2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——星系云氣體云雨及行星形成考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪種星系類型主要由老年恒星組成，且通常呈橢圓形？A.旋渦星系B.橢圓星系C.不規(guī)則星系D.螺旋星系2.星系旋轉(zhuǎn)曲線是指星系中？A.不同亮度恒星的分布B.不同顏色恒星的分布C.恒星距離星系中心的距離與其旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系D.恒星年齡與星系年齡的關(guān)系3.下列哪種天體被認(rèn)為是構(gòu)成星際云的主要成分？A.恒星B.行星C.氣體（主要是氫和氦）D.星系團(tuán)4.分子云的主要區(qū)域在哪里？A.星系的核球區(qū)域B.星系的旋臂區(qū)域C.星系的暗物質(zhì)暈區(qū)域D.星系盤的邊緣區(qū)域5.下列哪種過程是星際云坍縮形成恒星的主要原因？A.恒星風(fēng)的作用B.紫外輻射的加熱C.星際塵埃的碰撞D.自引力作用6.HII區(qū)是指？A.恒星形成區(qū)B.被星際塵埃遮蔽的暗云C.被電離的氫氣云D.恒星死亡后的殘骸7.星際塵埃顆粒對星光的主要作用是？A.吸收星光B.散射星光C.產(chǎn)生星光D.阻擋星光8.下列哪種天體被認(rèn)為是由原行星盤中的物質(zhì)吸積形成的？A.恒星B.行星C.衛(wèi)星D.小行星9.類地行星主要是由什么物質(zhì)構(gòu)成的？A.氣態(tài)物質(zhì)B.冰和水C.巖石和金屬D.恒星風(fēng)物質(zhì)10.行星系統(tǒng)形成理論中，星云假說認(rèn)為太陽系是如何形成的？A.由一顆超新星爆發(fā)形成B.由兩個(gè)星系碰撞形成C.由一個(gè)巨大的星際云在自身引力作用下坍縮形成D.由一個(gè)流浪行星進(jìn)入太陽系形成二、填空題1.旋渦星系通常具有明顯的__________結(jié)構(gòu)和旋臂。2.星系核球通常包含大量的__________恒星。3.星際介質(zhì)主要由__________和__________組成。4.分子云中的主要分子是__________。5.恒星形成區(qū)通常位于__________云中。6.紫外輻射可以電離星際云中的__________原子，形成HII區(qū)。7.星際塵埃顆粒的大小通常在__________微米范圍內(nèi)。8.原行星盤是在恒星形成的__________階段形成的。9.行星形成過程中，較小的塵埃顆?？梢酝ㄟ^__________過程逐漸增長。10.太陽系中的類地行星包括__________、__________、__________和__________。三、簡答題1.簡述旋渦星系、橢圓星系和不規(guī)則星系的主要區(qū)別。2.簡述恒星形成區(qū)中氣體和塵埃的作用。3.簡述星際塵埃顆粒對分子形成的影響。4.簡述原行星盤的形成機(jī)制和主要結(jié)構(gòu)。5.簡述類地行星和氣態(tài)巨行星的主要區(qū)別。6.簡述星云假說的主要內(nèi)容。四、計(jì)算題1.假設(shè)一個(gè)星系的質(zhì)量為1×10^11個(gè)太陽質(zhì)量，星系半徑為50千光年。根據(jù)星系旋轉(zhuǎn)曲線公式v(r)=sqrt(GM(r)/r)，計(jì)算星系在距離中心25千光年處的旋轉(zhuǎn)速度。(G=6.67430×10^-11m^3kg^-1s^-2，1光年=9.46073×10^15m)2.假設(shè)一個(gè)分子云的密度為100cm^-3，溫度為10K，體積為1000立方光年。估算該分子云的質(zhì)量。(氫原子質(zhì)量為1.67×10^-27kg，1光年=9.46073×10^15m，氣體主要成分是氫)五、論述題論述星際云的演化過程，包括主要的物理過程和階段，并說明每個(gè)階段的特點(diǎn)。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.B5.D6.C7.B8.B9.C10.C二、填空題1.盤狀2.老年3.氣體，塵埃4.氫分子(H?)5.恒星形成區(qū)6.氫7.0.1-108.早期9.集聚10.地球，金星，火星，木星三、簡答題1.解析思路：區(qū)分三種星系的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和組成。*旋渦星系：具有明顯的盤狀結(jié)構(gòu)，旋臂纏繞，主要由年輕恒星和氣體塵埃組成。*橢圓星系：呈橢圓形，沒有明顯的結(jié)構(gòu)，主要由老年恒星組成，氣體塵埃含量低。*不規(guī)則星系：形狀不規(guī)則，沒有明顯的結(jié)構(gòu)，通常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，包含年輕和老年恒星，氣體塵埃含量高。2.解析思路：說明氣體提供物質(zhì)和壓力，塵埃提供凝結(jié)核心。*氣體：星際云中的氣體是形成恒星的主要物質(zhì)來源，提供形成原恒星所需的質(zhì)量。同時(shí)，氣體的壓力也起到支撐云體，防止其坍縮的作用。*塵埃：星際塵埃顆粒作為凝結(jié)核，可以吸附氣體分子，降低氣體分子的動(dòng)能，促進(jìn)氣體凝結(jié)，是恒星和行星形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。3.解析思路：說明塵埃如何屏蔽紫外輻射，提供化學(xué)反應(yīng)表面。*屏蔽紫外輻射：星際塵埃顆?？梢晕蘸蜕⑸渥贤廨椛洌Ｗo(hù)分子云內(nèi)部的分子不被電離，使分子得以穩(wěn)定存在。這是分子云形成的關(guān)鍵條件。*提供化學(xué)反應(yīng)表面：塵埃顆粒表面可以提供化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場所，促進(jìn)星際介質(zhì)中的各種化學(xué)反應(yīng)，例如形成復(fù)雜的有機(jī)分子。4.解析思路：描述原行星盤的形成過程和結(jié)構(gòu)特征。*形成機(jī)制：當(dāng)分子云在自身引力作用下坍縮形成原恒星時(shí)，部分物質(zhì)會(huì)被拋射到原恒星周圍，并在離心力的作用下形成旋轉(zhuǎn)的盤狀結(jié)構(gòu)，即原行星盤。*主要結(jié)構(gòu)：原行星盤通常具有一個(gè)中心的原恒星，盤內(nèi)物質(zhì)按照旋轉(zhuǎn)曲線規(guī)律運(yùn)動(dòng)。盤內(nèi)溫度和密度隨距離中心遠(yuǎn)近而變化，形成不同的區(qū)域，例如內(nèi)層的炎熱區(qū)域、外層的寒冷區(qū)域。在寒冷區(qū)域，水冰等物質(zhì)可以穩(wěn)定存在。5.解析思路：區(qū)分類地行星和氣態(tài)巨行星的物質(zhì)組成、大小、密度和形成位置。*類地行星：主要由巖石和金屬構(gòu)成，密度較大，體積較小，通常位于靠近恒星的區(qū)域，溫度較高，無法保留易揮發(fā)性物質(zhì)。*氣態(tài)巨行星：主要由氫、氦等氣體構(gòu)成，密度較小，體積較大，通常位于遠(yuǎn)離恒星的區(qū)域，溫度較低，可以保留易揮發(fā)性物質(zhì)。6.解析思路：概述星云假說的主要內(nèi)容。*主要內(nèi)容：星云假說認(rèn)為，太陽系是由一個(gè)巨大的星際云在自身引力作用下坍縮形成的。在坍縮過程中，星際云中的物質(zhì)開始旋轉(zhuǎn)，并逐漸形成原行星盤。原行星盤中的物質(zhì)通過吸積和碰撞過程，逐漸形成行星、衛(wèi)星、小行星等天體。四、計(jì)算題1.解析思路：使用旋轉(zhuǎn)曲線公式計(jì)算。*v(r)=sqrt(GM(r)/r)*M(r)=M*(r/R)2(假設(shè)質(zhì)量隨半徑二次方分布)*v(r)=sqrt(GM*r/R2/r)=sqrt(GM/R2)*sqrt(r/R)=v(0)*sqrt(r/R)*v(25kly)=v(0)*sqrt(25/50)=v(0)*sqrt(0.5)=0.707*v(0)*由于題目未給出v(0)，無法計(jì)算具體數(shù)值，但可以表示為0.707倍于星系中心的旋轉(zhuǎn)速度。2.解析思路：使用公式n*V*m_H計(jì)算質(zhì)量。*n=100cm^-3=100*10^6m^-3*V=1000ly^3=1000*(9.46*10^15m)^3=8.53*10^24m^3*m_H=1.67*10^-27kg*M=n*V*m_H=100*10^6m^-3*8.53*10^24m^3*1.67*10^-27kg=1.43*10^5M_sun五、論述題解析思路：按照星際云的不同階段進(jìn)行論述，包括物理過程和特點(diǎn)。1.巨分子云階段：這是星際云演化的初始階段。巨分子云通常體積龐大，密度較低，溫度較冷。此時(shí)，云體主要受到外部擾動(dòng)（如鄰近星系的引力擾動(dòng)、超新星爆發(fā)的沖擊波等）的影響。2.稠密核心階段：在自身引力作用下，巨分子云內(nèi)部密度較高的區(qū)域開始收縮，形成稠密核心。這些核心的密度和溫度繼續(xù)升高，逐漸成為分子云。3.分子云階段：分子云是星際云演化的主要階段。分子云的密度較高，溫度較低，主要由氫分子組成。在分子云內(nèi)部，氣體和塵埃繼續(xù)收縮，形成原恒星。