2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——星系相互作用對行星周期性變化的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種星系相互作用方式主要涉及引力相互作用？A.星系碰撞B.星系合并C.星系潮汐作用D.以上都是2.星系相互作用中，潮汐力主要對以下哪個天體產(chǎn)生顯著影響？A.星系中心區(qū)域恒星B.星系盤面恒星C.星系核球中的恒星D.星系暈中的暗物質(zhì)3.當(dāng)兩個星系中心相互靠近時，最可能發(fā)生的軌道變化是？A.軌道穩(wěn)定，互不干擾B.軌道逐漸遠(yuǎn)離，保持穩(wěn)定C.軌道被引力擾動，變得不規(guī)則D.軌道被完全改變，最終合并為一個星系4.行星軌道半長軸發(fā)生變化的主要原因是？A.行星自身的引力B.行星接收到的恒星輻射壓力C.行星與其他行星的引力相互作用D.母星系與其他星系的引力相互作用5.行星軌道偏心率發(fā)生變化的主要原因是？A.行星軌道半長軸的變化B.行星接收到的恒星輻射壓力C.行星與其他行星的引力相互作用D.母星系與其他星系的引力相互作用6.行星軌道傾角發(fā)生變化的主要原因是？A.行星軌道半長軸的變化B.行星軌道偏心率的變化C.行星與其他行星的引力相互作用D.母星系與其他星系的引力相互作用7.行星周期性變化是指？A.行星公轉(zhuǎn)周期的長期緩慢變化B.行星公轉(zhuǎn)周期的短期快速變化C.行星自轉(zhuǎn)周期的變化D.行星軌道參數(shù)的周期性波動8.行星周期性變化的振幅是指？A.行星公轉(zhuǎn)周期變化的最大值B.行星公轉(zhuǎn)周期變化的最小值C.行星軌道參數(shù)變化的最大值D.行星軌道參數(shù)變化的最小值9.行星周期性變化可能導(dǎo)致？A.行星軌道參數(shù)的長期穩(wěn)定B.行星軌道參數(shù)的長期不穩(wěn)定C.行星氣候的長期穩(wěn)定D.行星氣候的長期不穩(wěn)定10.仙女座星系與銀河系相互作用對太陽系外行星的影響主要體現(xiàn)在？A.導(dǎo)致太陽系外行星軌道參數(shù)發(fā)生劇烈變化B.導(dǎo)致太陽系外行星公轉(zhuǎn)周期發(fā)生劇烈變化C.增加太陽系外行星被發(fā)現(xiàn)的機(jī)會D.增加太陽系外行星宜居帶范圍二、填空題（每空1分，共10分）1.星系相互作用的主要能量損耗機(jī)制是__________。2.星系碰撞過程中，通常會出現(xiàn)大量的__________和__________。3.行星遷移是指行星軌道半長軸發(fā)生__________的過程。4.共振是指兩個或多個天體軌道周期之間存在簡單的__________關(guān)系。5.潮汐力是指由__________產(chǎn)生的引力差。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述星系并合的兩種主要類型及其區(qū)別。2.簡述星系相互作用對行星軌道參數(shù)的影響機(jī)制。3.簡述行星周期性變化的主要類型及其產(chǎn)生原因。4.簡述研究星系相互作用對行星周期性變化影響的主要方法。四、計算題（每題10分，共20分）1.假設(shè)一個行星初始軌道半長軸為1天文單位，偏心率為0.1。在星系相互作用作用下，行星軌道半長軸增加10%，偏心率增加到0.2。計算行星新的軌道能量和角動量，并與初始狀態(tài)進(jìn)行比較。2.假設(shè)一個雙星系統(tǒng)中，兩顆恒星的軌道周期為1年。在星系相互作用作用下，兩顆恒星的軌道周期分別變?yōu)?.8年和1.25年。計算兩顆恒星軌道周期變化前后的角頻率，并解釋這種變化可能對行星系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。五、論述題（每題15分，共30分）1.論述星系相互作用對行星宜居性的影響，并舉例說明。2.論述星系相互作用在宇宙演化學(xué)中的作用，并展望未來的研究方向。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.D5.D6.D7.D8.C9.B10.C二、填空題1.碰撞和潮汐耗散2.星系風(fēng)，星流3.增加（或減?。?.整數(shù)5.中心天體（或母星系）質(zhì)量分布不均三、簡答題1.并合是指兩個星系在碰撞后完全合并為一個星系，通常發(fā)生在相對較慢的碰撞中，星系盤面可以基本保持完整。碰撞是指兩個星系在碰撞過程中發(fā)生劇烈的相互作用，星系盤面會被破壞，產(chǎn)生大量的星系風(fēng)和星流，通常發(fā)生在相對較快的碰撞中。2.星系相互作用產(chǎn)生的引力擾動會改變行星的軌道參數(shù)。具體來說，引力擾動會改變行星的軌道半長軸、偏心率和傾角，導(dǎo)致行星軌道變得不規(guī)則，并可能發(fā)生行星遷移。3.行星周期性變化的主要類型包括軌道參數(shù)的周期性波動，如半長軸、偏心率、傾角的周期性變化。產(chǎn)生原因主要是母星系與其他星系的引力相互作用導(dǎo)致的行星軌道參數(shù)的長期緩慢變化。4.研究星系相互作用對行星周期性變化影響的主要方法包括：數(shù)值模擬，通過計算機(jī)模擬星系相互作用過程，并追蹤其中行星的軌道變化；觀測，通過觀測星系相互作用區(qū)域中的行星系統(tǒng)，分析其軌道參數(shù)的變化；理論分析，建立理論模型，解釋星系相互作用對行星軌道參數(shù)的影響機(jī)制。四、計算題1.初始軌道能量E1=-GMm/(2a1)，初始角動量L1=m*sqrt(GM*a1*(1-e1^2))。其中G為引力常數(shù)，M為恒星質(zhì)量，m為行星質(zhì)量，a1為初始半長軸，e1為初始偏心率。新的軌道能量E2=-GMm/(2a2)，新的角動量L2=m*sqrt(GM*a2*(1-e2^2))。其中a2為新的半長軸，e2為新的偏心率。由于a2=1.1a1，e2=0.2，所以E2<E1，L2>L1。即行星軌道能量減小，角動量增加。2.初始角頻率ω1=2π/T1，新的角頻率ω2=2π/T2。其中T1為初始周期，T2為新的周期。ω1=2π/1年，ω2_1=2π/0.8年，ω2_2=2π/1.25年。計算得到ω1=2π/年，ω2_1=2.5π/年，ω2_2=2π/1.25年=2π/5/年。這種變化可能導(dǎo)致雙星系統(tǒng)中的行星軌道不穩(wěn)定，甚至被拋出系統(tǒng)。五、論述題1.星系相互作用會對行星宜居性產(chǎn)生多方面影響。一方面，星系相互作用可能導(dǎo)致行星軌道參數(shù)發(fā)生劇烈變化，使得行星離開宜居帶，從而降低宜居性。另一方面，星系相互作用也可能導(dǎo)致行星系統(tǒng)發(fā)生行星遷移，使得原本不宜居的行星進(jìn)入宜居帶，從而增加宜居性。例如，仙女座星系與銀河系的相互作用可能導(dǎo)致太陽系外行星軌道參數(shù)發(fā)生變化，從而影響其宜居性。但總體而言，星系相互作用對行星宜居性的影響是復(fù)雜的，需要具