Тест по астрономии: Скопления галактик (10-11 класс)
Тест по астрономии «Скопления галактик» для 10-11 классов — это проверочная работа углубленного уровня, направленная на диагностику знаний учащихся о крупномасштабной структуре Вселенной. Вопросы охватывают состав Местной группы, физику горячего межгалактического газа, природу тёмной материи и ячеистую структуру распределения галактик.
1
Каково соотношение расстояний между галактиками к их размерам по сравнению с миром звезд?
Правильный ответ:
Галактики расположены относительно тесно: расстояния между ними превышают их диаметры всего в 10–20 разПояснение:
Правильный ответ — Галактики расположены относительно тесно. Если звезды разделены расстояниями в миллионы их радиусов (что делает столкновения звезд крайне редкими), то галактики в группах и скоплениях упакованы гораздо плотнее. Это приводит к частым гравитационным взаимодействиям и даже слияниям галактик (галактический каннибализм).2
Что такое Местная группа галактик?
Правильный ответ:
Гравитационно связанная система, включающая Млечный Путь, Туманность Андромеды и их спутникиПояснение:
Правильный ответ — Гравитационно связанная система галактик. Местная группа — это наш «космический адрес» на уровне скоплений. Она содержит около 50-100 галактик (включая карликовые), где доминируют два гиганта: наша Галактика и Туманность Андромеды, движущиеся вокруг общего центра масс.3
Какой компонент вносит наибольший вклад в полную массу богатого скопления галактик?
Правильный ответ:
Тёмная материя (скрытая масса)Пояснение:
Правильный ответ — Тёмная материя. Анализ скоростей движения галактик и удержания горячего газа показывает, что видимое вещество (звезды и газ) составляет лишь малую часть массы (около 15–20%). Основная масса (около 80–85%) приходится на невидимую темную материю, создающую мощное гравитационное поле.4
В каком диапазоне электромагнитного спектра наиболее ярко светится горячий межгалактический газ в скоплениях?
Правильный ответ:
В рентгеновском диапазонеПояснение:
Правильный ответ — В рентгеновском диапазоне. Газ в пространстве между галактиками скопления разогрет до температур в десятки миллионов градусов (107–10810^7–10^8107–108 К). Согласно законам физики, вещество с такой температурой излучает энергию преимущественно в жестком рентгеновском диапазоне.5
Как называется гигантская структура распределения галактик во Вселенной, напоминающая пчелиные соты?
Правильный ответ:
Ячеистая (крупномасштабная) структураПояснение:
Правильный ответ — Ячеистая структура. Наблюдения показывают, что галактики и скопления не разбросаны равномерно, а образуют «стенки» и «нити» (филаменты), которые окружают гигантские области пустоты — войды, где галактик практически нет.6
Где находится центр ближайшего к нам крупного скопления галактик, к которому тяготеет Местная группа?
Правильный ответ:
В созвездии ДевыПояснение:
Правильный ответ — В созвездии Девы. Скопление Девы (Virgo Cluster) — это ближайшее богатое скопление галактик, находящееся на расстоянии около 15–20 Мпк. Оно является ядром Местного сверхскопления, в которое входит и наша Местная группа.7
Какова типичная температура разреженного межгалактического газа в скоплениях?
Правильный ответ:
Свыше 10710^7107 Кельвинов (десятки миллионов градусов)Пояснение:
Правильный ответ — Десятки миллионов градусов. Газ разогревается за счет гравитационного сжатия при формировании скопления и ударных волн. Высокая температура не дает газу сколлапсировать и образовать звезды, и он остается в виде разреженной плазмы.8
Какое количество галактик насчитывается в богатых скоплениях, таких как скопление в Волосах Вероники?
Правильный ответ:
Сотни и тысячи (до нескольких тысяч)Пояснение:
Правильный ответ — Сотни и тысячи. Скопление Волосы Вероники (Coma Cluster) — один из ярчайших примеров богатого скопления, содержащего тысячи галактик в объеме диаметром несколько мегапарсек. Это гравитационно устойчивая система.9
Что такое войды (voids) в структуре Вселенной?
Правильный ответ:
Гигантские пустоты между нитями и стенами из галактик, где материи почти нетПояснение:
Правильный ответ — Гигантские пустоты. Войды занимают большую часть объема Вселенной. Это области с крайне низкой плотностью вещества, окруженные «стенками» из скоплений галактик. Размеры войдов достигают десятков и сотен мегапарсек.10
Какое из перечисленных образований является самым крупным по размеру?
Правильный ответ:
Скопление галактикПояснение:
Правильный ответ — Скопление галактик. Скопления галактик — это крупнейшие гравитационно связанные структуры во Вселенной. Их размеры составляют миллионы световых лет (мегапарсеки), что несоизмеримо больше размеров отдельных галактик или звездных систем.11
Какова концентрация частиц в горячем межгалактическом газе скоплений?
Правильный ответ:
Очень низкая (около 1000 атомов в 1 м³)Пояснение:
Правильный ответ — Очень низкая. Плотность межгалактической среды ничтожна по земным меркам — это глубокий вакуум. Однако из-за колоссального объема скопления суммарная масса этого разреженного газа огромна и превышает массу всех звезд.12
Какая сила удерживает горячий газ внутри скопления, не давая ему рассеяться в пространстве?
Правильный ответ:
Мощная сила тяготения всей массы скопления (в основном темной материи)Пояснение:
Правильный ответ — Сила тяготения. Тепловая скорость частиц газа при температуре в миллионы градусов огромна. Чтобы удержать такой газ, нужна гигантская гравитация, которую обеспечивает невидимое гало темной материи, пронизывающее всё скопление.13
Какое расстояние примерно отделяет Млечный Путь от Туманности Андромеды?
Правильный ответ:
Около 0,7–0,8 Мпк (2–2,5 млн световых лет)Пояснение:
Правильный ответ — Около 0,7–0,8 Мпк. Это расстояние велико по человеческим меркам, но в масштабах скоплений это «соседняя комната». Для сравнения, диаметр самой Галактики составляет около 30 кпк (0,03 Мпк).14
Как движутся галактики в Местной группе?
Правильный ответ:
Они связаны тяготением и движутся вокруг общего центра масс (Млечный Путь и Андромеда сближаются)Пояснение:
Правильный ответ — Они связаны тяготением. Внутри гравитационно связанных систем (групп и скоплений) локальная гравитация преодолевает общее космологическое расширение. Поэтому главные галактики Местной группы падают друг на друга.15
Что такое 1 Мегапарсек (Мпк)?
Правильный ответ:
1 миллион парсек (около 3,26 млн световых лет)Пояснение:
Правильный ответ — 1 миллион парсек. Это стандартная единица измерения расстояний в космологии и при изучении скоплений галактик. Расстояния между скоплениями обычно измеряются десятками и сотнями мегапарсек.16
Каково количество галактик в Местной группе?
Правильный ответ:
Несколько десятков (около 35–50, включая карликовые)Пояснение:
Правильный ответ — Несколько десятков. Местная группа — это бедное скопление. В нем доминируют две спиральные галактики (Млечный Путь и Андромеда), остальные — это в основном карликовые эллиптические и неправильные галактики-спутники.17
Какое утверждение верно о распределении массы в скоплении галактик?
Правильный ответ:
Звезды составляют меньшую часть массы, газ — бо́льшую, а темная материя — подавляющую частьПояснение:
Правильный ответ — Темная материя доминирует. Примерное соотношение масс в богатом скоплении: 1-2% — звезды и галактики, 10-15% — горячий межгалактический газ, 80-85% — темная материя.18
Как определяют расстояния до далеких скоплений галактик?
Правильный ответ:
По закону Хаббла, измеряя красное смещение в их спектрахПояснение:
Правильный ответ — По закону Хаббла. Для далеких объектов красное смещение (zzz) является самым надежным индикатором расстояния. Скорость удаления, вычисленная по смещению линий, пропорциональна расстоянию (V=H⋅RV = H cdot RV=H⋅R).19
Что показал обзор красных смещений галактик (ячеистая структура) относительно нашего положения?
Правильный ответ:
Наша Галактика и Местная группа — рядовые элементы крупномасштабной структуры, находящиеся на окраине скопления ДевыПояснение:
Правильный ответ — Мы рядовые элементы. Вселенная изотропна и однородна на больших масштабах (сотни Мпк), и наше положение в ней не является привилегированным. Мы находимся в небольшом филаменте, тяготеющем к скоплению Девы.20
Какую форму имеет скопление галактик в созвездии Волосы Вероники?