平经圈)至该点止。
其(地)平经(度),即方位A 自南点S 起算,沿地平圈顺时针方向至地平圈与通过该点的平经圈的交点止。
也有常用天顶距z (等于90°-h )代替平纬h 的,客观上是该点与天顶的角距。
h (或z )和A 与观测点的地理纬度及观测时刻有关。
赤道坐标 第一种系统(δ和α)(图4)。
某点的赤纬δ自赤道起算,沿半大圆(自天极起,通过该点的大圆,称赤经圈)至该点止)。
天球的北半球,赤纬是正的,而南半球,则是负的。
赤经α自春分点起算,在北半球看来,是反时针方向,沿赤道至赤道与经过该点的赤经圈的交点止。
赤经又常以时间单位来表示,关系如:24时=360°;1时=15°;1分钟=15°1秒=15’;1°=4分钟。
在赤道坐标(δ和α)中,星球的位置是与天球的周日转动及观测地点无关的。
赤道坐标 第二种系统(δ和t )(图5)。
δ----与前面所讲一样。
某点的t---时角,自赤道与子午圈的交点A 起算,沿赤道顺时针方向(向西)至赤道与通过该点的赤经圈的交点止。
t以时间单位来表示(与α一样)。
t 与观测时刻有关。
黄道坐标(β和λ)图6。
某点的黄纬β自黄道起算,沿半大圆(自黄极n 起,通过该点的大圈,称黄经圈)至该点止。
自黄道向北,β为正,向南为负。
黄经λ由春分点起算,沿黄道反时针方向至黄道与通过该点的黄经圈的交点止。
λ和β同δ和α一样,也与观测时刻及观测地点无关。
头三坐标第同时对照在图7上。
在星图上和天球仪上,常描绘着由赤道坐标α图3 地平坐标系统(h 和A ) 图4 赤道坐标系统(δ和α)和δ所形成的纲及黄道线。