2025年大學(xué)《天文學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——天文學(xué)中的射電干涉觀測(cè)技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.射電干涉儀通過(guò)測(cè)量什么來(lái)探測(cè)天體？A.信號(hào)強(qiáng)度B.信號(hào)頻率C.信號(hào)相位差D.信號(hào)偏振2.基線長(zhǎng)度是指？A.單個(gè)天線的大小B.兩個(gè)天線之間的距離C.天線陣列的覆蓋范圍D.觀測(cè)目標(biāo)的角距離3.射電干涉儀的角分辨率主要取決于？A.天線直徑B.基線長(zhǎng)度C.信號(hào)頻率D.觀測(cè)時(shí)間4.以下哪種射電望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)崿F(xiàn)全天覆蓋？A.單天線望遠(yuǎn)鏡B.干涉陣列C.綜合孔徑望遠(yuǎn)鏡D.調(diào)制望遠(yuǎn)鏡5.傅里葉變換在射電干涉數(shù)據(jù)處理中的作用是？A.降低噪聲B.放大信號(hào)C.重構(gòu)圖像D.校正相位6.射電干涉儀的“自校準(zhǔn)”技術(shù)主要用于解決什么問(wèn)題？A.天線指向誤差B.頻率偏差C.信號(hào)丟失D.相位噪聲7.VLBI技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是什么？A.高時(shí)間分辨率B.高空間分辨率C.全天覆蓋D.操作簡(jiǎn)單8.射電干涉儀的“uv平面”指的是？A.天空坐標(biāo)系B.地理坐標(biāo)系C.基線向量在uv座標(biāo)系中的投影D.觀測(cè)目標(biāo)的位置9.“自適應(yīng)光學(xué)”技術(shù)在射電干涉觀測(cè)中有什么應(yīng)用？A.提高角分辨率B.擴(kuò)大觀測(cè)帶寬C.增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度D.改善信噪比10.射電干涉測(cè)量得到的是？A.目標(biāo)的亮度圖B.目標(biāo)的譜線圖C.目標(biāo)的空間分布圖D.目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡二、填空題（每空1分，共15分）1.射電干涉儀通過(guò)______和______兩個(gè)天線單元來(lái)分割波前。2.基線向量的長(zhǎng)度和方向決定了干涉條紋的______和______。3.射電干涉儀的視場(chǎng)是有限的，其大小與______和______有關(guān)。4.相關(guān)器是射電干涉儀中用于測(cè)量______的設(shè)備。5.射電干涉圖像的分辨率通常用______來(lái)衡量。6.射電干涉測(cè)量得到的圖像是______圖像。7.VLBI技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)______的角分辨率。8.數(shù)字射電干涉測(cè)量技術(shù)主要利用______來(lái)提高觀測(cè)效率和數(shù)據(jù)處理能力。9.射電干涉儀需要進(jìn)行______和______來(lái)消除系統(tǒng)誤差。10.射電干涉觀測(cè)技術(shù)在______、______和______等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述射電干涉儀的基本工作原理。2.簡(jiǎn)述射電望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)缺點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述射電干涉圖像的重構(gòu)過(guò)程。4.簡(jiǎn)述射電干涉觀測(cè)技術(shù)在天體測(cè)量中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.假設(shè)射電望遠(yuǎn)鏡的工作頻率為1GHz，使用的天線直徑為25米，計(jì)算其理論上的角分辨率（以弧秒為單位）。2.假設(shè)兩個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡之間的基線長(zhǎng)度為1000公里，觀測(cè)頻率為1GHz，計(jì)算其能夠分辨的最小角距離（以弧秒為單位）。五、論述題（15分）論述射電干涉觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)未來(lái)天文學(xué)研究可能產(chǎn)生的影響。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.C6.A7.B8.C9.A10.A二、填空題1.兩個(gè)天線單元2.相位差，空間頻率3.基線長(zhǎng)度，望遠(yuǎn)鏡直徑4.相位差5.角分辨率6.亮度7.毫角秒級(jí)8.數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)9.校準(zhǔn)，自校準(zhǔn)10.天體測(cè)量，射電天文學(xué)，宇宙學(xué)三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：描述波前分割、相位差測(cè)量、干涉條紋形成、圖像重建的基本過(guò)程。答案：射電干涉儀通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)天線單元分割來(lái)自天體的波前，測(cè)量不同天線接收到的信號(hào)之間的相位差。這些相位差信息經(jīng)過(guò)處理，可以重構(gòu)出天體的亮度圖?；具^(guò)程包括：波前分割、相位測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸、相關(guān)處理、圖像重建。2.解析思路：從空間分辨率、角分辨率、觀測(cè)波段、數(shù)據(jù)處理能力等方面比較單天線和干涉陣列的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：?jiǎn)翁炀€望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但空間分辨率有限，通常只能達(dá)到天線孔徑的衍射極限。干涉陣列通過(guò)組合多個(gè)天線，可以實(shí)現(xiàn)更高的角分辨率，能夠探測(cè)更精細(xì)的天體結(jié)構(gòu)，但系統(tǒng)復(fù)雜度更高，成本也更大。3.解析思路：描述從干涉測(cè)量數(shù)據(jù)到最終圖像的數(shù)學(xué)處理過(guò)程，主要涉及傅里葉變換。答案：射電干涉圖像的重構(gòu)過(guò)程主要利用傅里葉變換。干涉測(cè)量得到的是基線向量（u,v）空間上的傅里葉變換對(duì)，即天空亮度在頻率空間中的分布。通過(guò)對(duì)（u,v）數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉逆變換，可以得到天體的亮度圖像。4.解析思路：結(jié)合射電干涉測(cè)量的原理，說(shuō)明其在天體測(cè)量中的應(yīng)用，例如確定天體位置、測(cè)量天體運(yùn)動(dòng)等。答案：射電干涉儀可以精確測(cè)量天體的角位置，通過(guò)測(cè)量不同基線長(zhǎng)度組合下的相位差，可以確定天體在天空中的坐標(biāo)。此外，射電干涉還可以測(cè)量天體的角速度和ProperMotion，為天體力學(xué)研究和宇宙學(xué)觀測(cè)提供重要數(shù)據(jù)。四、計(jì)算題1.解析思路：使用角分辨率公式θ≈1.22*λ/D，其中λ是波長(zhǎng)，D是天線直徑。答案：波長(zhǎng)λ=c/f=3e8m/s/1e9Hz=0.3m。角分辨率θ≈1.22*0.3m/25m≈0.01488弧度。轉(zhuǎn)換為弧秒：θ≈0.01488弧度*(180/π)*(3600/1)≈29.3角秒。2.解析思路：使用角分辨率公式θ≈λ/B，其中λ是波長(zhǎng)，B是基線長(zhǎng)度。答案：基線長(zhǎng)度B=1000km=1e6m。波長(zhǎng)λ=c/f=3e8m/s/1e9Hz=0.3m。最小角距離θ≈0.3m/1e6m≈3e-7弧度。轉(zhuǎn)換為弧秒：θ≈3e-7弧度*(180/π)*(3600/1)≈0.6角秒。五、論述題解析思路：從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（更大口徑、更多天線、更高頻率、數(shù)字化、智能化）和未來(lái)天文學(xué)研究（更深入的天體物理研究、宇宙學(xué)探索、與其他觀測(cè)手段結(jié)合）兩方面進(jìn)行論述。答案：射電干涉觀測(cè)技術(shù)正朝著更大口徑、更多天線、更高頻率、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。未來(lái)將建造更大規(guī)模的射電望遠(yuǎn)鏡陣列，例如平方公里陣列（SKA），這將極大地提高射電干涉的角分辨率和靈敏度，使我們能夠觀測(cè)到更遙遠(yuǎn)、更暗弱的天體。更高頻率的觀測(cè)可以獲得更精細(xì)的天體結(jié)構(gòu)和更高分辨率的譜線信息。數(shù)字化和智能化技術(shù)將進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)處理效率和觀測(cè)自動(dòng)化水平。這些發(fā)展趨勢(shì)將推動(dòng)射電天文學(xué)在多個(gè)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。在基礎(chǔ)天體物理研究中，射電干