IAO 2012, Теория — Задача 3. αβ-3. Звездата на дълго живеещите
XVII Международная астрономическая олимпиада — XVII International Astronomy Olympiad, Корея, Кванджу, 16 – 24. X. 2012, Gwangju, Korea. Round: Theo. Group: α, β. Задачи за теоретичния тур · 16 октомври 2012 г. · 8 т.
Общи забележки
Общи забележки: Не е изключено не във всички задачи въпросите да са поставени коректно. В такива случаи трябва да се напише в отговора (на руски или на английски) „ситуация невозможная - impossible situation“. Разбира се, отговорът трябва да бъде подкрепен с пресмятания или логически разсъждения.
Данните от таблиците (Слънчева система, звезди, константи) могат да се използват във всяка задача.
Отговорите „Да - Yes“ или „Нет - No“ трябва да бъдат написани на руски или на английски.
Planetary data
Элементы орбит. Физические характеристики некоторых планет, Луны, Солнца и Эриды
Parameters of orbits. Physical characteristics of some planets, Moon, Sun and Eris
| Небесное тело, планета / Body, planet | Среднее расстояние от центрального тела / Average distance to central body, in astr. units | in km | Сидерический (или аналогичный) период обращения / Sidereal period (or analogous), in tropical years | in days | Наклон орбиты / Orbital inclination, | Эксцентриситет / Eccentricity, | Экваториальн. диаметр / Equat. diameter, km | Масса / Mass, kg | Средняя плотность / Av. density, g/cm³ | Ускор. своб. пад. у пов. / Grav. accelr. at surf., m/s² | Наклон оси / Axial tilt | Макс. блеск, вид. с Земли / Max. magn. From Earth **) | Альбедо / Albedo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Солнце / Sun | 1392000 | 1989000 | 1,409 | ||||||||||
| Меркурий / Mercury | 0,387 | 57,9 | 0,241 | 87,969 | 0,206 | 4 879 | 0,3302 | 5,43 | 3,70 | 0,06 | |||
| Венера / Venus | 0,723 | 108,2 | 0,615 | 224,7007 | 3,40 | 0,007 | 12 104 | 4,8690 | 5,24 | 8,87 | 177,36 | 0,78 | |
| Земля / Earth | 1,000 | 149,6 | 1,000 | 365,2564 | 0,00 | 0,017 | 12 756 | 5,9742 | 5,515 | 9,81 | 23,44 | 0,36 | |
| Луна / Moon | 0,00257 | 0,38440 | 0,0748 | 27,3217 | 5,15 | 0,055 | 3 475 | 0,0735 | 3,34 | 1,62 | 6,7 | 0,07 | |
| Марс / Mars | 1,524 | 227,9 | 1,880 | 686,98 | 1,85 | 0,093 | 6 794 | 0,6419 | 3,94 | 3,71 | 25,19 | 0,15 | |
| Юпитер / Jupiter | 5,204 | 778,6 | 11,862 | 4 332,59 | 1,30 | 0,048 | 142 984 | 1899,8 | 1,33 | 24,86 | 3,13 | 0,66 | |
| Сатурн / Saturn | 9,584 | 1433,7 | 29,458 | 10 759,20 | 2,48 | 0,054 | 120 536 | 568,50 | 0,70 | 10,41 | 26,73 | 0,68 | |
| Эрида / Eris | 68,05 | 205 029 | 43,82 | 0,435 | 2 326 | 0,0167 | 2,52 | 0,7 | 0,96 |
**) Для Луны – в среднем противостоянии.
**) For Moon – in mean opposition.
Константи
Некоторые константы и формулы / Some constants and formulae
| Скорость света в вакууме, c (м/с) | 299 792 458 | Speed of light in vacuum, c (m/s) |
| Гравитационная постоянная, G (Н·м²/кг²) | Constant of gravitation, G (N·m²/kg²) | |
| Солнечная постоянная, A (Вт/м²) | 1367 | Solar constant, A (W/m²) |
| Параметр Хаббла, (км/с/МПк), среднее значение | 71 | mean value, Hubble parameter, (km/s/Mpc) |
| диапазон значений | 50-100 | diapason of values |
| Постоянная Планка, h (Дж·с) | Plank constant, h (J·s) | |
| Заряд электрона, e (Кл) | Charge of electron, e (C) | |
| Масса электрона, (кг) | Mass of electron, (kg) | |
| Соотношение масс протона и электрона | 1836.15 | Proton-to-electron ratio |
| Постоянная Фарадея, F (Кл/моль) | 96 485 | Faraday constant, F (C/mol) |
| Магнитная постоянная, (Гн/м) | Magnetic constant, (H/m) | |
| Универсальная газовая постоянная, R (Дж/моль/К) | 8.314 | Universal gas constant, R (J/mol/K) |
| Постоянная Больцмана, k (Дж/К) | Boltzmann constant, k (J/K) | |
| Постоянная Стефана-Больцмана, (Вт/м²/К⁴) | Stefan-Boltzmann constant, (W/m²/K⁴) | |
| Константа смещения Вина, b (м·К) | 0.002897 | Wien’s displacement constant, b (m·K) |
| Лабораторная длина волны Hα (Å) | 6562.81 | Laboratory wavelength of Hα (Å) |
| Длина тропического года, T (сут) | 365.242199 | Tropical year length, T (days) |
| Стандартная атмосфера (Па) | 101 325 | Standard atmosphere (Pa) |
| Ослабление видимого света земной атмосферой в зените (минимально) | Visible light extinction by the terrestrial atmosphere in zenith (minimum) | |
| Показатель преломления воды при 20°C, n | 1.334 | Refractive index of water for 20°C, n |
| Момент инерции шара | Moment of inertia of a solid ball | |
| Площадь сферы | Area of sphere | |
| π | 3.14159265 | π |
| e | 2.71828183 | e |
| Золотое сечение, φ | 1.61803399 | Golden ratio, φ |
Data of some stars
Данные о некоторых звёздах / Data of some stars
| RA | DEC | S C | масса / mass | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Солнце | Sun | G2 | ||||||
| Альдебаран | Aldebaran | α Tau | K5 | |||||
| Альтаир | Altair | α Aql | A7 | |||||
| Антарес | Antares | α Sco | M1+B4 | |||||
| Арктур | Arcturus | α Boo | K1 | |||||
| Ахернар | Achernar | α Eri | B3 | |||||
| зв.Барнарда | Barnard’s star | Oph | M4 | |||||
| Бетельгейзе | Betelgeuse | α Ori | M1 | |||||
| Вега | Vega | α Lyr | A0 | |||||
| Денеб | Deneb | α Cyg | A2 | |||||
| Канопус | Canopus | α Car | F0 | |||||
| Капелла | Capella | α Aur | G5+G0 | |||||
| Полярная | Polaris | α UMi | F7 | |||||
| Процион | Procyon | α CMi | F5 | |||||
| Ригель | Rigel | β Ori | B8 | |||||
| Сириус | Sirius | α CMa | A1 | |||||
| Спика | Spica | α Vir | B1 | |||||
| Альфа Центавра | Alpha Centauri | α Cen | ; | G2 ; K1 | ||||
| Бета Центавра | Beta Centauri | β Cen | B1 | |||||
| Эпсилон Эридана | Epsilon Eridani | ε Eri | K2 |
Note for jury and team leaders
The proposed sketches are not full; the team leaders have to give more detailed explanations to students. But the correct solutions in the students’ papers (enough for 8 pts) may be shorter.
Basic criteria for examiners — Note
The given sketches are not full; the team leaders have to give more detailed explanations to students. But the correct solutions in the students’ papers (enough for 8 pts) may be shorter.
Printed date
The transit key prints “December 31, 2017” in an intermediate line, while its calculations and final answer concern 2117.
Pseudovenus notation
The orbital-radius formula retains the source’s linear slash and multiplication notation; the Moon-comparison formula likewise retains the printed placement of T_M and omega_P. The key explicitly permits a bonus for noting that the resulting orbit is outside Earth’s Hill sphere.
Mars discrepancy and absent answer drawing
The Mars key calculates about 2130 km but prints ~2300 km in its final answer. The requested Bear-and-Penguin drawing earns one point, but no completed drawing is supplied in the official key.
Galaxy arithmetic and rubric
The galaxy key prints 3.74+7.5=10.24 and M=−28.2, followed by a −0.2 correction and approximately 20 trillion stars; these printed inconsistent values are retained. Its listed criteria total 9 points (3+3+1+2), unlike the general note about 8 points, so the problem total remains unspecified.
Reference editions
The native planetary table follows the English PDF reference page (Mercury inclination 7.00°). The separately archived data_1.png instead prints 7.01°. Both source files were read; the discrepancy is retained here.
Source ownership
The Bulgarian manuscript’s nine IDs and shared αβ / distinct α and β tasks are retained. Full English sketches, both criterion sheets, all four standalone reference images and both English question editions were read. No Bulgarian official key is present in the full year inventory. The supplied sketches explicitly are not complete pedagogical solutions; no missing derivations are invented.
Условие
В древните корейски легенди се разказва, че ако ви се случи три пъти да видите „Звездата на дълго живеещите“, то вие сте щастлив човек и ще живеете много дълго. „Звездата на дълго живеещите“, сега известна като Канопус, в древните времена се е виждала по-ярко и по-добре, но и сега понякога тя може да се види, ако се намираме в Корея. Приблизително оценете като звезда от каква звездна величина може да се види Канопус, ако се наблюдава от южния бряг на остров Чеджу (Корея) при най-благоприятни условия. Територията на острова се намира на ширина от до с.ш. и дължина от до и.д. Необходимите допълнителни данни вземете от таблиците и си спомнете сами.
Отговори
- Canopus: approximately magnitude 2.3; reasonable estimates 1.5–4.
Решение
Официални скици на решенията и критерии за оценяване, на оригиналния английски език.
Official solution sketch
Canopus is a star of the southern sky; if it is visible in Korea, it should be close to the horizon. Absorption and scattering of light play an important role under such conditions of observations. Therefore, the most favorable conditions for the observation are at the southern point of the island Jeju, and Canopus is at upper culmination. The latitude of this point is the smallest of the given range, i.e. N. At this latitude Canopus culminates at the altitude
Atmospheric absorption and scattering are significant for observations at such a low altitude. The depth of atmosphere which a beam of light from the star passes is times larger than the depth that the light from a star located in zenith passes. . (Otherwise, one may use the formal formula using the zenith angle .) It is known that under the most favorable conditions, the loss of light when it passes one atmosphere (due to absorption and scattering) is about 20% (or 19% as it is written in the supplement table), or (in magnitudes) . Since the magnitudes of stars in the table ( for Canopus) are given with the zenith absorption and scattering ( to the magnitude visible from space), the additional absorption of light at a height of will be times more than in zenith. Thus,
Note for jury. This problem is to estimate. So the exact values are not too important, especially knowledge of the exact value of 20% (15%–30% may be reasonable), or (in magnitudes) (– may be reasonable). And the reasonable answers are from to .
Basic criteria for examiners
Understanding that should be used — 1 pt.
Calculation of the altitude on which Canopus culminates at — 2 pt.
Calculation of the depth of atmosphere to pass (like ) — 2 pt.
Calculation of the loss of light in atmosphere in stellar magnitudes ( or similar) — 2 pt.
Final result — 1 pt.
Note for jury. This problem is to estimate. So the exact values are not too important, especially knowledge of the exact value of 20% (15%–30% may be reasonable), or (in magnitudes) (– may be reasonable). And the reasonable answers are from to .
Оригинал в Архива: bgtheo.pdf · официални решения: theosol1.png · допълнителни данни: theosol2.png · допълнителни данни: theosol3.png · допълнителни данни: theosol4.png · допълнителни данни: theo_cr_1.png · допълнителни данни: theo_cr_2.png · допълнителни данни: alphatheo.pdf · допълнителни данни: betatheo.pdf · допълнителни данни: data_1.png · допълнителни данни: data_2.png · допълнителни данни: data_3.png · допълнителни данни: data_4.png