Тест по астрономии: Двойные, кратные и переменные звёзды (10-11 класс)
Тест по астрономии «Двойные, кратные и переменные звёзды» для 10-11 классов — это проверочная работа, предназначенная для оценки знаний учащихся о типах звёздных систем и природе переменности звёзд. Вопросы охватывают темы физически двойных звёзд, затменно-переменных и пульсирующих звёзд, а также методы определения их характеристик.
1
Какой метод является единственным прямым способом определения массы звезды?
Правильный ответ:
Изучение параметров орбит в двойных звёздных системахПояснение:
Правильный ответ — Изучение параметров орбит в двойных звёздных системах. Согласно законам небесной механики (обобщенный третий закон Кеплера), масса гравитирующих тел жестко связана с размерами их орбит и периодом обращения. Наблюдая за движением компонентов двойной звезды, астрономы могут вычислить их массы с высокой точностью.2
Какая звезда является прототипом класса пульсирующих переменных звёзд, используемых для определения расстояний во Вселенной?
Правильный ответ:
Дельта ЦефеяПояснение:
Правильный ответ — Дельта Цефея. Эта звезда дала название целому классу переменных звёзд — цефеидам. Цефеиды характеризуются строгой зависимостью между периодом пульсации и светимостью, что делает их незаменимыми «стандартными свечами» для измерения межгалактических расстояний.3
В чем заключается причина изменения блеска затменно-переменных звёзд, таких как Алголь?
Правильный ответ:
Периодическое перекрытие одной звезды другой при движении по орбитеПояснение:
Правильный ответ — Периодическое перекрытие одной звезды другой. Алголь — это тесная двойная система, орбита которой лежит в луче зрения наблюдателя с Земли. Изменения блеска происходят не из-за физических изменений в самих звёздах, а из-за геометрического эффекта затмения, когда более тусклый компонент закрывает более яркий.4
Сколько компонентов на самом деле содержит система Мицар-Алькор, согласно современным телескопическим данным?
Правильный ответ:
Шесть компонентовПояснение:
Правильный ответ — Шесть компонентов. Хотя невооруженным глазом видны две звезды, а в небольшой телескоп Мицар распадается на две, спектральный анализ и наблюдения в мощные инструменты показали, что каждый из видимых компонентов сам является двойной или кратной системой. Всего в этой гравитационно связанной группе шесть звёзд.5
Какая важная зависимость была установлена для цефеид, позволившая называть их «маяками Вселенной»?
Правильный ответ:
Зависимость «Период пульсации — Светимость»Пояснение:
Правильный ответ — Зависимость «Период пульсации — Светимость». Чем больше период изменения блеска цефеиды, тем больше её истинная мощность излучения (светимость). Зная период из наблюдений, можно найти абсолютную звёздную величину, а сравнив её с видимой — вычислить расстояние до звезды.6
В какой фазе пульсации цефеида имеет максимальную яркость?
Правильный ответ:
Когда она сравнительно небольшая (сжата), но имеет высокую температуруПояснение:
Правильный ответ — Когда она сравнительно небольшая, но имеет высокую температуру. Светимость звезды зависит от радиуса и температуры (L∼R2T4L sim R^2 T^4L∼R2T4). Влияние температуры (четвертая степень!) сильнее влияния радиуса. При сжатии атмосфера разогревается, и резкий рост температуры приводит к максимуму блеска, несмотря на уменьшение размеров.7
Какое арабское название носит звезда бета Персея и что оно означает?
Правильный ответ:
Алголь («Глаз дьявола» или «Чудовище»)Пояснение:
Правильный ответ — Алголь («Глаз дьявола»). Название происходит от арабского «Ра’с аль-Гул» (голова упыря/демона). Это связано с тем, что древние наблюдатели замечали странное «подмигивание» этой звезды, что казалось им зловещим знаком. В греческой мифологии она символизировала глаз Медузы Горгоны.8
Примером какой звёздной системы является ближайшая к нам альфа Центавра?
Правильный ответ:
Тройная звёздная системаПояснение:
Правильный ответ — Тройная звёздная система. Альфа Центавра состоит из трех компонентов: двух ярких звёзд (альфа Центавра A и B), обращающихся вокруг общего центра масс, и удаленного тусклого красного карлика Проксима Центавра, который также гравитационно связан с этой парой.9
Какая физическая причина вызывает пульсацию звёзд типа цефеид?
Правильный ответ:
Периодическое расширение и сжатие атмосферы звезды (радиальные пульсации)Пояснение:
Правильный ответ — Периодическое расширение и сжатие атмосферы. В недрах звезды на определенной глубине возникает «клапанный механизм», связанный с изменением прозрачности вещества (обычно ионизированного гелия). Это приводит к автоколебательному процессу: звезда то накапливает тепло и расширяется, то излучает его и сжимается.10
Какая звезда является примером долгопериодической пульсирующей переменной с очень большой амплитудой изменения блеска?
Правильный ответ:
Мира (омикрон Кита)Пояснение:
Правильный ответ — Мира (омикрон Кита). Её имя означает «Удивительная». Это красный гигант, блеск которого меняется от 2-й до 10-й звёздной величины с периодом около 332 суток. В максимуме она одна из ярчайших звёзд созвездия, а в минимуме не видна невооруженным глазом.11
Для чего астрономы используют наблюдение покрытий (затмений) в системах типа Алголя?
Правильный ответ:
Чтобы определить радиусы звёзд и свойства их атмосферПояснение:
Правильный ответ — Чтобы определить радиусы звёзд. Анализируя форму кривой блеска (длительность затмения, скорость падения и роста яркости), можно вычислить относительные размеры компонентов, наклон орбиты и даже распределение яркости по диску звезды. Это уникальный метод прямого измерения размеров звёзд.12
Какая звезда из навигационного списка является цефеидой?
Правильный ответ:
Полярная звездаПояснение:
Правильный ответ — Полярная звезда. Самая известная путеводная звезда (альфа Малой Медведицы) на самом деле является цефеидой с небольшим периодом пульсации (около 4 суток) и малой амплитудой изменения блеска, которая, кстати, затухает со временем.13
Что происходит с температурой цефеиды при расширении её атмосферы?
Правильный ответ:
Температура понижается (охлаждение)Пояснение:
Правильный ответ — Температура понижается. Как и любой газ, газ звёздной атмосферы при адиабатическом расширении совершает работу против сил гравитации и давления, расходуя свою внутреннюю энергию. Это приводит к его охлаждению. При сжатии происходит обратный процесс нагрева.14
Каков период изменения блеска у звезды Алголь?
Правильный ответ:
2,87 сутокПояснение:
Правильный ответ — 2,87 суток. Это период обращения компонентов системы вокруг общего центра масс. Каждые 2 суток 20 часов 49 минут более тусклый компонент (субгигант класса K) проходит перед более ярким (звезда главной последовательности класса B), вызывая заметное для глаза потемнение звезды.15
Почему цефеиды видны на огромных расстояниях, даже в других галактиках?
Правильный ответ:
Потому что они являются звёздами-сверхгигантами высокой светимостиПояснение:
Правильный ответ — Потому что они являются звёздами-сверхгигантами высокой светимости. Цефеиды — это массивные проэволюционировавшие звёзды, мощность излучения которых в тысячи и десятки тысяч раз превышает солнечную. Благодаря такой яркости их можно различить как отдельные точки даже в соседних галактиках (М31, М33 и др.).16
Что такое «кривая блеска» переменной звезды?
Правильный ответ:
График зависимости видимого блеска (звёздной величины) от времениПояснение:
Правильный ответ — График зависимости видимого блеска от времени. Кривая блеска — это основной инструмент изучения переменных звёзд. По её форме, периоду и амплитуде астрономы определяют тип переменности (затменная, пульсирующая, вспыхивающая) и физические характеристики системы.17
Какой компонент затменной двойной системы закрывает другой во время главного минимума (наибольшего падения блеска)?
Правильный ответ:
Большая холодная звезда закрывает маленькую яркуюПояснение:
Правильный ответ — Большая холодная звезда закрывает маленькую яркую. Наибольшее падение общей яркости системы происходит, когда затмевается поверхность с максимальной поверхностной яркостью (температурой). Это случается, когда более холодный и крупный спутник проходит перед горячим и ярким главным компонентом.18
Какое утверждение верно для звезды Мицар?
Правильный ответ:
Это средняя звезда в ручке ковша Большой Медведицы, имеющая визуальный спутник АлькорПояснение:
Правильный ответ — Это средняя звезда в ручке ковша Большой Медведицы. Пара Мицар-Алькор — один из самых известных астеризмов. Способность различить эти две звезды невооруженным глазом издревле использовалась как тест на остроту зрения у воинов и охотников.19
В чем особенность спектрально-двойных звёзд?
Правильный ответ:
Их двойственность нельзя увидеть в телескоп, она выявляется только по периодическому смещению или раздвоению линий в спектреПояснение:
Правильный ответ — Их двойственность выявляется только по спектру. Компоненты таких систем расположены так близко друг к другу, что даже в мощнейшие телескопы они сливаются в одну точку. Однако из-за орбитального движения звёзды то приближаются к нам, то удаляются, что вызывает Допплеровское смещение спектральных линий.20
Как меняется блеск звезды Мира (омикрон Кита)?