2025年大學(xué)《天文學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——星際塵埃對(duì)星云的結(jié)構(gòu)形成考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種物質(zhì)不是星際塵埃的常見(jiàn)成分？A.硅酸鹽B.碳顆粒C.水冰D.氦原子核2.米氏散射效應(yīng)主要描述了什么現(xiàn)象？A.光線在均勻介質(zhì)中的直線傳播B.光線被氣體分子散射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系C.塵埃顆粒對(duì)可見(jiàn)光的強(qiáng)烈吸收D.塵埃顆粒在引力作用下的沉降3.暗星云之所以在可見(jiàn)光下看起來(lái)黑暗，主要是因?yàn)椋篈.星云內(nèi)部沒(méi)有恒星B.星云氣體密度極高，完全吸收了所有光線C.星際塵埃強(qiáng)烈吸收了可見(jiàn)光，并散射極少的光線D.星云內(nèi)部充滿了不發(fā)光的分子4.反射星云呈現(xiàn)藍(lán)色光暈，其主要原因是：A.星云內(nèi)部自身發(fā)出了藍(lán)色的光B.星云中的分子氣體發(fā)出藍(lán)色的譜線C.星云背后的恒星發(fā)出的可見(jiàn)光被星際塵埃選擇性地散射（波長(zhǎng)較短的藍(lán)光更容易被散射）D.星云內(nèi)部存在藍(lán)色的恒星群5.發(fā)射星云呈現(xiàn)紅色或綠色等特定顏色，最直接的原因是：A.星際塵埃對(duì)不同顏色的光吸收程度不同B.星云內(nèi)部存在發(fā)出特定顏色光的恒星C.電離的氣體（主要是氫原子）在復(fù)合時(shí)發(fā)射特征譜線（如紅外的Hα線和綠線的OIII線）D.星云反射了附近光源中特定顏色的光6.星際塵埃的冷卻效應(yīng)對(duì)于星際分子云的形成至關(guān)重要，這是因?yàn)椋篈.冷卻使氣體更容易達(dá)到電離狀態(tài)B.冷卻導(dǎo)致氣體液化，便于分子形成C.冷卻顯著降低了氣體溫度，使其低于冰點(diǎn)，從而促進(jìn)了氨、水等分子的凍結(jié)和H?分子的形成D.冷卻增強(qiáng)了氣體的引力7.在星際介質(zhì)中，被稱(chēng)為“引力種子”的是：A.超新星爆發(fā)的沖擊波B.星際磁場(chǎng)C.星際塵埃顆粒D.低溫氣體云本身8.塵埃顆粒作為引力種子，主要促進(jìn)以下哪種天文現(xiàn)象？A.星際介質(zhì)的均勻擴(kuò)散B.可見(jiàn)光在星云中的均勻散射C.氣體在局部區(qū)域密度增加，形成恒星形成核心D.星云內(nèi)部氣體的快速膨脹9.紅外天文學(xué)在研究星際塵埃方面具有優(yōu)勢(shì)，主要是因?yàn)椋篈.紅外光比可見(jiàn)光穿透力更強(qiáng)，可以觀測(cè)到被可見(jiàn)光遮擋的塵埃區(qū)域B.紅外光更容易被星際塵埃散射C.恒星主要發(fā)出紅外輻射D.紅外探測(cè)器比可見(jiàn)光探測(cè)器更靈敏10.當(dāng)超新星的沖擊波掃過(guò)富含塵埃的星云時(shí)，可能發(fā)生的主要后果是：A.將塵埃完全吹散B.促進(jìn)星云內(nèi)部的引力坍縮，觸發(fā)恒星形成C.使星云中的氣體均勻加熱D.增加星云的整體密度二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.星際塵埃對(duì)可見(jiàn)光的吸收和散射作用，導(dǎo)致了暗星云的________特性和反射星云的________光現(xiàn)象。2.塵埃通過(guò)輻射冷卻，將氣體溫度降至________點(diǎn)以下，是星際分子云形成的關(guān)鍵條件之一。3.塵埃顆粒在星際介質(zhì)中充當(dāng)________，有助于引力不穩(wěn)定性的發(fā)展和氣體凝聚。4.由于米氏散射，波長(zhǎng)較短的________光比波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光更容易被星際塵埃散射，這解釋了反射星云的藍(lán)色外觀。5.發(fā)射星云的發(fā)光來(lái)自于其內(nèi)部被電離氣體復(fù)合時(shí)發(fā)射的________譜線。6.除了吸收和散射可見(jiàn)光，星際塵埃也能吸收來(lái)自恒星的________射線，并將其轉(zhuǎn)化為熱輻射。7.紅外天文學(xué)的發(fā)展極大地推動(dòng)了我們對(duì)________區(qū)和原恒星盤(pán)的研究。三、判斷題（每題1分，共10分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.星際塵埃主要由構(gòu)成行星的巖石和金屬物質(zhì)組成。（）2.所有類(lèi)型的星云都能被地球上的觀測(cè)者用肉眼直接看到。（）3.塵埃的散射作用是形成暗星云的主要原因。（）4.分子云完全由分子（如H?）組成，其中不含原子或離子。（）5.塵埃的引力凝聚作用獨(dú)立于星云自身的引力。（）6.紅外望遠(yuǎn)鏡可以觀測(cè)到暗星云的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因?yàn)榧t外光不會(huì)被塵埃吸收。（）7.塵埃對(duì)星云的影響僅限于光學(xué)效應(yīng)和加熱作用。（）8.超新星爆發(fā)的沖擊波可以壓縮星云氣體，提高氣體密度，從而可能觸發(fā)恒星形成。（）9.塵埃顆粒表面可以催化星際空間中的一些化學(xué)反應(yīng)，如H?的生成。（）10.星際塵埃的分布是均勻的，在星云中隨機(jī)散布。（）四、名詞解釋?zhuān)款}3分，共12分。請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言解釋下列術(shù)語(yǔ)）1.米氏散射（MieScattering）2.暗星云（DarkNebula）3.冷卻效應(yīng)（CoolingEffect）4.恒星形成區(qū)（Star-formingRegion）五、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述星際塵埃的遮蔽作用和吸收作用是如何影響我們對(duì)星云內(nèi)部觀測(cè)的。2.塵埃顆粒如何通過(guò)增強(qiáng)引力不穩(wěn)定性來(lái)促進(jìn)恒星的形成？六、論述題（10分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入闡述星際塵埃在星云結(jié)構(gòu)形成和演化的多個(gè)方面所起的作用。）試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.C5.C6.C7.C8.C9.A10.B二、填空題1.遮蔽，藍(lán)色2.低溫（或冰點(diǎn)）3.凝聚核（或引力種子）4.藍(lán)5.特征（或發(fā)射）6.紫外7.恒星形成（或分子）三、判斷題1.錯(cuò)誤2.錯(cuò)誤3.錯(cuò)誤4.錯(cuò)誤5.錯(cuò)誤6.正確7.錯(cuò)誤8.正確9.正確10.錯(cuò)誤四、名詞解釋1.米氏散射：指當(dāng)光線通過(guò)尺寸與光波波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)牧Ｗ樱ㄈ缧请H塵埃顆粒）時(shí)發(fā)生的一種非選擇性散射現(xiàn)象，其散射強(qiáng)度和角度與波長(zhǎng)關(guān)系密切。2.暗星云：由濃密星際塵埃和氣體組成的云狀天體，由于塵埃強(qiáng)烈吸收和散射可見(jiàn)光，使得來(lái)自其內(nèi)部或后方恒星的光線難以穿透，因此在可見(jiàn)光圖像中呈現(xiàn)為黑暗區(qū)域。3.冷卻效應(yīng)：指星際塵埃顆粒能夠有效地輻射能量（主要是紅外線），從而將周?chē)鷼怏w冷卻的過(guò)程。這種冷卻作用對(duì)于降低氣體溫度，使其達(dá)到分子形成的低溫條件至關(guān)重要。4.恒星形成區(qū)：指星際介質(zhì)中那些密度、溫度和壓力等條件達(dá)到或接近恒星形成閾值，并且正在經(jīng)歷或即將經(jīng)歷引力坍縮，最終可能形成原恒星和年輕恒星的區(qū)域，通常富含塵埃和氣體。五、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先說(shuō)明塵埃如何通過(guò)吸收和散射阻止可見(jiàn)光穿透。然后分別闡述遮蔽作用（阻止光線進(jìn)入星云內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部不可見(jiàn)）和吸收作用（使光線能量損失，即使部分散射出來(lái)，亮度也大大降低，且可能改變顏色）。結(jié)合暗星云和反射星云的觀測(cè)現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。答案要點(diǎn)：星際塵埃顆粒能夠吸收和散射可見(jiàn)光。強(qiáng)烈的吸收作用使得光線難以穿透塵埃云層，導(dǎo)致星云內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的，形成了暗星云。即使光線被散射出來(lái)，由于不同波長(zhǎng)的光散射程度不同（米氏散射），且能量在吸收過(guò)程中有所損失，使得散射出來(lái)的光亮度降低，顏色也可能發(fā)生改變，如反射星云呈現(xiàn)藍(lán)色光暈。因此，塵埃的遮蔽和吸收作用極大地影響了我們對(duì)星云內(nèi)部的觀測(cè)。2.解析思路：首先指出塵埃本身質(zhì)量不大，但表面積極大。然后解釋引力作用：在星云中，塵埃顆粒如同微小的“種子”，雖然質(zhì)量小，但數(shù)量眾多，其累積質(zhì)量可以顯著增加局部區(qū)域的引力勢(shì)。這會(huì)使得該區(qū)域的引力穩(wěn)定判據(jù)（如Jeans判據(jù)中的密度閾值）更容易被滿足，即在相同的氣體密度下，更容易形成引力不穩(wěn)定的區(qū)域。最終導(dǎo)致氣體向這些塵埃集中的區(qū)域坍縮，形成密度更高的核心，這是恒星形成的前奏。答案要點(diǎn)：星際塵埃顆粒雖然質(zhì)量很小，但通常尺寸較小，使得其總表面積相對(duì)于質(zhì)量來(lái)說(shuō)非常大。在引力作用下，塵埃顆粒會(huì)聚集。當(dāng)大量塵埃顆粒聚集在星云的某個(gè)區(qū)域時(shí)，該區(qū)域的引力會(huì)顯著增強(qiáng)（盡管主要是塵埃自身的引力，但其累積效應(yīng)不容忽視）。這種增強(qiáng)的引力有助于克服氣體壓力，使得該區(qū)域的引力不穩(wěn)定性更容易發(fā)生（例如，在Jeans不穩(wěn)定性判據(jù)中，塵埃的存在會(huì)降低形成恒星團(tuán)所需的最小密度）。因此，塵埃顆粒如同“引力種子”，通過(guò)聚集增強(qiáng)了局部引力，促進(jìn)了氣體向高密度核心的坍縮，從而在星云結(jié)構(gòu)形成和演化中扮演了催化角色，觸發(fā)了恒星的形成過(guò)程。六、論述題解析思路：從塵埃的基本性質(zhì)入手，系統(tǒng)闡述其在星云結(jié)構(gòu)形成和演化中的多個(gè)關(guān)鍵作用。需要覆蓋塵埃的光學(xué)效應(yīng)（遮蔽、吸收、散射，區(qū)分暗、反射、發(fā)射星云）、冷卻效應(yīng)（降低氣體溫度，促進(jìn)分子形成和凝聚）、引力凝聚作用（作為“種子”增強(qiáng)引力，觸發(fā)坍縮）、化學(xué)反應(yīng)催化作用（表面促進(jìn)分子合成），以及與恒星形成和演化的關(guān)聯(lián)（觸發(fā)形成、構(gòu)成原恒星盤(pán)、影響早期演化）。論述需邏輯清晰，層次分明，并適當(dāng)結(jié)合實(shí)例或觀測(cè)現(xiàn)象。強(qiáng)調(diào)塵埃并非單一作用，而是通過(guò)多種機(jī)制深刻影響星云的整體結(jié)構(gòu)和命運(yùn)。答案要點(diǎn)：星際塵埃是星際介質(zhì)的重要組成部分，其物理特性和作用對(duì)于星云的結(jié)構(gòu)形成和演化至關(guān)重要。首先，塵埃的光學(xué)性質(zhì)顯著影響著星云的外觀和可觀測(cè)性。塵埃對(duì)可見(jiàn)光具有強(qiáng)烈的吸收和散射作用。吸收導(dǎo)致光線難以穿透塵埃云，形成了看起來(lái)黑暗的暗星云，使得星云內(nèi)部結(jié)構(gòu)隱匿。散射則使來(lái)自背景恒星的可見(jiàn)光向四面八方散射，其中藍(lán)光由于波長(zhǎng)較短，散射更強(qiáng)烈，導(dǎo)致反射星云呈現(xiàn)藍(lán)色光暈。而對(duì)于發(fā)射星云，塵埃吸收了來(lái)自中心高溫恒星的可見(jiàn)光，使得內(nèi)部的電離氣體（如HⅡ區(qū)）在復(fù)合時(shí)發(fā)出的特征譜線（主要是紅外的Hα和綠線的OIII）能夠被我們觀測(cè)到，這些譜線決定了發(fā)射星云的顏色和形態(tài)。其次，塵埃的輻射冷卻效應(yīng)在分子云的形成中扮演了關(guān)鍵角色。塵埃顆粒能夠有效地輻射其吸收的能量，特別是將氣體中高于室溫的能量（如振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)）轉(zhuǎn)移到冷光子，從而顯著降低氣體溫度。這種冷卻作用遠(yuǎn)比氣體自身的輻射冷卻更有效，使得氣體溫度可以降至幾十甚至幾開(kāi)爾文，遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)。這使得星際分子（如H?）得以穩(wěn)定存在并大量形成，因?yàn)樵S多分子在室溫下是不穩(wěn)定的。冷卻還使得氣體更容易在引力作用下坍縮。第三，塵埃顆粒作為“引力種子”增強(qiáng)了局部引力。雖然單個(gè)塵埃顆粒質(zhì)量極小，但宇宙中塵埃數(shù)量龐大，其累積的質(zhì)量和巨大的比表面積使得它們能夠有效地吸附氣體分子，形成塵埃-氣體復(fù)合體。這些復(fù)合體比純氣體密度更高，并且由于塵埃的冷卻作用而更加致密。這相當(dāng)于在星云中播撒了無(wú)數(shù)的微弱“引力錨點(diǎn)”，使得局部引力不穩(wěn)定性的判據(jù)更容易被滿足，氣體更容易在塵埃集中的區(qū)域發(fā)生坍縮，形成密度更高的核心區(qū)域，這是恒星形成的起點(diǎn)。第四，星際塵埃表面還是許多星際化學(xué)反應(yīng)的催化劑。宇宙空間中的化學(xué)反應(yīng)通常需要催化劑來(lái)降低活化能。塵埃顆粒表面（特別是水冰覆蓋的表面）為氣體分子（如H、C、N、O等）和分子（如H?O、CO）之間的化學(xué)反應(yīng)提供了活躍的場(chǎng)所，促進(jìn)了復(fù)雜有機(jī)分子乃至生命所需前體分子的合成。最后，在恒星形成的早期階段，新形成的原恒星吹出的風(fēng)或其周?chē)纬傻脑阈潜P(pán)主要由塵埃和氣體組成。塵埃