Тест по астрономии: Температура и цвет звёзд (10-11 класс)
Тест по астрономии «Температура и цвет звёзд» для 10-11 классов — это проверочная работа углубленного уровня, направленная на диагностику знаний учащихся о физической природе звёздного излучения. Вопросы охватывают темы спектральной классификации, зависимости цвета от температуры, физических условий в фотосферах и взаимосвязи наблюдаемых характеристик.
1
Каков правильный порядок спектральных классов звёзд по мере убывания их температуры?
Правильный ответ:
O, B, A, F, G, K, MПояснение:
Правильный ответ — O, B, A, F, G, K, M. Это общепринятая гарвардская спектральная классификация. Звёзды класса O — самые горячие (голубые), а звёзды класса M — самые холодные (красные). Для запоминания этой последовательности часто используют мнемонические фразы, например: «Один Бритый Англичанин Финики Жевал Как Морковь».2
Какого цвета будет звезда, имеющая температуру фотосферы около 30 000 К?
Правильный ответ:
ГолубогоПояснение:
Правильный ответ — Голубого. Согласно физическим законам излучения (закон смещения Вина), чем выше температура тела, тем короче длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения. При температуре 30 000 К максимум приходится на ультрафиолетовую область, а в видимом диапазоне преобладает сине-голубое излучение.3
Чем объясняется различие в спектрах звёзд, если их химический состав примерно одинаков?
Правильный ответ:
Различием температур их атмосферПояснение:
Правильный ответ — Различием температур их атмосфер. Температура определяет физическое состояние атомов (возбуждение, ионизация) и возможность существования молекул. При разных температурах одни и те же химические элементы поглощают свет по-разному, формируя разные наборы спектральных линий.4
В спектрах каких звёзд линии поглощения водорода достигают наибольшей интенсивности?
Правильный ответ:
Белых звёзд класса A с температурой около 10 000 КПояснение:
Правильный ответ — Белых звёзд класса A. При температуре около 10 000 К наибольшее количество атомов водорода находится во втором возбужденном состоянии, с которого происходят переходы серии Бальмера в видимом диапазоне. При более высоких температурах водород ионизуется, а при низких — находится в основном состоянии и не поглощает видимый свет.5
Наличие полос какой молекулы является отличительным признаком спектра холодных звёзд класса M?
Правильный ответ:
Оксида титана (TiO)Пояснение:
Правильный ответ — Оксида титана (TiO). В атмосферах холодных звёзд (около 3000 К) температура достаточно низкая для существования прочных молекул. Оксид титана образует мощные полосы поглощения в видимой части спектра, характерные для красных гигантов и карликов класса M.6
К какому спектральному классу относится Солнце, имеющее температуру поверхности около 5800 К?
Правильный ответ:
Класс GПояснение:
Правильный ответ — Класс G. Солнце — желтая звезда с температурой фотосферы около 6000 К (точное значение эффективной температуры 5778 К). Этот диапазон температур и характерные линии ионизированного кальция и нейтральных металлов соответствуют спектральному классу G (подкласс G2).7
Линии какого элемента становятся наиболее заметными в спектрах горячих звёзд класса B (около 20 000 К)?
Правильный ответ:
Нейтрального гелияПояснение:
Правильный ответ — Нейтрального гелия. Для возбуждения атомов гелия требуется высокая энергия, которая доступна только при высоких температурах. В звёздах класса B водород уже сильно ионизован (линии слабеют), зато появляются условия для наблюдения линий гелия.8
Какое утверждение о светимости Полярной звезды верно, исходя из приведенного текста?
Правильный ответ:
Её светимость в тысячи раз превышает солнечную, но она кажется тусклой из-за расстоянияПояснение:
Правильный ответ — Её светимость в тысячи раз превышает солнечную. Расчеты показывают, что светимость Полярной звезды составляет около 4600 солнечных светимостей (L≈4600L⊙L approx 4600 L_{odot}L≈4600L⊙). Видимый блеск (звездная величина) мал только из-за огромного расстояния до неё (около 200 пк или 650 световых лет).9
Почему в спектрах самых горячих звёзд класса O линии водорода видны очень слабо или отсутствуют?
Правильный ответ:
Потому что при таких высоких температурах водород практически полностью ионизованПояснение:
Правильный ответ — Потому что при таких высоких температурах водород практически полностью ионизован. Ионизация означает потерю электрона. Атом водорода, потерявший свой единственный электрон (ставший протоном), не может поглощать или излучать свет в линиях спектра, так как у него нет энергетических уровней.10
Какая математическая зависимость связывает видимую звездную величину (mmm) и освещенность (EEE)?