2025年大学《天文学》专业题库- 天象观测与星空测量

2025年大学《天文学》专业题库——天象观测与星空测量考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内。）1.下列哪一项不属于利用天文观测进行的天文物理参数测定？(A)测定恒星距离(B)测定行星质量(C)测定太阳半径(D)测定地球上两点间的距离2.在进行天体位置测量时，从观测者看，天体上中天是指天体经过：(A)天球子午圈(B)天赤道(C)观测者的地平圈(D)黄道3.望远镜的分辨本领主要取决于：(A)放大率(B)光学筒长(C)入瞳直径（即物镜或主反射镜的直径）(D)对焦精度4.观测同一目标时，折射望远镜相比反射望远镜的主要优点是：(A)分辨本领更高(B)可见光谱范围更广(C)不存在像差问题(D)结构更简单，成本更低5.下列哪种天象是由于月球运行到地球和太阳之间，地球遮挡了太阳射向月球的光所致？(A)日食(B)月食(C)流星雨(D)极光6.若某天体的赤经为12h，赤纬为+45°，则该天体位于天球上的：(A)北黄极与南黄极之间，但不在天赤道上(B)天赤道上(C)北黄极上(D)南黄极上7.使用照相机（如CCD）进行天文观测时，为了观测到更暗的天体，通常需要：(A)使用更大口径的镜头(B)延长曝光时间(C)使用更小的光圈(D)提高相机的增益8.大气视宁度对天文观测的主要影响是：(A)使天体边缘模糊(B)增加天体亮度(C)改变天体颜色(D)引起天体位置漂移9.地平坐标系中，天体的高度角是指：(A)天体方向与观测者天顶的夹角(B)天体方向与观测者地心的夹角(C)天体方向与观测者地平面的夹角(D)天体方向与黄道的夹角10.将地平坐标（α',δ')转换为赤道坐标（α,δ）时，需要知道的关键参数是：(A)观测者的地理纬度φ(B)观测者的地理经度λ(C)当天的日期(D)天体的视运动速度二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上。）1.光学望远镜主要有__________、__________和__________三种基本类型。2.天体上中天时，该天体的地平坐标高度角为__________。3.使用望远镜进行观测时，物镜（或主镜）的直径决定了望远镜的__________能力。4.日全食现象发生时，必须满足的几何条件之一是月球位于地球的__________方向，且日、地、月近似在一条直线上。5.赤经是用__________来量度的天球坐标，取值范围是__________至__________。6.天文观测中，大气折射会使得天体的视位置相对于真位置向__________（填“上”或“下”）偏移。7.在进行光电光度测量时，测量目标天体的亮度通常需要将其与一个已知亮度的__________进行比较。8.测量天体角距离的一种方法是使用望远镜的__________丝（或__________网）进行测量。9.天体的周日视运动是地球绕__________自转的结果。10.观测记录除了记录天体位置、时间等信息外，还应包括天气状况、观测者、使用的__________等。三、名词解释（每题3分，共12分。请给出每个名词的简要定义或解释。）1.视宁度（Seeing）2.赤道坐标系统3.角分辨率4.光度测量四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述折射望远镜和反射望远镜各自的主要优缺点。2.为什么天文观测通常选择在夜晚进行？3.解释地平坐标系和赤道坐标系各自的优点和主要应用场景。4.在使用望远镜进行观测时，什么是“调焦”？为什么调焦很重要？五、计算题（每题7分，共21分。请写出计算过程和结果。）1.观测者在北半球某地（地理纬度φ=40°N），测得某天体在地方平时15:00时正好上中天。请计算该天体的赤纬。2.已知某双星系统的赤经为0h30m00s，赤纬为+20°00'00"。观测者在某地（纬度φ=35°N）于某日15:00（地方时）测得该双星对的角距离为4arcmin。请计算该日当地恒星时。3.使用一个焦距为1000mm的望远镜进行观测，望远镜的放大率是200倍。若观测者使用了一个巴洛镜，其放大率倍数为2。请计算该观测系统的最终放大率是多少？如果望远镜的入瞳直径为50mm，那么该系统的角分辨率理论值是多少？（假设人眼极限分辨率约为1arcmin）---试卷答案一、选择题1.D2.A3.C4.B5.B6.A7.B8.A9.C10.A二、填空题1.折射，反射，折反射2.90°3.光学（或分辨）4.正5.时角，0h，24h6.上7.标准星（或比较星）8.游标，分划板9.地轴10.仪器三、名词解释1.视宁度（Seeing）：指大气湍流引起的地面观测仪器视场中星像抖动或模糊的程度，是评价观测大气质量的一个重要指标。2.赤道坐标系统：以天轴为旋转轴，天球上固定不动的两个点（北天极和南天极）为极点，天赤道为基准圈的一种天球坐标系统。它用赤经和赤纬两个量来确定天体的位置。3.角分辨率：指望远镜或观测仪器能够区分开两个靠近天体的最小角距离的能力。通常与仪器的光学元件直径（如望远镜物镜直径）有关。4.光度测量：利用光电探测器（如CCD、光电倍增管）测量天体亮度的技术。通过测量天体单位面积、单位时间、单位波长（或全波段）内辐射的能量（或功率），可以确定天体的星等、光度等物理参数。四、简答题1.折射望远镜优点：成像质量好，色差小（尤其使用复消色差透镜时），无需正反射镜，结构相对稳定。缺点：存在色差（单透镜），口径增大时成本和体积急剧增加，受限于玻璃材料对紫光的折射率。反射望远镜优点：没有色差，可以做得非常大（口径限制主要来自成本和运输），理论上成像质量好。缺点：需要定期调整（反射镜变形），存在像散和场曲等像差，结构较复杂，需要遮光罩。2.夜晚地球表面温度相对较低，大气层上冷下热的不稳定程度减小，大气湍流（Seeing）减弱，有利于提高天文观测的分辨率和图像质量。同时，夜晚天空背景亮度低，更容易观测到暗弱的天体。3.地平坐标系优点：与观测者位置直接相关，直观易懂，方便确定天体相对于地平面的位置（高度角和方位角），常用于日常导航和简单观测。主要应用于地面观测。赤道坐标系优点：天体赤经基本不变，便于研究和记录天体的长期运动，是небеснаямеханика和天体测量学的基本坐标系。缺点：随观测者纬度变化，位置表示不直观。主要应用于天体测量和天体力学。4.调焦是指调整望远镜的物镜或反射镜的位置，使目标天体的像清晰地成像在望远镜的焦平面上（对于目视观测是像面，对于成像设备是探测器表面）。调焦很重要，因为只有调焦准确，才能获得最清晰、对比度最高的图像，便于观测、测量和分析天体细节。如果调焦不准，图像会模糊，甚至无法看清目标。五、计算题1.解：天体上中天时，其高度角h=90°-|φ|。此时，天体位于当地的子午圈上。已知天体上中天地方时为15:00，说明该天体在当地时间15:00过天顶。根据地方时与恒星时的关系，15:00地方时对应的恒星时ST=15:00+Δt（其中Δt为当地真太阳时与地方平时之差，对于计算通常简化处理，或题目已隐含地方平时即地方恒星时）。但更准确的处理是，当天体上中天时，其赤经γ等于当地恒星时。设该天体赤经为γ，观测地纬度为φ=40°N。赤纬δ=arcsin(sinγ*sinφ)。由于天体上中天时，γ就是当时的恒星时（以小时为单位，需转换为弧度制计算）。但题目未给Δt，通常此类题目假设地方平时即地方恒星时，或暗示γ接近15h。为简化，假设γ≈15h*15°/h=225°。sinδ=sin225°*sin40°=(-√2/2)*sin40°≈-0.7071*0.6428≈-0.4548δ≈arcsin(-0.4548)≈-27.0°（注：若按严格天文计算，需考虑时差和岁差等，此处为简化模型。通常题目会给出更明确的条件。若按sinδ=sin(15h)sin(40°)，则δ=arcsin(sin(15h)sin(40°)。）答案：赤纬约为-27.0°。2.解：已知双星赤经α=0h30m00s=0.5°，赤纬δ=+20°00'00"=+20°。观测地纬度φ=35°N，观测时间T=15:00（地方时）。观测到的角距离d=4arcmin=4/60°=1/15°。恒星时ST=α+Δα。Δα是由于地球自转导致天赤道相对于地方子午圈转过的角度。在观测瞬间，地方子午圈的赤经等于当地恒星时。地方子午圈的赤经=0h30m00s+（观测地经度λ的余角的影响，通常题目简化，或假设λ=0）。这里简化处理，认为地方时15:00对应的地方恒星时ST≈0h30m00s+（15:00-0h）*15°/h=0h30m00s+225°=6h30m00s。观测者看到的角距离是双星对的视位置差Δα'=ST-α=6h30m00s-0h30m00s=6h00m00s=90°。实际角距离d=1/15°。根据小角公式，地球自转角速度ω_earth≈15°/h。观测时间Δt=15:00-15:00=0h（假设观测时间即为地方平时）。双星实际角距离d=ω_earth*Δt。但题目给出的是观测到的角距离d'=4arcmin，这通常考虑了地球自转和大气折射的综合影响。更准确的模型是d'≈d+大气折射影响。忽略折射，题目可能简化为观测到的角距离即为d'。若需计算Δt，则Δt=d'/ω_earth=(4/60°)/(15°/h)=4/900h=4/15h=16min。恒星时ST=α+Δt=0h30m00s+16min=0h46m00s。答案：当地恒星时约为0h46m00s。（注：此计算基于简化模型，实际大气折射等因素未考虑。）3.解：望远镜焦距f=1000mm，目镜放大率M_eyepiece=200倍，巴洛镜放大率M_barlow=2倍。望远镜系统的总放大率M=M_eyepiece*M_barlow=200*2=400倍。望远镜入瞳直径D=50mm。理论角分辨率θ=1.22*λ/D。通常取可