Тест по астрономии: Обнаружение планет около других звёзд (10-11 класс)
Тест по астрономии «Обнаружение планет около других звёзд» для 10-11 классов — это проверочная работа, призванная оценить знания учащихся о методах поиска экзопланет, истории открытия невидимых спутников звезд и критериях потенциальной обитаемости космических тел за пределами Солнечной системы.
1
Какое историческое наблюдение XIX века стало предпосылкой для разработки методов поиска невидимых спутников у звезд?
Правильный ответ:
Непрямолинейное движение (периодические отклонения) Сириуса.Пояснение:
Астрономы заметили, что ярчайшая звезда неба Сириус движется не по прямой линии, а совершает периодические колебания. Это навело их на мысль, что на движение Сириуса влияет гравитация массивного невидимого спутника, которым позже оказался белый карлик.2
Какое открытие было сделано при наведении мощных телескопов на звезду Сириус после обнаружения возмущений в её движении?
Правильный ответ:
Была обнаружена слабая звезда-спутник — белый карлик.Пояснение:
Предсказание о наличии спутника подтвердилось: рядом с Сириусом А увидели слабую звездочку — Сириус B. Это был первый открытый белый карлик, что доказало возможность обнаружения невидимых объектов по их гравитационному влиянию на главную звезду.3
На чем основан астрометрический метод обнаружения экзопланет, использовавшийся при изучении звезды Барнарда?
Правильный ответ:
На измерении отклонений траектории звезды от прямолинейного движения на фоне далеких звезд.Пояснение:
Астрометрический метод заключается в точном измерении положения звезды на небесной сфере. Если у звезды есть планеты, она будет двигаться по волнистой линии, вращаясь вокруг общего центра масс системы. Именно такие возмущения искали у звезды Барнарда.4
Какое количество спутников у звезды Барнарда показал теоретический анализ движения, описанный в учебных материалах?
Правильный ответ:
Три спутника.Пояснение:
Теоретический анализ возмущенного движения звезды Барнарда привел к выводу о существовании вокруг нее трех спутников с массами, сравнимыми с массой Юпитера, расположенных на разных расстояниях от звезды.5
Какова масса предполагаемых спутников звезды Барнарда согласно приведенным данным?
Правильный ответ:
Сравнима с массой Юпитера (1,3; 0,6; 0,7 массы Юпитера).Пояснение:
Исследования показали, что возмущения в движении звезды Барнарда могли быть вызваны телами достаточно большой массы — от 0,6 до 1,3 массы Юпитера. Планеты меньшей массы вызывают слишком слабые колебания, которые трудно засечь астрометрическим методом.6
Какой метод обнаружения экзопланет основан на измерении периодического смещения спектральных линий звезды?
Правильный ответ:
Метод лучевых скоростей (доплеровская спектроскопия).Пояснение:
Из-за движения звезды вокруг общего центра масс с планетой её скорость относительно Земли периодически меняется. Это вызывает смещение линий в спектре звезды (эффект Доплера): то в красную, то в синюю сторону.7
В чем заключается суть транзитного метода обнаружения экзопланет?
Правильный ответ:
В фиксации периодического ослабления света звезды при прохождении планеты по её диску.Пояснение:
Транзитный метод работает, когда плоскость орбиты планеты совпадает с лучом зрения наблюдателя. Планета проходит перед звездой, заслоняя часть её света, что фиксируется телескопами как небольшое периодическое падение яркости.8
Какая главная трудность возникает при поиске планет типа Земли методом лучевых скоростей?
Правильный ответ:
Необходимо измерять крайне малые изменения скорости звезды (несколько метров в секунду).Пояснение:
Планеты с малой массой, подобные Земле, оказывают очень слабое гравитационное влияние на звезду. Скорость движения звезды меняется незначительно, и для фиксации таких изменений требуется высочайшая точность спектральных приборов.9
Какое условие является ключевым для потенциальной обитаемости экзопланеты?
Правильный ответ:
Расположение на таком расстоянии от звезды, где возможно существование жидкой воды.Пояснение:
Главным критерием обитаемости считается нахождение планеты в так называемой «зоне обитаемости» (зоне Златовласки). Это диапазон расстояний от звезды, где температура поверхности планеты позволяет воде находиться в жидком состоянии, что необходимо для жизни земного типа.10
Наличие каких газов в атмосфере экзопланеты может указывать на возможность существования жизни?
Правильный ответ:
Кислород, углекислый газ, метан.Пояснение:
Кислород (особенно в сочетании с метаном) является химически активным газом, который быстро исчезает без постоянного источника пополнения. На Земле таким источником является биосфера (фотосинтез), поэтому обнаружение этих газов считается сильным биомаркером.11
Около какой известной звезды обнаружены планеты, которые могут быть близки к Земле по условиям?
Правильный ответ:
Звезда Тау Кита (τ Кита).Пояснение:
Звезда Тау Кита — одна из ближайших к нам звезд солнечного типа. Наблюдения показали наличие вокруг нее планетной системы, в которой некоторые планеты находятся на расстояниях, благоприятных для формирования комфортных условий жизни.12
Какова примерно величина амплитуды возмущения движения звезды Барнарда, которую пытались зафиксировать астрономы?
Правильный ответ:
Крайне малая величина (сотые доли угловой секунды).Пояснение:
На схеме наблюдений видно, что отклонения от прямой линии (возмущения) измеряются величиной порядка 0,05 угловой секунды. Это микроскопические углы, требующие прецизионной точности астрометрических наблюдений.13
Какой космический телескоп внес огромный вклад в открытие тысяч экзопланет транзитным методом?
Правильный ответ:
«Кеплер».Пояснение:
Космический телескоп «Кеплер» был специально создан для поиска экзопланет методом транзитов. Он непрерывно следил за яркостью множества звезд в определенном участке неба и открыл тысячи планет, включая землеподобные.14
К какому типу относится большинство обнаруженных на данный момент экзопланет?
Правильный ответ:
Планеты-гиганты.Пояснение:
Из-за ограничений современных методов обнаружения (транзитного и лучевых скоростей) проще всего находить крупные массивные тела. Поэтому в текущей статистике открытий преобладают планеты-гиганты, подобные Юпитеру или Нептуну, хотя число открытых планет земного типа растет.15
Что происходит со светом звезды, когда планета проходит по её диску (транзит)?
Правильный ответ:
Свет звезды ослабевает на доли процента.Пояснение:
Планета, проходящая на фоне диска звезды, перекрывает лишь малую часть её площади. Поэтому для земного наблюдателя это выглядит не как полное затмение, а как очень слабое, едва заметное падение общей яркости звезды.16
Какое расстояние (в астрономических единицах) от звезды Барнарда было рассчитано для её первого гипотетического спутника?
Правильный ответ:
1,8 а. е.Пояснение:
Теоретический анализ движения звезды Барнарда предполагал наличие нескольких спутников. Орбита первого из них, согласно расчетам, должна была проходить на расстоянии 1,8 астрономических единицы от звезды.17
Какой параметр планеты позволяет определить метод транзитов (по глубине падения яркости звезды)?
Правильный ответ:
Радиус (размер) планеты.Пояснение:
Чем больше планета по размеру, тем большую часть диска звезды она закрывает и тем сильнее падает яркость звезды. Измеряя глубину этого «провала» в кривой блеска, астрономы могут вычислить радиус экзопланеты относительно радиуса звезды.18
Почему спутники с массой, сравнимой с массой Земли, трудно обнаружить астрометрическим методом у далеких звезд?
Правильный ответ:
Потому что их гравитационное влияние на звезду ничтожно мало.Пояснение:
Астрометрический метод основан на измерении смещения звезды под действием гравитации спутника. Масса Земли слишком мала по сравнению с массой звезды, чтобы вызвать заметное колебание траектории, которое можно было бы зафиксировать телескопами с большого расстояния.19
Какую характеристику движения звезды измеряют для поиска планет методом Доплера?
Правильный ответ:
Лучевую скорость (скорость вдоль луча зрения).Пояснение:
Эффект Доплера проявляется только тогда, когда источник света приближается к наблюдателю или удаляется от него. Поэтому метод позволяет измерить именно лучевую (радиальную) скорость звезды — проекцию её скорости на луч зрения.20
Какая современная цель стоит перед астрономами после обнаружения экзопланеты в зоне обитаемости?