2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——恒星云中行星和衛(wèi)星的形成考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪一項(xiàng)不是星際云中常見的成分？A.氫B.氦C.氧化鐵D.塵埃2.Jeans不穩(wěn)定性主要由什么因素決定？A.星云的溫度B.星云的密度C.星云的磁場(chǎng)強(qiáng)度D.以上都是3.原恒星周圍形成的吸積盤的主要成分是？A.氫和氦B.塵埃和冰粒C.重元素D.恒星風(fēng)4.類地行星主要形成于哪里？A.吸積盤的內(nèi)層B.吸積盤的外層C.原恒星的核心D.星際云中5.氣態(tài)巨行星形成的關(guān)鍵條件是？A.高溫高壓的環(huán)境B.充足的塵埃物質(zhì)C.快速的氣體吸積D.星際云的磁場(chǎng)干擾6.行星分異的主要原因是？A.碰撞和吸積B.恒星風(fēng)的作用C.行星自身的引力D.吸積盤的演化7.衛(wèi)星形成的主要機(jī)制不包括？A.捕獲理論B.同源形成理論C.碰撞形成理論D.星云collapse8.木星衛(wèi)星系統(tǒng)的主要形成機(jī)制是？A.捕獲B.同源形成C.碰撞形成D.星云collapse9.地球月球的主要形成機(jī)制被認(rèn)為是？A.捕獲B.同源形成C.碰撞形成D.星云collapse10.影響行星系統(tǒng)形成的重要因素不包括？A.星云的初始條件B.恒星的活動(dòng)性C.行星的軌道共振D.星際環(huán)境的擾動(dòng)二、填空題（每空1分，共10分。請(qǐng)將答案填在題后的橫線上。）1.星際云主要由______、______和少量塵埃組成。2.當(dāng)星云的密度超過______時(shí)，會(huì)發(fā)生Jeans不穩(wěn)定性。3.吸積盤是圍繞______旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)盤。4.行星形成的主要階段包括______、______和______。5.衛(wèi)星形成的主要機(jī)制包括______、______和______。三、簡(jiǎn)答題（每小題10分，共30分。）1.簡(jiǎn)述Jeans不穩(wěn)定性的概念及其在恒星形成中的作用。2.比較類地行星和氣態(tài)巨行星形成的異同點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述捕獲理論、同源形成理論和碰撞形成理論的主要內(nèi)容。四、計(jì)算題（20分。）假設(shè)一個(gè)星際云的密度為1個(gè)粒子/立方厘米，溫度為10K，星際云的主要成分是氫原子。已知?dú)湓拥馁|(zhì)量為1.67x10^-27千克，計(jì)算該星際云發(fā)生Jeans不穩(wěn)定性的臨界半徑。(Jeans波數(shù)公式：k_J=(π/G*μ*m_H*T)^(-1/2)，其中G為引力常數(shù)，μ為平均分子量，m_H為氫原子質(zhì)量，T為溫度。)五、論述題（20分。分析影響行星系統(tǒng)形成的主要因素，并舉例說明這些因素如何影響行星系統(tǒng)的特征。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.A5.C6.C7.D8.C9.C10.C二、填空題1.氫氦2.Jeans臨界的密度3.原恒星4.星子形成原型行星形成行星演化5.捕獲同源形成碰撞形成三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述Jeans不穩(wěn)定性的概念及其在恒星形成中的作用。解析思路：首先解釋Jeans不穩(wěn)定性的概念：當(dāng)星云的密度超過某個(gè)臨界值時(shí)，星云內(nèi)部引力的吸引力大于氣體壓力的支撐力，導(dǎo)致星云發(fā)生局部坍縮。其次，說明其在恒星形成中的作用：Jeans不穩(wěn)定性是星際云開始坍縮形成原恒星的初始條件，是恒星形成的必要條件之一。2.比較類地行星和氣態(tài)巨行星形成的異同點(diǎn)。解析思路：首先指出相同點(diǎn)：兩者都形成于吸積盤，都經(jīng)歷了碰撞和吸積的過程。然后比較不同點(diǎn)：形成區(qū)域不同（類地行星形成于內(nèi)層，氣態(tài)巨行星形成于外層）；主要成分不同（類地行星以巖石和金屬為主，氣態(tài)巨行星以氫和氦為主）；形成機(jī)制不同（類地行星主要通過accretionofsolidparticles形成星子，然后吸積形成行星；氣態(tài)巨行星在形成星子后，迅速吸積了大量的氫和氦氣體）。3.簡(jiǎn)述捕獲理論、同源形成理論和碰撞形成理論的主要內(nèi)容。解析思路：分別簡(jiǎn)要介紹三種理論的主要內(nèi)容。*捕獲理論：認(rèn)為衛(wèi)星是被行星的引力從星際空間中捕獲的物體。*同源形成理論：認(rèn)為衛(wèi)星與行星是在同一片星云中同時(shí)形成的，類似于行星的形成過程。*碰撞形成理論：認(rèn)為衛(wèi)星是由較大的天體與行星發(fā)生碰撞后產(chǎn)生的碎片形成的。四、計(jì)算題解析思路：首先根據(jù)Jeans不穩(wěn)定性公式計(jì)算Jeans波數(shù)k_J，然后利用k_J計(jì)算臨界半徑R_c=(3π^2/k_J^2)*(μ*m_H/ρ)。將題目中給出的數(shù)值代入公式進(jìn)行計(jì)算即可。k_J=(π/(6.67x10^-11Nm^2/kg^2)*(2/(2+1))*(1.67x10^-27kg)/(10K))^(-1/2)=(π/(6.67x10^-11)*(2/3)*(1.67x10^-27)/10)^(-1/2)=(3.14/(6.67x10^-11)*(2/3)*(1.67x10^-27)/10)^(-1/2)=(3.14/(6.67x10^-11)*(0.6667)*(1.67x10^-27)/10)^(-1/2)=(3.14/(6.67x10^-11)*(1.11x10^-27))^(-1/2)=(3.14/(7.4x10^-37))^(-1/2)=(4.24x10^36)^(-1/2)=2.04x10^-18m^-1R_c=(3π^2/(2.04x10^-18m^-1)^2)*(2/3*1.67x10^-27kg/1particle/m^3)=(3*3.14^2/(4.16x10^-36m^-2))*(1.11x10^-27kg/particle)=(3*9.86/4.16x10^-36)*(1.11x10^-27)=(7.39x10^35)*(1.11x10^-27)=8.21x10^8m=8.21x10^5km五、論述題解析思路：首先列舉影響行星系統(tǒng)形成的主要因素：星云的初始條件（密度、溫度、化學(xué)成分）、恒星的活動(dòng)性（輻射壓力、恒星風(fēng)）、星際環(huán)境的擾動(dòng)（其他恒星的引力擾動(dòng)、分子云的碰撞等）。然后分別論述這些因素如何影響行星系統(tǒng)的特征。例如，星云的初始密度和溫度影響Jeans不穩(wěn)定性的發(fā)生，進(jìn)而影響恒星和行星的形成時(shí)間和地點(diǎn)；恒星的活動(dòng)性可以吹散吸積盤，影響行星的形成