2025年上海天文競賽試題及答案本文借鑒了近年相關(guān)經(jīng)典試題創(chuàng)作而成，力求幫助考生深入理解測試題型，掌握答題技巧，提升應(yīng)試能力。---2025年上海天文競賽試題一、選擇題（每題4分，共20分）1.下列哪個天體系統(tǒng)不屬于太陽系？A.小行星帶B.木星及其衛(wèi)星系統(tǒng)C.火星的兩顆小衛(wèi)星D.半人馬座α星及其行星系統(tǒng)2.地球上觀察到金星的最大視角直徑約為？A.12弧秒B.30弧秒C.50弧秒D.100弧秒3.哈勃常數(shù)H?的典型值約為？A.50km/s/MpcB.70km/s/MpcC.100km/s/MpcD.150km/s/Mpc4.銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的名稱是？A.半人馬座AB.人馬座AC.大麥哲倫AD.小麥哲倫A5.下列哪種天體現(xiàn)象是由地球大氣折射引起的？A.極光B.星際閃爍C.月食D.日食二、填空題（每空2分，共20分）1.光線經(jīng)過星系時會發(fā)生的現(xiàn)象稱為__________，這是宇宙膨脹的證據(jù)之一。2.木星最大的衛(wèi)星__________上存在液態(tài)水的海洋。3.天文學(xué)上，將天空劃分為88個星座，赤道附近的星座包括__________和__________。4.太陽的能量主要來源于__________反應(yīng)。5.光年是天文學(xué)上的__________單位，表示光在真空中一年行進的距離。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述開普勒三大定律的主要內(nèi)容。2.解釋什么是視差，并說明如何利用視差測量恒星距離。3.描述類星體的主要特征及其在天文學(xué)研究中的意義。4.簡述恒星生命周期的主要階段。5.解釋什么是引力透鏡效應(yīng)，并舉例說明其實際觀測。四、計算題（每題10分，共40分）1.已知地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑為1天文單位（AU），公轉(zhuǎn)周期為1年。假設(shè)火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑為1.52AU，求火星的公轉(zhuǎn)周期。2.觀測到某恒星的光譜發(fā)生周期性紅移和藍移，周期為50天。已知地球公轉(zhuǎn)速度為30km/s，求該恒星的視向速度變化范圍。3.假設(shè)一遙遠星系的紅移量z=0.5，已知哈勃常數(shù)為70km/s/Mpc，求該星系與地球的距離。4.已知一脈沖星的脈沖周期為0.1秒，且其光脈沖到達地球的時間存在微小的周期性延遲，周期為0.1秒。求該脈沖星與地球的距離（光速c=3×10?m/s）。五、論述題（20分）論述黑洞的性質(zhì)、形成機制及其在天體演化中的角色。---答案及解析一、選擇題1.D半人馬座α星及其行星系統(tǒng)不屬于太陽系，而是位于太陽系之外的恒星系統(tǒng)。2.B金星在地球上的最大視角直徑約為30弧秒，這是因為金星距離地球較近，且本身較小。3.B哈勃常數(shù)H?的典型值約為70km/s/Mpc，這是目前科學(xué)界廣泛接受的數(shù)值。4.A銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的名稱是半人馬座A（SagittariusA）。5.B星際閃爍是由地球大氣折射引起的，表現(xiàn)為星光閃爍的現(xiàn)象。二、填空題1.引力透鏡光線經(jīng)過星系時會發(fā)生的現(xiàn)象稱為引力透鏡，這是宇宙膨脹的證據(jù)之一。2.木衛(wèi)二（Europa）木星最大的衛(wèi)星木衛(wèi)二上存在液態(tài)水的海洋。3.天鷹座（Aquila）和天鵝座（Cygnus）天文學(xué)上，將天空劃分為88個星座，赤道附近的星座包括天鷹座和天鵝座。4.核聚變太陽的能量主要來源于核聚變反應(yīng)。5.距離光年是天文學(xué)上的距離單位，表示光在真空中一年行進的距離。三、簡答題1.開普勒三大定律的主要內(nèi)容：-第一定律：行星繞太陽的軌道是橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上。-第二定律：行星與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積相等，即行星運動速度不均勻。-第三定律：行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其軌道半長軸的立方成正比。2.視差及測量恒星距離：視差是指由于地球繞太陽公轉(zhuǎn)，使得同一顆恒星在地球不同位置觀測時，其視位置發(fā)生微小的角度變化。通過測量這種角度變化（稱為視差角），可以計算出恒星與地球的距離。距離越遠，視差角越小。3.類星體的主要特征及其意義：-主要特征：類星體是活動星系核，具有極高的光度，主要由一個超大質(zhì)量黑洞吸積物質(zhì)形成。-意義：類星體是研究宇宙早期演化的重要對象，其高紅移值提供了觀測遙遠宇宙的窗口。4.恒星生命周期的主要階段：-星云階段：恒星形成于分子云中。-主序階段：恒星核心進行核聚變，穩(wěn)定發(fā)光。-紅巨星階段：核心燃料耗盡，外層膨脹變冷。-白矮星、中子星或黑洞階段：恒星最終演化結(jié)局。5.引力透鏡效應(yīng)及其觀測：引力透鏡效應(yīng)是指光線經(jīng)過大質(zhì)量天體（如星系團）時，由于引力作用發(fā)生彎曲。實際觀測中，引力透鏡可以放大遠處天體的圖像，甚至形成多個像。例如，Abell2208星系團引起的引力透鏡效應(yīng)。四、計算題1.火星公轉(zhuǎn)周期計算：根據(jù)開普勒第三定律，\[(T_{火星}^2/T_{地球}^2)=(R_{火星}^3/R_{地球}^3)\]代入數(shù)值：\[(T_{火星}^2/1^2)=((1.52)^3/1^3)\]\[T_{火星}^2=3.5112\]\[T_{火星}≈1.87\text{年}\]2.恒星視向速度變化范圍：視向速度變化范圍等于地球公轉(zhuǎn)速度乘以2：\[Δv=2\times30\text{km/s}=60\text{km/s}\]3.星系距離計算：根據(jù)哈勃定律，\[v=H?\timesd\]\[d=v/H?\]光譜紅移量z=0.5對應(yīng)的視向速度v≈0.5c≈1.5×10?km/s：\[d=(1.5×10?\text{km/s})/70\text{km/s/Mpc}≈2143\text{Mpc}\]4.脈沖星距離計算：周期性延遲Δt=0.1秒，光速c=3×10?m/s：\[距離=c\timesΔt=3×10?\text{m/s}\times0.1\text{秒}=3×10?\text{米}=30,000\text{公里}\]五、論述題黑洞的性質(zhì)、形成機制及其在天體演化中的角色：性質(zhì)：黑洞是引力極強，光線都無法逃逸的天體。其邊界稱為事件視界，一旦進入，無法返回。黑洞主要通過大質(zhì)量恒星演化末期坍縮形成，或由星系中心超大質(zhì)量黑洞吸積物質(zhì)形成。形成機制：-恒星黑洞：大質(zhì)量恒星（>20倍太陽質(zhì)量）核心燃料耗盡后，在自身引力作用下坍縮形成。-中子星：質(zhì)量稍小的恒星坍縮時，電子與質(zhì)子結(jié)合形成中子，形成中子星。若質(zhì)量繼續(xù)增加，則形成黑洞。-超大質(zhì)量黑洞：通過長期吸積周圍物質(zhì)或在星系合并中增長形成。天體演化中的角色：-恒星演化終點：黑洞是部分大質(zhì)量恒星的最終歸宿，