第七届超星杯太阳物理.docx
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第七届超星杯太阳物理
第七届“超星杯”天文基础竞赛
——超星杯之-太阳物理
一、单项选择
1、太阳结构
A.产能核心+辐射区+对流包层
B.产能核心+对流区+辐射包层
C.产能核心+产能壳层+辐射包层
D.惰性核心+产能壳层+对流包层
[解析]对流要求温度梯度大于绝热梯度,这需要高能流密度、高不透明度、适当的高密度。
太阳核心和外面的辐射区的高温导致不透明度太低;而对流层底部温度降到足以使电子和原子核或离子复合,形成更易吸收辐射的原子或离子。
2、为何太阳的产能机制主要为质子质子链而不是碳氮氧循环?
A.金属含量太低
B.核心密度不够
C.核心温度不够
D.核心压力不够
[解析]
3、目前最具说服力的白光耀斑机制
A.磁力线再联结
B.自转突变
C.局部氦闪
D.中性电流片挤压
[解析]白光耀斑和耀斑无不同。
“中性电流片”理论,认为耀斑产生于日面局部磁场为零的“中性片”的地方,在中性点或中性片附近,由于湍流使两侧的磁场对其不断挤压,在那儿就形成了一个高温等离子体的区域,这便是耀斑。
据计算,只要在10^23立方米的区域内有一个强度为10^-2特的磁场被瓦解,就足以释放出一个大耀斑的全部能量。
但是随着观测技术的提高,尤其是高分辨率的磁场观测证明,多数耀斑发生前后光球磁场并无突变,这使中性点理论陷入了困境。
七十年代后,一些美国天文学家提出了一种“磁力线再联结”的理论:
在日冕的不稳定磁场中既有封闭磁场又有开放磁场,这样有一个中性点n,在那儿磁场为零,而下面的日面磁场即是黑子所在区,当外面物质压缩磁场时,原来开放的磁力线彼此接近而发生重新联结,因而产生冲向色球和光球的高能粒子,而使它们突然增亮,形成耀斑。
1973年6月15日,美国的“天空实验室”观测到了一个完整的耀斑过程,证实了这个新理论。
——《天文学教程》
4、太阳是一颗
A.蓝超巨星
B.黄矮星
C.红矮星
D.白巨星
[解析]织女星光谱型A0V、色指数0.00,太阳光球温度6000K,光谱型G2V、色指数是正的,天文学上约定太阳的颜色是黄色,主序星也称矮星。
5、下列哪个结构最大
A.日茫
B.日珥
C.日冕
D.日球
[解析]日球是太阳风在星际空间吹出来的泡,是太阳系中最大的连续结构,远达100AU。
6、太阳在整个主序星生涯中
A.表面温度单调的缓慢升高
B.绝对星等单调的缓慢增大
C.半径单调的缓慢增大
D.上述表述都不对
[解析]太阳在主序阶段是缓慢变化的。
太阳核心氦越来越多,密度、压力、温度都逐渐提高,氢的燃烧范围也逐渐向外扩大,这导致太阳的光度缓慢提升、体积缓慢变大,至于表面温度的变化并不是单调的,从零龄主序到现在一直在缓慢升高,直到30亿年后达到峰值5843度,然后会慢慢降低,向红巨星过渡。
7、太阳核心的功率密度大概相当于
A.旅行者1号上的同位素电池
B.沙皇氢弹
C.思考时的人脑
D.正在行进中的蛞蝓
[解析]太阳的核聚变和氢弹完全不同,更多的依赖于隧穿效应,其能量密度低的不可思议——每立方米不足100瓦,太阳巨大的能量全仗于它巨大的规模。
人脑重约1.4千克,马力全开约15-20瓦,功率密度大概在万瓦量级。
8、“太阳中微子问题”是如何造成的
A.中微子变了味
B.太阳理论模型有误
C.实验装置周围干扰太大
D.A+B+C
[解析]中微子振荡。
9、色球光谱①只有发射线②有很强的夫琅禾费线③有禁线④有很强的氢线
A.①②
B.③④
C.①④
D.②③
[解析]光球:
连续谱+吸收线,氢线很弱,氦线不出现;色球:
只有发射线,有强的氢线和氦线;内冕:
微弱的连续谱+发射线,有禁线,无吸收线;外冕:
同夫琅禾费光谱。
10、氦元素是在研究太阳的()时发现的
A.耀斑光谱
B.日珥光谱
C.黑子光谱
D.日冕光谱
[解析]最早的日珥光谱1868年8月18日,不仅由此确定其主要成分是氢,还导致了氦的发现。
11、对太阳的不透明度的主要贡献者
A.氢
B.氦
C.金属
D.电离氦
[解析]略
12、关于光斑、谱斑、耀斑的说法不正确的
A.光斑是光球上的亮斑
B.谱斑与黑子联系密切
C.产生于色球-日冕过渡层中的耀斑其光谱缺乏特异性
D.太阳表面的局部热核爆是三者的共同机制
[解析]光斑与谱斑是一个结构,光斑向上延伸到色球就是谱斑,反之亦然;耀斑无论其面积亮度相差如何悬殊,光谱都差不多;三者都和磁场密切相关,太阳表面的物理条件根本不允许有核反应发生。
13、对应有误的一项
A.超米粒——光球
B.谱斑——色球
C.日冕凝聚区——内冕
D.极羽——外冕
[解析]米粒是光球的,超米粒位于米粒下面,是对流层中的结构;太阳活动在内冕中的延伸导致内冕局部电子密度增大,这就是日冕凝聚区;极羽长一两个太阳半径,显然是外冕的一部分。
14、太阳核心的压力主要来自
A.静电效应和电子简并压力
B.电子简并压力和气体压力
C.气体压力和辐射压力
D.辐射压力和静电效应
[解析]静电效应和电子简并压是物态方程的修正项。
15、太阳活动周期平均值
A.5.8年
B.9.6年
C.11.2年
D.80.0年
[解析]统计平均值,不过太阳黑子的极性周期为22年。
16、内冕无吸收线的原因
A.长期的日冕物质抛射导致内冕缺乏金属等重元素
B.低密度导致无法吸收来自光球的辐射
C.低的辐射场密度导致跃迁的选择规则被破坏
D.高温导致电子热运动速度很大
[解析]热运动的速度方向对视线有各种倾斜角,这样使原来的谱线由于视向速度有很大的弥散而变得非常宽漫,例如最强的CaII的H和K线已经宽达几百纳米,通常的暗线也就不成为吸收线了。
17、不主要分布在低纬度日面的
A.冕洞
B.黑子
C.耀斑
D.谱斑
[解析]黑子多分布在±30°附近,极大年份±15°附近,耀斑和谱斑与黑子联系密切,分布与黑子类似,但由于与黑子有一定距离(两三万公里),所以较为弥散,但仍主要分布,低纬日区,高纬偶见。
冕洞分为极区冕洞、孤立冕洞、延伸冕洞,其中3/4是面积很大的极区冕洞。
18、受太阳活动影响最大的
A.人的情绪
B.野猫的进食规律
C.树木的生长速度
D.流感病毒的变异速度
[解析]略
19、太阳在赫罗图上的演化程怎么来的?
A.凭空想出来的
B.用计算机算出来的
C.根据众多的类日恒星描出来的
D.根据球状星团的赫罗图修改过来的
[解析]这个是计算机模拟出来的,列微分方程组、给出边界条件。
至于观测,都是些恒星瞬间的断面,用于验证理论。
20、肉眼观日食
A.直接看
B.戴太阳镜
C.用墨汁反射看
D.用日食镜
[解析]前三项都会损坏眼睛。
二、综合题
21、此为太阳在赫罗图上的演化程,看图答题
(1)A点的产能机制为(),②点的产能机制为(),④点的产能机制为(),⑤点的产能机制为()引力收缩、壳层氢聚变、核心氦聚变、壳层氦聚变+壳层氢聚变
(2)由③移到④的原因为()核心氦开始燃烧
(3)行星状星云的形成对应于
A.②到③
B.③到④
C.⑤到⑥
D.⑥到⑧
(4)由②攀升到③所需的时间取决于
A.太阳的质量
B.太阳的年龄
C.太阳的磁场强度
D.太阳的化学成分
(5)目前的太阳位于图中的哪一段上
A.A到B
B.B到C
C.C到①
D.①到②
(6)⑦点处太阳的产能机制
A.氦聚变
B.碳聚变
C.硅聚变
D.以上都不对
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- 第七 超星 太阳 物理