IAO 2014, Теория, Група α — Задача 6. Най-ярките звезди

Задачи за теоретичния тур · 12 октомври 2014 г. · 8 т.

Обща забележка

Обща забележка. Възможно е не във всички задачи въпросите да са поставени коректно. Някои въпроси (възможно е да е главният въпрос на задачата или да е някой подвъпрос) може да нямат смисъл. В такъв случай в решението трябва да се напише на руски или на английски – „ситуация невозможна“ или „impossible situation“. Разбира се, решението трябва да се подкрепи 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 се напишат на руски или на английски.

Условие

Кои четири звезди ще бъдат най-ярките в нощното небе на Чолпон-Ата в CL (150-тия) век от новата ера? Считайте, че до височина ∼5∘\sim5^\circ над хоризонта небето е закрито от планини. Обяснете вашия отговор, като направите необходимите чертежи и пресмятания. Имената на звездите напишете с латински букви

Карта на прецесията от справочните таблици

Решение

Официални решения и оценяване

Официалните скици на решенията и критериите са запазени на оригиналния английски език.

Note for jury and team leaders

The proposed sketches are not full; the team leaders have to give more detailed explanations for students. But the correct solutions in the students’ papers (enough for 8 pts) may be shorter.

Бележка

Jury members should evaluate the student’s solutions in essence, and not by looking on formal existence the mentioned sentences or formulae. The formal presence of the mentioned positions in the text is not necessary to give the respective points. Points should be done if the following steps de facto using these positions.

Parameters of orbits. Physical characteristics of some planets, Moon, Sun and Eris
BodyDistance (AU)Distance (10⁶ km)Period (tropical years)Period (days)Inclination i (°)EccentricityEquatorial diameter (km)Mass (10²⁴ kg)Density (g/cm³)Gravity (m/s²)Axial tilt (°)Max. magnitudeAlbedo
Sun1.6⋅1091.6\cdot10^92.5⋅10112.5\cdot10^{11}2.2⋅1082.2\cdot10^88⋅10108\cdot10^{10}139200019890001.409−26.74
Mercury0.38757.90.24187.9697.000.20648790.33025.433.700.010.06
Venus0.723108.20.615224.70073.400.007121044.86905.248.87177.360.78
Earth1.000149.61.000365.25640.000.017127565.97425.5159.8123.440.36
Moon0.002570.384400.074827.32175.150.05534750.073483.341.626.7−12.70.07
Mars1.524227.91.880686.981.850.09367940.64193.943.7125.19−2.00.15
Jupiter5.204778.611.8624332.591.300.0481429841899.81.3324.863.13−2.70.66
Saturn9.5841433.729.45810759.202.480.054120536568.500.7010.4126.730.70.68
Eris68.0520502943.820.43523260.01672.520.70.96

Source footnote: for outer planets and Moon — in mean opposition.

Some constants and formulae
Constant or formulaValue
Speed of light in vacuum c (m/s)299792458
Constant of gravitation G (N·m²/kg²)6.674⋅10−116.674\cdot10^{-11}
Solar constant A (W/m²)1367
Hubble parameter H₀ (km/s/Mpc), mean71
Hubble parameter, range50–100
Planck constant h (J·s)6.626⋅10−346.626\cdot10^{-34}
Charge of electron e (C)1.602⋅10−191.602\cdot10^{-19}
Mass of electron mₑ (kg)9.109⋅10−319.109\cdot10^{-31}
Proton-to-electron ratio1836.15
Faraday constant F (C/mol)96485
Magnetic constant μ₀ (H/m)1.257⋅10−61.257\cdot10^{-6}
Universal gas constant R (J/mol/K)8.314
Boltzmann constant k (J/K)1.381⋅10−231.381\cdot10^{-23}
Stefan–Boltzmann constant σ (W/m²/K⁴)5.670⋅10−85.670\cdot10^{-8}
Wien displacement constant b (m·K)0.002897
Laboratory wavelength Hα (Å)6562.81
Tropical year length T (days)365.242199
Standard atmosphere (Pa)101325
Visible light extinction by terrestrial atmosphere in zenith (minimum)19%, 0.23 magnitudes
Height of homogeneous atmosphere (m)7991
Refractive index of water for 20°C n1.334
Moment of inertia of a solid ballI=25MR2I=\frac25MR^2
Volume of a ballV=43πR3V=\frac43\pi R^3
Area of sphereS=4πR2S=4\pi R^2
π3.14159265
e2.71828183
Golden ratio φ1.61803399
CoordinatesBishkekCholpon-Ata
Longitude E74°34′77°05′
Latitude N42°52′42°39′
TimezoneUT+6UT+6
28 brightest stars in the sky. Some other stars
NameDesignationRADecParallax (arcsec)MagnitudeSpectral class
Altairα Aql19h50m47s08°52′06″0.1950.77A7
Capellaα Aur05h16m41s45°59′53″0.0730.08G5+G0
Arcturusα Boo14h15m38s19°10′57″0.089−0.04ᵛK1
Canopusα Car06h23m57s−52°41′45″0.028−0.72F0
Miaplacidusβ Car09h13m12s−69°43′02″0.0291.68A2
Toliman (Rigel Kent)α Cen14h39m36s−60°50′07″0.747−0.01; 1.33G2; K1
Hadarβ Cen14h03m49s−60°22′23″0.0090.61B1
Siriusα CMa06h45m09s−16°42′58″0.375−1.46A1
Adaraε CMa06h58m38s−28°58′19″0.0081.50B2
Procyonα CMi07h39m18s05°13′30″0.2880.38F5
Acruxα Cru12h26m36s−63°05′57″0.0100.77B0
Becruxβ Cru12h47m43s−59°41′20″0.0091.30B0
Gacruxγ Cru12h31m10s−57°06′48″0.0371.60M4
Denebα Cyg20h41m26s45°16′49″0.0021.25A2
Achernarα Eri01h37m43s−57°14′12″0.0260.46B3
Castorα Gem07h34m36s31°53′18″0.0651.58A1+A2
Polluxβ Gem07h45m19s28°01′35″0.0971.14K0
Regulusα Leo10h08m22s11°58′02″0.0411.35B7
Vegaα Lyr18h36m56s38°47′01″0.1230.03A0
Betelgeuseα Ori05h55m10s07°24′25″0.0050.5ᵛM2
Rigelβ Ori05h14m32s−08°12′06″0.0130.12B8
Bellatrixγ Ori05h25m08s06°20′59″0.0131.64B2
Fomalhautα PsA22h57m39s−29°37′20″0.1301.16A3
Antaresα Sco16h29m24s−26°25′55″0.0240.96M1+B4
Shaulaλ Sco17h33m37s−37°06′14″0.0051.62B2
Aldebaranα Tau04h35m55s16°30′33″0.0480.85ᵛK5
Elnathβ Tau05h26m18s28°36′27″0.0251.66B7
Spicaα Vir13h25m12s−11°09′41″0.0230.98B1

Some other stars

NameDesignationRADecParallax (arcsec)MagnitudeSpectral class
Hamalα Ari02h07m10s23°27′45″0.0502.01K2
Sheratanβ Ari01h54m39s20°48′30″0.0552.64A5
Thubanα Dra14h04m23s64°22′33″0.0113.65A0
Rastabanβ Dra17h30m26s52°18′05″0.0092.79G2
Eltaminγ Dra17h56m36s51°29′20″0.0212.24K5
Polarisα UMi02h31m49s89°15′51″0.0071.97ᵛF7
Kochabβ UMi14h50m42s74°09′20″0.0252.07K4
Pherkadγ UMi15h20m44s71°50′02″0.0073.06ᵛA3
Yildunδ UMi17h32m19s86°35′11″0.0194.35A1
Proxima CentauriV645 Cen, α Cen C14h29m43s−62°40′46″0.76911.05M5.5
Source discrepancy

the key prints 262.12° in 4.2; its printed β=48°33′ gives 262°54′ for 360°−2β. The printed angle and time are retained.

Source discrepancy

the lower-culmination line prints the same symbolic expression as the upper line, but substitutes −90°+φ+δ. The original mismatch is retained.

Source discrepancy

The printed individual grading allocations for Proxima Centauri sum to 9 points, although the general instructions describe each whole solution as sufficient for 8 points. Both the printed allocations and the 8-point whole-problem scale are retained.


Оригинал в Архива: bgtheo1.jpg · официални решения: theosol.pdf · допълнителни данни: bgtheo2.jpg · допълнителни данни: bgtheo3.jpg · допълнителни данни: bgtheo4.jpg · допълнителни данни: bgtheo5.jpg · допълнителни данни: bgtheo6.jpg · допълнителни данни: theocriteria.pdf · допълнителни данни: sombrero.pdf · допълнителни данни: constants.pdf · допълнителни данни: hrd.pdf