2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——星際物質(zhì)的微菲液動(dòng)力學(xué)分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在微菲液動(dòng)力學(xué)中，描述流體密度和時(shí)間關(guān)系的方程是？A.動(dòng)量方程B.能量方程C.連續(xù)性方程D.狀態(tài)方程2.以下哪個(gè)物理量不屬于微菲液動(dòng)力學(xué)的基本變量？A.密度B.速度C.溫度D.化學(xué)成分3.當(dāng)微菲液與固體邊界接觸時(shí)，通常采用的邊界條件是？A.自由表面邊界條件B.等溫邊界條件C.無滑移邊界條件D.等壓邊界條件4.在星際云的坍縮過程中，微菲液動(dòng)力學(xué)主要描述的是什么現(xiàn)象？A.星際云的擴(kuò)散B.星際云的旋轉(zhuǎn)C.星際云的引力坍縮D.星際云的電磁輻射5.以下哪種方法不適合用于求解復(fù)雜的微菲液動(dòng)力學(xué)問題？A.線性化方法B.數(shù)值模擬方法C.解析解法D.近似解法二、填空題1.微菲液動(dòng)力學(xué)的基本方程組通常包括______個(gè)方程。2.在微菲液動(dòng)力學(xué)中，表示流體粘性系數(shù)的物理量是______。3.星際物質(zhì)的主要成分是______和______。4.星周盤的形成通常與______的形成密切相關(guān)。5.恒星風(fēng)對(duì)星際物質(zhì)的主要影響是______。三、計(jì)算題1.已知一星際云的密度分布為ρ(r)=ρ?(r/R)2，其中ρ?為中心密度，R為云的半徑。假設(shè)星際云做球?qū)ΨQ的引力坍縮，忽略粘性和輻射損失，試求星際云中心處的引力加速度。2.一塊星際塵埃顆粒在星周盤中運(yùn)動(dòng)，受到引力、氣體拖曳力和離心力的作用。假設(shè)塵埃顆粒的半徑為a，密度為ρ_p，星周盤的密度分布為ρ(r)，角速度為ω(r)，試寫出塵埃顆粒的運(yùn)動(dòng)方程。3.一片星際云的尺度為1pc，密度為100cm?3，溫度為10K。假設(shè)云內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為1μG，試估算云內(nèi)的阿爾文速度和磁場(chǎng)對(duì)云內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)的影響。四、論述題1.討論微菲液動(dòng)力學(xué)在研究恒星形成過程中的作用，并舉例說明其應(yīng)用。2.分析影響星際物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的主要物理因素，并闡述這些因素之間的相互作用。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.C5.A二、填空題1.32.粘性系數(shù)3.氫氣，氦氣4.恒星5.壓縮星際物質(zhì)三、計(jì)算題1.解析：由引力勢(shì)能公式U=-GM(r3)/R3，其中M=(4/3)πR3ρ?為云的總質(zhì)量，G為引力常數(shù)。引力加速度a=-dU/dr=GM/R?=(4/3)πGρ?。答案：a=(4/3)πGρ?2.解析：塵埃顆粒受到的力包括引力F_g=(4/3)πa3ρ_pGM(r)/r2，氣體拖曳力F_d=6πηaρ(r)v(r)，離心力F_c=mω2r。其中M(r)為半徑r內(nèi)云的質(zhì)量，v(r)為氣體速度，ρ(r)為氣體密度，m為塵埃顆粒質(zhì)量，ω(r)為角速度。運(yùn)動(dòng)方程為m(dv/dt)=F_g-F_d+F_c。答案：m(dv/dt)=(4/3)πa3ρ_pGM(r)/r2-6πηaρ(r)v(r)+maω2r3.解析：阿爾文速度v_A=B/√(μ?ρ)，其中B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，μ?為真空磁導(dǎo)率，ρ為流體密度。磁場(chǎng)對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的影響主要體現(xiàn)在對(duì)等離子體的約束和驅(qū)動(dòng)上。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度較大時(shí)，可以有效地約束星際云，阻止其坍縮。答案：v_A=B/√(μ?ρ)，磁場(chǎng)對(duì)等離子體有約束和驅(qū)動(dòng)作用四、論述題1.解析：微菲液動(dòng)力學(xué)可以用來描述星際云的引力坍縮、星周盤的形成和演化等過程。例如，可以利用微菲液動(dòng)力學(xué)模擬星際云在自身引力作用下坍縮形成原恒星的過程，分析星周盤中的物質(zhì)分布和運(yùn)動(dòng)，研究恒星風(fēng)對(duì)星周盤的影響等。答案：略2.解析：影響星際物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的主要物理因素包括引力、氣體拖曳力、離心力、磁場(chǎng)力、輻射壓力等。這些因素之間相