Тест по астрономии: Газ и пыль в галактике (10-11 класс)
Тест по астрономии «Газ и пыль в галактике» для 10-11 классов — это проверочная работа углубленного уровня, посвященная изучению межзвездной среды. Вопросы охватывают природу Млечного Пути, типы газопылевых туманностей (отражательные, диффузные, темные), химический состав межзвездного газа и процессы звездообразования.
1
Какова причина видимого раздвоения Млечного Пути на участке от созвездия Лебедя до Центавра?
Правильный ответ:
Наличие темных облаков пыли и газа, поглощающих свет далеких звездПояснение:
Правильный ответ — Наличие темных облаков пыли и газа. Темная материя (в смысле непрозрачная пыль и холодный газ) концентрируется в галактической плоскости. Эти облака экранируют свет звезд, находящихся позади них, создавая видимость темной полосы («Великой щели») на фоне звездного диска.2
Какой тип туманности мы наблюдаем, если газопылевое облако освещается близкой горячей звездой спектрального класса O или B, вызывающей ионизацию газа?
Правильный ответ:
Диффузная (эмиссионная) туманностьПояснение:
Правильный ответ — Диффузная (эмиссионная) туманность. Мощное ультрафиолетовое излучение горячих звезд ионизирует атомы газа. При рекомбинации электронов газ переизлучает энергию в виде света в спектральных линиях, заставляя туманность светиться собственным светом.3
Какой химический элемент составляет основную массу газа в межзвездных туманностях?
Правильный ответ:
ВодородПояснение:
Правильный ответ — Водород. Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. В межзвездной среде он присутствует в виде атомарного газа (H I), молекулярного газа (H2) в холодных облаках или ионизированной плазмы (H II) в горячих туманностях.4
Что собой представляет отражательная туманность (например, в скоплении Плеяды)?
Правильный ответ:
Облако пыли, которое отражает и рассеивает свет близких ярких звездПояснение:
Правильный ответ — Облако пыли, которое отражает свет. Если звезда недостаточно горяча, чтобы ионизировать газ, но достаточно ярка, пыль вокруг нее просто рассеивает звездный свет. Спектр такой туманности совпадает со спектром освещающей её звезды (обычно с усилением голубой части из-за рассеяния).5
Какова примерная плотность газа в светлых диффузных туманностях?
Правильный ответ:
Крайне низкая, порядка 10−2210^{-22}10−22 — 10−2310^{-23}10−23 г/см³Пояснение:
Правильный ответ — Крайне низкая. Межзвездная среда — это глубочайший вакуум, который невозможно получить в земных лабораториях. Однако из-за гигантских размеров туманностей (парсеки) их суммарная масса может составлять сотни масс Солнца.6
Какое открытие сделал Г. Галилей, направив телескоп на Млечный Путь?
Правильный ответ:
Что он состоит из колоссального множества слабых звездПояснение:
Правильный ответ — Что он состоит из колоссального множества слабых звезд. До Галилея природа Млечного Пути была предметом философских споров. Телескоп показал, что туманное свечение — это результат слияния света неразличимых глазом звезд.7
Где в Галактике преимущественно концентрируется межзвездный газ и пыль?
Правильный ответ:
В галактической плоскости (в диске)Пояснение:
Правильный ответ — В галактической плоскости. Газ и пыль, как и молодые звезды, образуют плоский диск Галактики. Именно поэтому мы видим полосу поглощения вдоль Млечного Пути.8
Какой процесс происходит в плотных и холодных газопылевых туманностях?
Правильный ответ:
Гравитационное сжатие и формирование новых звезд (протозвезд)Пояснение:
Правильный ответ — Формирование новых звезд. Холодные облака (молекулярные облака) являются «звездными колыбелями». Низкая температура и высокая плотность способствуют гравитационной неустойчивости и коллапсу газа в протозвезды, которые видны в ИК-диапазоне.9
Почему диффузные туманности часто имеют зеленоватый оттенок в телескоп?
Правильный ответ:
Из-за свечения ионизированного кислорода (запрещенные линии в спектре)Пояснение:
Правильный ответ — Из-за свечения ионизированного кислорода. В условиях низкого давления в туманностях атомы дважды ионизированного кислорода ([O III]) излучают яркие линии в зеленой части спектра (495,9 и 500,7 нм), которые наши глаза воспринимают лучше, чем красный свет водорода.10
Какую роль играет ультрафиолетовое излучение горячих звезд (классов O и B) в туманностях?
Правильный ответ:
Оно нагревает и ионизирует газ, заставляя его светитьсяПояснение:
Правильный ответ — Оно нагревает и ионизирует газ. Фотоны высоких энергий выбивают электроны из атомов водорода и других элементов. Кинетическая энергия фотоэлектронов переходит в тепло, разогревая газ до ~10 000 К, а рекомбинация вызывает свечение.11
Что такое галактический экватор?
Правильный ответ:
Линия, проходящая посередине вдоль всего Млечного ПутиПояснение:
Правильный ответ — Линия, проходящая посередине вдоль Млечного Пути. Это большой круг небесной сферы, который наиболее точно аппроксимирует плоскость диска нашей Галактики. Он служит основой для галактической системы координат.12
В каком состоянии находятся горячая и холодная фазы межзвездного газа?
Правильный ответ:
Они находятся в равновесии по давлениюПояснение:
Правильный ответ — Они находятся в равновесии по давлению. Давление газа пропорционально произведению плотности и температуры (P∼nTP sim nTP∼nT). Горячая фаза имеет высокую температуру, но низкую плотность, а холодная — низкую температуру и высокую плотность, что выравнивает их давления.13
Какое расстояние примерно отделяет нас от Туманности Ориона?
Правильный ответ:
Около 400 парсек (1300 световых лет)Пояснение:
Правильный ответ — Около 400 парсек. Это ближайшая к Земле область активного массивного звездообразования, что делает её идеальной лабораторией для изучения рождения звезд.14
Какой инструмент позволяет увидеть протозвезды внутри плотных темных туманностей?
Правильный ответ:
Инфракрасный телескопПояснение:
Правильный ответ — Инфракрасный телескоп. Пыль непрозрачна для видимого света, но пропускает инфракрасное излучение. Кроме того, сами протозвезды, будучи еще относительно холодными, излучают максимум энергии именно в ИК-диапазоне.15
Что является примером темной туманности?
Правильный ответ:
Облака, образующие «разрыв» в Млечном Пути (например, Угольный Мешок) или туманность Конская ГоловаПояснение:
Правильный ответ — Облака, образующие «разрыв». Темные туманности — это плотные облака пыли, которые блокируют свет фоновых звезд. Знаменитая туманность Конская Голова в Орионе — это темный выступ пылевого облака на фоне светлой эмиссионной туманности.16
Какова температура горячей фазы межзвездного газа?
Правильный ответ:
Около 10 000 КПояснение:
Правильный ответ — Около 10 000 К. Эта температура поддерживается ионизирующим излучением звезд и ударными волнами от сверхновых. При такой температуре водород в основном ионизирован.17
Какова температура холодной фазы межзвездного газа?
Правильный ответ:
Около 100 К (или ниже)Пояснение:
Правильный ответ — Около 100 К. В плотных облаках газ экранирован от излучения звезд пылью и может охлаждаться до очень низких температур (в молекулярных облаках до 10-20 К), что необходимо для гравитационного коллапса.18
Какое явление наблюдается в туманности, если она содержит яркие спектральные линии водорода и кислорода?
Правильный ответ:
Флуоресценция (свечение газа)Пояснение:
Правильный ответ — Флуоресценция. Атомы газа поглощают высокоэнергетичные фотоны (УФ) и переизлучают энергию каскадом фотонов меньшей энергии (видимый свет), создавая линейчатый спектр эмиссии.19
Какое греческое слово лежит в основе термина «Галактика»?
Правильный ответ:
Галактикос (молочный)Пояснение:
Правильный ответ — Галактикос. Название происходит от греческого «galaktikos kyklos» — молочный круг. Легенда связывает это с молоком богини Геры, пролившимся на небо.20
Что можно сказать о распределении газа и пыли в пространстве?