Задачи по "Астрономии"

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Ноября 2013 в 02:30, задача

Краткое описание

Первое на что мы обращаем внимание, глядя на звезду, - это ее блеск – световая энергия, приходящая от звезды. Во II веке до н.э. Гиппарх ввел специальную шкалу звездных величин. Самые яркие звезды он отнес к 1-й звездной величине, а едва различимые невооруженным глазом – к 6-й величине. По латыни величина – magnituda, поэтому звездные величины обозначают индексом m, который ставят вверху после числового значения: 5m. Сейчас условно принято, что звезды 6m, которые можно увидеть в безлунную ночь вдали от городских огней, слабее звезд 1m ровно в 100 раз. А это означает, что при переходе от одной звездной величины к последующей блеск звезд ослабевает в n раз. Найдем n.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Задачи 2_1.doc

— 389.00 Кб (Скачать документ)

Звезды

 

Звездные величины

Первое на что мы обращаем внимание, глядя на звезду, - это ее блеск – световая энергия, приходящая от звезды. Во II веке до н.э. Гиппарх ввел специальную шкалу звездных величин. Самые яркие звезды он отнес к 1-й звездной величине, а едва различимые невооруженным глазом – к 6-й величине. По латыни величина – magnituda, поэтому звездные величины обозначают индексом m, который ставят вверху после числового значения: 5m.

Сейчас условно принято, что  звезды 6m, которые можно увидеть в безлунную ночь вдали от городских огней, слабее звезд 1m ровно в 100 раз. А это означает, что при переходе от одной звездной величины к последующей блеск звезд ослабевает в n раз. Найдем n.

.

В общем виде

,

.

Последнее выражение называется формулой Погсона, определяющей шкалу звездных величин. С ее помощью можно звездные величины объектов, более ярких, чем  с m=1. Для них m<1 и может принимать отрицательные значения. При дробных значениях m получаются промежуточные градации.

 

Звездные величины и расстояния до звезд

1. (3) Видимая звездная величина звезды Веги (a Лиры) равна + 0.14m и ее параллакс 0.123”, а у звезды b Водолея видимая звездная величина +3.07m и параллакс 0.003”. Найти отношение видимого блеска этих двух звезд и истинной светимости этих двух звезд.

Данные:  m1=+0.14m, p1 = 0.123”;

m2=+3.07m, p2 = 0.003”;

,   ,   - видимый блеск Веги больше в 15 раз, чем у b Водолея.

,

- светимость b Водолея больше светимости Веги в 112 раз!

 

2. (1) Во сколько раз звезда Арктур (a Волопаса) ярче звезд a Андромеды и h Девы, если визуальная звездная величина Арктура равна +0.24m, а зв. величины остальных звезд соответственно равны +2.15m и 4.00m?

,

   Арктур ярче a Андромеды;

   Арктур ярче h Девы.

 

3. (1) Во сколько раз звезды e Лебедя и g Водолея слабее Сириуса (a Большого Пса), если их видимая звездная величина соответственно равна +2.64m, +3.97m и -1.58m?

   e Лебедя слабее Сириуса;

,      g Водолея слабее Сириуса.

 

4. (1) Найти разность звездных величин звезд, различающихся по блеску в 10, 100 и 1000 раз.

,

,   ,   .

 

5. (2) Сколько звезд нулевой видимой звездной величины могут заменить свет, испускаемый всеми звездами восьмой видимой звездной величины, число которых близко к 26700?

Найдем во сколько раз отличается блеск звезды 0m от звезды 8m.

,   ,   раз.

По условию имеем 26700 звезд 8m, поэтому звезд 0m заменят 26700 звезд 8m.

 

6. (2) На сколько изменится видимая звездная величина звезды при ее удалении в n раз?

Найдем уменьшение блеска звезды при  :

- блеск уменьшится в n2 раз.

,   - звездная величина увеличится на 5 lg n.

 

7. (1) Определить отношение освещенностей, создаваемых на Земле Луной в полнолуние и в первой четверти, если в первом случае блеск Луны равен -12.7m, а во втором -9.2m.

,   ,   .

 

8. (1) Во сколько раз полная Луна светит слабее Солнца, если ее видимая звездная величина –12.7m, а видимая звездная величина Солнца –26.8m?

раз.

 

9. (1) Во сколько раз Земля получает больше света от Солнца (–26.78m), чем от самой яркой звезды неба Сириуса (a Большого Пса), видимая визуальная звездная величина которого равна –l.58m?

,   ,

В 12 000 000 000 раз.

 

10. (3 каждый вариант) Вычислить угловой диаметр Солнца с планет Меркурия, Марса и Плутона и определить освещенность этих планет Солнцем в сравнении с освещенностью Земли. Расстояния этих планет от Солнца равны соответственно 0.387 а. е., 1.524 а. е. и 39.5 а. е. Видимый с Земли диаметр Солнца 32’, а видимая звездная величина –26.78m.

Определим угловой диаметр Солнца, видимый с планеты.

 

, ,

,

.

.

Сравним освещенности на планетах.

,   ,

,   .

 

11. (4) Звезда Сириус (a Большого Пса) с видимой звездной величиной –l.58m находится в 20 раз ближе к Земле, чем звезда e Змеи, видимая звездная величина которой +3.85m. Какая из этих звезд и во сколько раз кажется нам ярче и какое отношение их светимости?

Сравним видимый блеск обеих  звезд

,   ,  

Сириус нам кажется  ярче в 150 раз. Но находятся звезды на разных расстояниях. Сравним их светимости

,   ,  

 

12. (4) Звезда a Орла имеет видимую звездную величину +0.89m и параллакс 0.198”, а звезда s Ориона - видимую звездную величину +3.78m и параллакс 0.002”. Какая из этих звезд и во сколько раз кажется нам ярче (отношение блесков) и какое отношение их светимости?

,

Видимый блеск a Орла в 14 раз больше, чем s Ориона.

.

.

 

13. (1) Во сколько раз планета, имеющая видимую звездную величину -3m, ярче звезды второй звездной величины? Ответ дать не проводя вычислений.

100.

 

14. (1 каждый вариант) Параллаксы Полярной звезды (a Малой Медведицы), Мицара (z Большой Медведицы) и звезды Каптейна равны соответственно 0.005”, 0.037” и 0.251”. Выразить расстояния этих звезд в парсеках и световых годах.

200 пк и 652 св.года;  27 пк и 88 св.лет;  3.98 пк и 13 св. лет.

 

15. (1 каждый вариант) Расстояние от звезды Денеба (a Лебедя) до Земли свет проходит за 815 лет, расстояние от звезды Альдебарана (a Тельца) – за 67.9 года и от звезды Толимана (a Центавра) – за 4.34 года. Чему равны годичные параллаксы этих звезд?

0.004”, 0.048” и 0.752”.

 

16. (1) Параллакс Проциона (a М.Пса) 0.286”. Сколько времени идет свет от этой звезды до Земли?

r = 1/0.286 = 3.5 пк = 3.5*3.26 = 11.4 св. года.

 

17. (1) Расстояние до звезды Бетельгейзе (a Ориона) 407 св. лет. Чему равен ее параллакс?

 

18. (2) Какова абсолютная звездная величина Веги и Солнца?

Расстояние до Веги 8.13 пк, при этом ее видимая зв. величина +0.14m. Если увеличить расстояние до 10 пк, то блеск звезды уменьшится. Пусть индекс 1 относится к расстоянию 8.13 пк, а индекс 2 – к расстоянию 10 пк. Тогда

,   раза уменьшится видимый блеск Веги.

.

Поскольку m1=+0.14m, то m2 = 0.14+0.45 = +0.6m.

Это абсолютная звездная величина Веги.

Аналогично проводим вычисления для Солнца. Расстояние до Солнца 1 а.е., при этом его видимая  звездная величина -26.7m. Если увеличить расстояние до 10 пс, то блеск Солнца уменьшится. Пусть индекс 1 относится к расстоянию 1 а.е., а индекс 2 – к расстоянию 10 пк. Тогда

,  

 раза уменьшится видимый  блеск Солнца.

.

Поскольку m1=-26.7m, то m2 = 31.6-26.7 = +4.9m.

Это абсолютная звездная величина Солнца.

 

19. (2) Абсолютная звездная величина Солнца +4.9m. На каком расстоянии Солнце будет видно как звезда +14.9m ?

,   ,   ,  

На какое расстояние надо удалить Солнце, чтобы его  блеск уменьшился в 10000 раз, по сравнению  с блеском на расстоянии 10 пк?

,   ,   пк.

 

20. (2) Параллакс звезды 0.01”, видимая звездная величина +10m. Какова ее абсолютная звездная величина?

Звезда находится на расстоянии 1/0.01=100 пк. При этом ее зв. величина m2 = +10m. Абс. зв. величина M – это звездная величина с расстояния 10 пк.

. Как изменяется блеск, если расстояние уменьшается в 10 раз?  ,    .

,   М = +5m.

 

21. (2) Какой будет видимая звездная величина Солнца, если его удалить на расстояние 100 пк? Абсолютная звездная величина Солнца +4.9m.

На расстоянии 10 пк звездная величина Солнца +4.9m. Как изменится блеск Солнца, если его удалить на расстояние 100 пк?

.

,   .

 

22. (2) Чему равна абсолютная звездная величина Сириуса (a Б.Пса), если видимая звездная величина –1.46m , а расстояние до нее 2.64 пк?

.

,   .

 

23. (1) Определить пространственную скорость движения звезды, если модули лучевой (параллельной лучу зрения) и тангенциальной (перпендикулярной лучу зрения) составляющих соответственно равны 30 и 25 км/с. Сделать чертеж.

 км/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24. (2) Определить модуль тангенциальной составляющей скорости звезды Канопус (a Киля), если ее параллакс 0.01”, а собственное движение 0.02”/год. (см. рис. выше)

Расстояние до Канопуса  пк.

Скорость движения Канопуса в направлении, перпендикулярном лучу зрения

;

Важно не ошибиться в  размерностях:

,

 

25. (1) Звезда движется к нам с пространственной скоростью 36 км/с под углом 30О к лучу зрения. Чему равны модули лучевой и тангенциальной составляющих скорости?

 

 

 

26. (2) Чему равно собственное движение звезды, находящейся от нас на расстоянии 15 пк, если модуль тангенциальной составляющей ее скорости равен 25 км/с?

,    ,    км.

 

27. (5) Параллакс Альтаира (a Орла) составляет p = 0.198", собственное движение m = 0.658" в год, радиальная скорость  Vr = - 26 км/сек , звёздная величина  m = 0.89. На каком расстоянии Альтаир пролетит мимо Солнца, когда это произойдёт, и какой при этом будет звёздная величина Альтаира.

Расстояние до Альтаира

 пк.

1пк = = 206265 а.е.

1пк = 30.86*1012 км.

R = 1.56*1014 км

Скорость движения Альтаира

;

w = 0.658”/год = 3.19*10-6 рад/год.

= 3.19*10-6 * 1.56*1014 = 497 000 000 км/год = 15.7 км/сек.

26 км/сек.

30.4 км/сек.

Найдем угол a: 0.855;  a = 0.545 рад.

Альтаир пролетит от Солнца на расстоянии  2.62 пк.

Это произойдет через  время  4.38*1012 сек = 139 000 лет.

Вспомним формулу Погсона  , где Е1 и Е2 освещенности от звезд с соответствующими зв. величинами. Освещенность от источника уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния  . Тогда 0.269, 2.5 lg 0.269,

-1.43,

-1.43,

Через 139 тыс. лет видимая  зв. величина Альтаира будет  -0.54m.

 

Двойные звезды

28. (2) Определить видимую звездную величину двойной звезды a Рыб, видимая звездная величина компонентов которой +4.3m и +5.2m.

Суммарный блеск системы 

Положим в формуле  Погсона  , . Тогда

  или   .

Найдем блеск каждого  компонента

.

Сложим и найдем суммарный  блеск

,

суммарная звездная величина   .

ВАРИАНТЫ:

m1

m2

Sm

 

m1

m2

Sm

8.0

8.5

7.5

 

-0.5

-0.6

-1.3

10.3

11.6

10.0

 

0.0

-1.6

-1.8

0.6

-1.0

-1.2

 

6.5

4.1

4.0

7.7

5.2

5.1

 

8.6

9.9

8.3

6.9

9.4

6.8

 

4.1

9.5

4.1

4.4

3.2

2.9

 

5.1

3.9

3.6

6.3

7.6

6.0

 

-1.2

-1.2

-2.0

Информация о работе Задачи по "Астрономии"