2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——天象觀測與星空測量考試時(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)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪一項(xiàng)不屬于利用天文觀測進(jìn)行的天文物理參數(shù)測定？(A)測定恒星距離(B)測定行星質(zhì)量(C)測定太陽半徑(D)測定地球上兩點(diǎn)間的距離2.在進(jìn)行天體位置測量時(shí)，從觀測者看，天體上中天是指天體經(jīng)過：(A)天球子午圈(B)天赤道(C)觀測者的地平圈(D)黃道3.望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)主要取決于：(A)放大率(B)光學(xué)筒長(C)入瞳直徑（即物鏡或主反射鏡的直徑）(D)對(duì)焦精度4.觀測同一目標(biāo)時(shí)，折射望遠(yuǎn)鏡相比反射望遠(yuǎn)鏡的主要優(yōu)點(diǎn)是：(A)分辨本領(lǐng)更高(B)可見光譜范圍更廣(C)不存在像差問題(D)結(jié)構(gòu)更簡單，成本更低5.下列哪種天象是由于月球運(yùn)行到地球和太陽之間，地球遮擋了太陽射向月球的光所致？(A)日食(B)月食(C)流星雨(D)極光6.若某天體的赤經(jīng)為12h，赤緯為+45°，則該天體位于天球上的：(A)北黃極與南黃極之間，但不在天赤道上(B)天赤道上(C)北黃極上(D)南黃極上7.使用照相機(jī)（如CCD）進(jìn)行天文觀測時(shí)，為了觀測到更暗的天體，通常需要：(A)使用更大口徑的鏡頭(B)延長曝光時(shí)間(C)使用更小的光圈(D)提高相機(jī)的增益8.大氣視寧度對(duì)天文觀測的主要影響是：(A)使天體邊緣模糊(B)增加天體亮度(C)改變天體顏色(D)引起天體位置漂移9.地平坐標(biāo)系中，天體的高度角是指：(A)天體方向與觀測者天頂?shù)膴A角(B)天體方向與觀測者地心的夾角(C)天體方向與觀測者地平面的夾角(D)天體方向與黃道的夾角10.將地平坐標(biāo)（α',δ')轉(zhuǎn)換為赤道坐標(biāo)（α,δ）時(shí)，需要知道的關(guān)鍵參數(shù)是：(A)觀測者的地理緯度φ(B)觀測者的地理經(jīng)度λ(C)當(dāng)天的日期(D)天體的視運(yùn)動(dòng)速度二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.光學(xué)望遠(yuǎn)鏡主要有__________、__________和__________三種基本類型。2.天體上中天時(shí)，該天體的地平坐標(biāo)高度角為__________。3.使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測時(shí)，物鏡（或主鏡）的直徑?jīng)Q定了望遠(yuǎn)鏡的__________能力。4.日全食現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，必須滿足的幾何條件之一是月球位于地球的__________方向，且日、地、月近似在一條直線上。5.赤經(jīng)是用__________來量度的天球坐標(biāo)，取值范圍是__________至__________。6.天文觀測中，大氣折射會(huì)使得天體的視位置相對(duì)于真位置向__________（填“上”或“下”）偏移。7.在進(jìn)行光電光度測量時(shí)，測量目標(biāo)天體的亮度通常需要將其與一個(gè)已知亮度的__________進(jìn)行比較。8.測量天體角距離的一種方法是使用望遠(yuǎn)鏡的__________絲（或__________網(wǎng)）進(jìn)行測量。9.天體的周日視運(yùn)動(dòng)是地球繞__________自轉(zhuǎn)的結(jié)果。10.觀測記錄除了記錄天體位置、時(shí)間等信息外，還應(yīng)包括天氣狀況、觀測者、使用的__________等。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請(qǐng)給出每個(gè)名詞的簡要定義或解釋。）1.視寧度（Seeing）2.赤道坐標(biāo)系統(tǒng)3.角分辨率4.光度測量四、簡答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡要回答下列問題。）1.簡述折射望遠(yuǎn)鏡和反射望遠(yuǎn)鏡各自的主要優(yōu)缺點(diǎn)。2.為什么天文觀測通常選擇在夜晚進(jìn)行？3.解釋地平坐標(biāo)系和赤道坐標(biāo)系各自的優(yōu)點(diǎn)和主要應(yīng)用場景。4.在使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測時(shí)，什么是“調(diào)焦”？為什么調(diào)焦很重要？五、計(jì)算題（每題7分，共21分。請(qǐng)寫出計(jì)算過程和結(jié)果。）1.觀測者在北半球某地（地理緯度φ=40°N），測得某天體在地方平時(shí)15:00時(shí)正好上中天。請(qǐng)計(jì)算該天體的赤緯。2.已知某雙星系統(tǒng)的赤經(jīng)為0h30m00s，赤緯為+20°00'00"。觀測者在某地（緯度φ=35°N）于某日15:00（地方時(shí)）測得該雙星對(duì)的角距離為4arcmin。請(qǐng)計(jì)算該日當(dāng)?shù)睾阈菚r(shí)。3.使用一個(gè)焦距為1000mm的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測，望遠(yuǎn)鏡的放大率是200倍。若觀測者使用了一個(gè)巴洛鏡，其放大率倍數(shù)為2。請(qǐng)計(jì)算該觀測系統(tǒng)的最終放大率是多少？如果望遠(yuǎn)鏡的入瞳直徑為50mm，那么該系統(tǒng)的角分辨率理論值是多少？（假設(shè)人眼極限分辨率約為1arcmin）---試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.B5.B6.A7.B8.A9.C10.A二、填空題1.折射，反射，折反射2.90°3.光學(xué)（或分辨）4.正5.時(shí)角，0h，24h6.上7.標(biāo)準(zhǔn)星（或比較星）8.游標(biāo)，分劃板9.地軸10.儀器三、名詞解釋1.視寧度（Seeing）：指大氣湍流引起的地面觀測儀器視場中星像抖動(dòng)或模糊的程度，是評(píng)價(jià)觀測大氣質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。2.赤道坐標(biāo)系統(tǒng)：以天軸為旋轉(zhuǎn)軸，天球上固定不動(dòng)的兩個(gè)點(diǎn)（北天極和南天極）為極點(diǎn)，天赤道為基準(zhǔn)圈的一種天球坐標(biāo)系統(tǒng)。它用赤經(jīng)和赤緯兩個(gè)量來確定天體的位置。3.角分辨率：指望遠(yuǎn)鏡或觀測儀器能夠區(qū)分開兩個(gè)靠近天體的最小角距離的能力。通常與儀器的光學(xué)元件直徑（如望遠(yuǎn)鏡物鏡直徑）有關(guān)。4.光度測量：利用光電探測器（如CCD、光電倍增管）測量天體亮度的技術(shù)。通過測量天體單位面積、單位時(shí)間、單位波長（或全波段）內(nèi)輻射的能量（或功率），可以確定天體的星等、光度等物理參數(shù)。四、簡答題1.折射望遠(yuǎn)鏡優(yōu)點(diǎn)：成像質(zhì)量好，色差小（尤其使用復(fù)消色差透鏡時(shí)），無需正反射鏡，結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。缺點(diǎn)：存在色差（單透鏡），口徑增大時(shí)成本和體積急劇增加，受限于玻璃材料對(duì)紫光的折射率。反射望遠(yuǎn)鏡優(yōu)點(diǎn)：沒有色差，可以做得非常大（口徑限制主要來自成本和運(yùn)輸），理論上成像質(zhì)量好。缺點(diǎn)：需要定期調(diào)整（反射鏡變形），存在像散和場曲等像差，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要遮光罩。2.夜晚地球表面溫度相對(duì)較低，大氣層上冷下熱的不穩(wěn)定程度減小，大氣湍流（Seeing）減弱，有利于提高天文觀測的分辨率和圖像質(zhì)量。同時(shí)，夜晚天空背景亮度低，更容易觀測到暗弱的天體。3.地平坐標(biāo)系優(yōu)點(diǎn)：與觀測者位置直接相關(guān)，直觀易懂，方便確定天體相對(duì)于地平面的位置（高度角和方位角），常用于日常導(dǎo)航和簡單觀測。主要應(yīng)用于地面觀測。赤道坐標(biāo)系優(yōu)點(diǎn)：天體赤經(jīng)基本不變，便于研究和記錄天體的長期運(yùn)動(dòng)，是небеснаямеханика和天體測量學(xué)的基本坐標(biāo)系。缺點(diǎn)：隨觀測者緯度變化，位置表示不直觀。主要應(yīng)用于天體測量和天體力學(xué)。4.調(diào)焦是指調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的物鏡或反射鏡的位置，使目標(biāo)天體的像清晰地成像在望遠(yuǎn)鏡的焦平面上（對(duì)于目視觀測是像面，對(duì)于成像設(shè)備是探測器表面）。調(diào)焦很重要，因?yàn)橹挥姓{(diào)焦準(zhǔn)確，才能獲得最清晰、對(duì)比度最高的圖像，便于觀測、測量和分析天體細(xì)節(jié)。如果調(diào)焦不準(zhǔn)，圖像會(huì)模糊，甚至無法看清目標(biāo)。五、計(jì)算題1.解：天體上中天時(shí)，其高度角h=90°-|φ|。此時(shí)，天體位于當(dāng)?shù)氐淖游缛ι?。已知天體上中天地方時(shí)為15:00，說明該天體在當(dāng)?shù)貢r(shí)間15:00過天頂。根據(jù)地方時(shí)與恒星時(shí)的關(guān)系，15:00地方時(shí)對(duì)應(yīng)的恒星時(shí)ST=15:00+Δt（其中Δt為當(dāng)?shù)卣嫣枙r(shí)與地方平時(shí)之差，對(duì)于計(jì)算通常簡化處理，或題目已隱含地方平時(shí)即地方恒星時(shí)）。但更準(zhǔn)確的處理是，當(dāng)天體上中天時(shí)，其赤經(jīng)γ等于當(dāng)?shù)睾阈菚r(shí)。設(shè)該天體赤經(jīng)為γ，觀測地緯度為φ=40°N。赤緯δ=arcsin(sinγ*sinφ)。由于天體上中天時(shí)，γ就是當(dāng)時(shí)的恒星時(shí)（以小時(shí)為單位，需轉(zhuǎn)換為弧度制計(jì)算）。但題目未給Δt，通常此類題目假設(shè)地方平時(shí)即地方恒星時(shí)，或暗示γ接近15h。為簡化，假設(shè)γ≈15h*15°/h=225°。sinδ=sin225°*sin40°=(-√2/2)*sin40°≈-0.7071*0.6428≈-0.4548δ≈arcsin(-0.4548)≈-27.0°（注：若按嚴(yán)格天文計(jì)算，需考慮時(shí)差和歲差等，此處為簡化模型。通常題目會(huì)給出更明確的條件。若按sinδ=sin(15h)sin(40°)，則δ=arcsin(sin(15h)sin(40°)。）答案：赤緯約為-27.0°。2.解：已知雙星赤經(jīng)α=0h30m00s=0.5°，赤緯δ=+20°00'00"=+20°。觀測地緯度φ=35°N，觀測時(shí)間T=15:00（地方時(shí)）。觀測到的角距離d=4arcmin=4/60°=1/15°。恒星時(shí)ST=α+Δα。Δα是由于地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致天赤道相對(duì)于地方子午圈轉(zhuǎn)過的角度。在觀測瞬間，地方子午圈的赤經(jīng)等于當(dāng)?shù)睾阈菚r(shí)。地方子午圈的赤經(jīng)=0h30m00s+（觀測地經(jīng)度λ的余角的影響，通常題目簡化，或假設(shè)λ=0）。這里簡化處理，認(rèn)為地方時(shí)15:00對(duì)應(yīng)的地方恒星時(shí)ST≈0h30m00s+（15:00-0h）*15°/h=0h30m00s+225°=6h30m00s。觀測者看到的角距離是雙星對(duì)的視位置差Δα'=ST-α=6h30m00s-0h30m00s=6h00m00s=90°。實(shí)際角距離d=1/15°。根據(jù)小角公式，地球自轉(zhuǎn)角速度ω_earth≈15°/h。觀測時(shí)間Δt=15:00-15:00=0h（假設(shè)觀測時(shí)間即為地方平時(shí)）。雙星實(shí)際角距離d=ω_earth*Δt。但題目給出的是觀測到的角距離d'=4arcmin，這通常考慮了地球自轉(zhuǎn)和大氣折射的綜合影響。更準(zhǔn)確的模型是d'≈d+大氣折射影響。忽略折射，題目可能簡化為觀測到的角距離即為d'。若需計(jì)算Δt，則Δt=d'/ω_earth=(4/60°)/(15°/h)=4/900h=4/15h=16min。恒星時(shí)ST=α+Δt=0h30m00s+16min=0h46m00s。答案：當(dāng)?shù)睾阈菚r(shí)約為0h46m00s。（注：此計(jì)算基于簡化模型，實(shí)際大氣折射等因素未考慮。）3.解：望遠(yuǎn)鏡焦距f=1000mm，目鏡放大率M_eyepiece=200倍，巴洛鏡放大率M_barlow=2倍。望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的總放大率M=M_eyepiece*M_barlow=200*2=400倍。望遠(yuǎn)鏡入瞳直徑D=50mm。理論角分辨率θ=1.22*λ/D。通常取可