2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——星際塵埃層與宇宙微粒云渺考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在可見光波段，星際塵埃對星光的主要影響是？A.反射B.散射C.吸收D.透射2.下列哪種星際氣體成分在星際介質(zhì)中含量最為豐富？A.氫原子(HI)B.氫分子(H?)C.氦原子(HeI)D.重元素離子3.“星際reddening”現(xiàn)象主要是由什么引起的？A.星際分子的發(fā)射線B.星際氣體對光的吸收C.星際塵埃對星光的選擇性散射D.恒星內(nèi)部能量傳遞4.下列哪項觀測波段對探測星際塵埃最為有效？A.X射線B.紫外線C.紅外線D.無線電波5.巨分子云（GiantMolecularClouds,GMCs）的主要特征是？A.密度極低，溫度極高B.密度中等，含有少量分子C.密度極高，溫度相對較低，是恒星主要形成場所D.分布稀疏，主要成分是離子6.星際塵埃的化學(xué)成分中，以下哪種元素或化合物被認為含量最高？A.氧化硅(SiO?)B.碳粒（類似金剛石或石墨）C.氫氣(H?)D.氮氣(N?)7.導(dǎo)致星際氣體冷卻并形成分子云的主要機制是？A.恒星輻射加熱B.星際塵埃的散射C.氫分子形成釋放能量D.宇宙膨脹8.以下哪種天文現(xiàn)象的觀測證據(jù)強烈支持了星際塵埃的存在？A.宇宙微波背景輻射B.宇宙大尺度結(jié)構(gòu)C.恒星視向速度的“紅移”或“藍移”D.仙女座星系中某些區(qū)域的星光被異?！皉eddened”9.“暗云”（DarkClouds）通常指的是？A.發(fā)射星云B.反射星云C.不發(fā)出可見光且被星際塵埃大量遮擋的分子云D.由超新星爆發(fā)形成的膨脹氣體殼10.射電天文觀測中，星際塵埃產(chǎn)生的“自由電子-自由程”效應(yīng)主要影響？A.可見光成像質(zhì)量B.射電信號的強度和偏振C.紅外光譜的吸收特征D.恒星的光譜類型二、填空題（每空1分，共15分）1.星際塵埃的主要成分被認為是碳和硅的________或________，以及一些金屬氧化物。2.星際介質(zhì)的主要成分是________和________，其中氫約占________，氦約占________。3.星際塵埃對來自后方的星光產(chǎn)生________散射，導(dǎo)致天空背景呈現(xiàn)________色。4.分子云通常需要非常低的溫度（約________K）和較高的密度才能形成和維持。5.哈勃太空望遠鏡主要工作在________和________波段，而詹姆斯·韋伯太空望遠鏡則專注于________波段，以更好地探測星際塵埃。6.星際塵埃的________效應(yīng)使其能夠吸收可見光，并將能量傳遞給星際氣體，使其升溫。7.星際塵埃的________效應(yīng)導(dǎo)致來自遙遠恒星的光譜向長波方向偏移（紅移），表現(xiàn)為星光顏色變紅。8.________是一種由星際氣體和塵埃組成的、部分或完全遮擋背景光源的云狀天體。9.________是宇宙中最豐富的分子，對星際化學(xué)演化至關(guān)重要。10.________現(xiàn)象是指宇宙射線與星際氣體相互作用產(chǎn)生的次級粒子（如正電子、中微子）。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.星際消光（InterstellarExtinction）2.紅外吸收特征（InfraredAbsorptionFeatures）3.星云（Nebula）4.恒星形成區(qū)（StarFormationRegion）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述星際塵埃的幾種主要形成理論。2.解釋為什么紅外線觀測對于研究星際塵埃特別重要。3.比較星際氣體和星際塵埃在宇宙中的空間分布有何不同。4.簡述分子云從形成到孕育恒星大致經(jīng)歷的過程。五、論述題（10分）論述星際塵埃在恒星和行星形成過程中的關(guān)鍵作用，并結(jié)合觀測事實說明。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.C4.C5.C6.B7.C8.D9.C10.B二、填空題1.硅酸鹽；碳粒2.氣體；塵埃；75%；25%3.散射；暗藍4.10-305.可見光；紫外；紅外6.熱輻射7.紅化8.暗云9.氫分子(H?)10.貴旋三、名詞解釋1.星際消光（InterstellarExtinction）：指星際塵埃和氣體吸收并散射了通過它們的星光，導(dǎo)致星光強度減弱和光譜發(fā)生變化的現(xiàn)象，包括向長波方向的偏移（紅化）。2.紅外吸收特征（InfraredAbsorptionFeatures）：星際塵埃在紅外波段對特定波長的輻射有強烈的吸收，這些吸收特征（如3.1μm水合物帶、11μm硅酸鹽帶）可以提供關(guān)于塵埃成分、溫度和形狀的信息。3.星云（Nebula）：指宇宙空間中由氣體（主要是氫和氦）、塵埃以及少量其他物質(zhì)組成的云狀或彌散狀天體，因顏色或亮度不同而呈現(xiàn)多種形態(tài)。4.恒星形成區(qū)（StarFormationRegion）：指星際介質(zhì)中密度、溫度和分子含量等條件達到足以引發(fā)引力坍縮，最終形成恒星的區(qū)域，通常位于巨分子云內(nèi)部或邊緣。四、簡答題1.簡述星際塵埃的幾種主要形成理論。*恒星風(fēng)理論：A型巨星和超巨星強大的恒星風(fēng)將表面物質(zhì)吹入空間，其中較重的元素和化合物凝聚成塵埃顆粒。*超新星爆發(fā)理論：超新星爆發(fā)的沖擊波將富含重元素的恒星物質(zhì)拋灑到星際空間，其中部分物質(zhì)可以形成塵埃核。*行星形成殘留理論：部分早期形成的行星或小行星碎裂，其殘骸散布在星際空間，形成塵埃。*氣體凝聚理論：星際氣體中的分子（如碳分子、硅酸鹽前體）在特定條件下（如冷卻、輻射作用）直接凝聚成微小顆粒。2.解釋為什么紅外線觀測對于研究星際塵埃特別重要。*星際塵埃對可見光和紫外光有強烈的吸收和散射，導(dǎo)致星光被大量削弱和reddened。然而，塵埃的某些成分（如碳粒、水合物、硅酸鹽）在紅外波段有特定的吸收特征（“紅外窗口”），特別是在1-5μm和8-13μm波段。*這些紅外吸收特征允許天文學(xué)家探測到被可見光遮擋的隱藏天體（如分子云、恒星形成區(qū)），并反推塵埃的存在、數(shù)量、成分、溫度和形狀等性質(zhì)。*紅外輻射也更容易穿透塵埃層，使得研究塵埃背后的結(jié)構(gòu)和更遙遠的天體成為可能。3.比較星際氣體和星際塵埃在宇宙中的空間分布有何不同。*星際氣體：主要以氫和氦為主，分布相對廣泛，但密度差異巨大。大部分氣體存在于密度極低的稀薄區(qū)域（熱氣體），少量集中在巨分子云（冷、稠密氣體）和星周盤等區(qū)域。*星際塵埃：通常與星際氣體緊密關(guān)聯(lián)，尤其是在分子云中。其分布比氣體更不均勻，往往集中在氣體密度較高的區(qū)域，并在某些地方形成明顯的塵?！敖z”或“斑塊”。塵埃的分布也受到恒星輻射、宇宙射線和磁場等因素的顯著影響。4.簡述分子云從形成到孕育恒星大致經(jīng)歷的過程。*形成：大尺度星際氣體云在引力、密度波、磁場或外部擾動（如超新星沖擊波）作用下開始坍縮，冷卻和收縮形成密度更高的區(qū)域，即分子云。*集結(jié)與核心形成：分子云內(nèi)部密度繼續(xù)增加，部分區(qū)域形成密度極高的“星云核心”（DarkCore）。在核心內(nèi)部，引力主導(dǎo)，物質(zhì)繼續(xù)向中心坍縮，旋轉(zhuǎn)速度因角動量守恒而加快。*原恒星形成：當(dāng)核心中心密度和溫度足夠高時，氣體開始被壓縮成極度致密和熾熱的“原恒星核”，周圍形成旋轉(zhuǎn)的吸積盤。*恒星誕生：隨著持續(xù)吸積物質(zhì)，原恒星核溫度和壓力不斷升高，最終在核心點燃核聚變反應(yīng)（主要是氫聚變），一顆新的恒星便正式誕生了。剩余的吸積盤物質(zhì)可能形成行星系統(tǒng)。五、論述題論述星際塵埃在恒星和行星形成過程中的關(guān)鍵作用，并結(jié)合觀測事實說明。星際塵埃在恒星和行星的形成過程中扮演著至關(guān)重要的角色。首先，塵埃是恒星形成的前體物質(zhì)和主要催化劑。宇宙中絕大部分物質(zhì)是氣體（氫和氦），但幾乎所有的恒星和行星都含有大量的固體物質(zhì)，這些固體物質(zhì)主要就是星際塵埃。塵埃顆粒（通常小于微米大?。闅怏w提供了引力凝聚的“種子”。在分子云中，塵埃表面可以吸附氣體分子，特別是氫分子（H?），顯著降低了H?的解離能，促進了分子云的冷卻和收縮。沒有塵埃，星際氣體很難直接聚集成密度足夠高的恒星。觀測上，我們在最冷的巨分子云中探測到了大量的塵埃發(fā)射（如24μm輻射），其塵埃密度遠超單純由氣體引力所能維持的數(shù)值，這直接證明了塵埃在維持云的穩(wěn)定性和引力坍縮中的關(guān)鍵作用。其次，塵埃在恒星形成過程中起著關(guān)鍵的物理和化學(xué)作用。塵埃的存在顯著影響著分子云的冷卻機制。塵?？梢愿咝У匚者h紅外輻射并重新輻射出中紅外輻射，這個過程對于將分子云內(nèi)部從幾百度冷卻到幾十分貝的低溫至關(guān)重要，使得引力坍縮得以發(fā)生。此外，塵埃表面是星際化學(xué)合成的重要場所。許多復(fù)雜的有機分子（如氨基酸的前體）被認為是在塵埃顆粒表面通過氣體與表面的化學(xué)反應(yīng)形成的。這些“星際分子”隨后被吸積到原恒星盤中，為后來的生命起源提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。再者，塵埃是行星系統(tǒng)形成的主要構(gòu)建模塊。恒星形成過程中形成的原恒星盤，其大部分質(zhì)量是由塵埃構(gòu)成的吸積盤提供的。塵埃顆粒通過相互碰撞、粘附和聚集體成長，最終形成較大的巖石塊（星子），這些星子進一步吸積氣體，最終形成了行星、小行星和彗星等天體。觀測上，我們對許多年輕恒星周圍的原行星盤進行了成像和光譜觀測，普遍探測到了塵埃環(huán)的存在，有時甚至觀測到了盤中的塵埃顆粒正