IAO 2017, Теория, α+β — αβ-3. Mirror and plate.

XXII International Astronomy Olympiad — Theoretical round, α and β · 27 октомври 2017 г. · 8 т.

Read once more before you start your work

General note. Maybe not all problems have correct questions. Some questions (maybe the main question of the problem, maybe one of the subquestions) may make no real sense. In this case you have to write in your answer (in English or Russian): «impossible situation – ситуация невозможна». Of course, this answer has to be explained numerically or logically.

Data from the tables (Planetary data, stars, constants, etc.) may be used for solving every problem.

The answers «Да-Yes» or «Нет-No» have to be written in English or Russian.

Do not forget that in clean copy you should write solutions only on even (left) pages. The odd (right) pages will be used by your team leader to translate solutions into English and also to emphasize your thoughts in solutions.

EVEN PAGE / ЧЁТНАЯ СТРАНИЦАODD PAGE / НЕЧЁТНАЯ СТРАНИЦА
Текст решения. Text of solution. Текст решения. Text of solution. Текст решения. Text of solution.×
Ещё раз прочитайте перед началом работы

Общее замечание. Не исключено, что не во всех задачах вопросы поставлены корректно. Некоторые вопросы (возможно, главный вопрос задачи, возможно – подвопрос) могут не иметь смысла. В этом случае следует написать в ответе (по-русски или по-английски): «ситуация невозможна – impossible situation». Естественно, ответ должен быть подкреплён вычислениями или логическими рассуждениями.

Данные из таблиц (Солнечная система, звёзды, константы) могут быть использованы в любой задаче.

Ответы «Да-Yes» или «Нет-No» должны быть написаны по-русски или по-английски.

Не забудьте, что в чистовике вы должны писать решения только на чётных (левых) страницах. Нечётные (правые) страницы предназначены для того, чтобы руководитель вашей команды перевёл решения на английский язык и подчеркнул основные мысли решения.

Некоторые константы и формулы / Some constants and formulae
Величина / QuantityЗначение
Скорость света в вакууме, c (м/с) / Speed of light in vacuum299 792 458
Гравитационная постоянная, G (Н·м²/кг²) / Constant of gravitation6.674·10⁻¹¹
Солнечная постоянная, A (Вт/м²) / Solar constant1367
Параметр Хаббла, H₀ (км/с/МПк) / Hubble parameter, mean; range68; 50–100
Постоянная Планка, h (Дж·с) / Planck constant6.626·10⁻³⁴
Заряд электрона, e (Кл) / Charge of electron1.602·10⁻¹⁹
Масса электрона, mₑ (кг) / Mass of electron9.109·10⁻³¹
Соотношение масс протона и электрона / Proton-to-electron mass ratio1836.15
Постоянная Фарадея, F (Кл/моль) / Faraday constant96 485
Магнитная постоянная, μ₀ (Гн/м) / Magnetic constant1.257·10⁻⁶
Универсальная газовая постоянная, R (Дж/моль/К) / Universal gas constant8.314
Постоянная Больцмана, k (Дж/К) / Boltzmann constant1.381·10⁻²³
Постоянная Стефана-Больцмана, σ (Вт/м²/К⁴) / Stefan-Boltzmann constant5.670·10⁻⁸
Константа смещения Вина, b (м·К) / Wien’s displacement constant0.002897
Лабораторная длина волны Hα (Å) / Laboratory wavelength6562.81
Длина тропического года, T (сут) / Tropical year length365.242199
Длина сидерического года, T (сут) / Sidereal year length365.25636
Длина аномалистического года, T (сут) / Anomalistic year length365.259636
Период обращения узлов лунной орбиты (лет) / Nodal period of lunar orbit-18.6
Стандартная атмосфера (Па) / Standard atmosphere101 325
Ослабление видимого света слоем 1 атмосферы (минимально) / Visible light extinction in zenith19%, 0.23ᵐ
Высота однородной атмосферы (м) / Height of homogeneous atmosphere7991
Показатель преломления воды при 20°C, n / Refractive index of water1.334
Момент инерции шара / Moment of inertia of a solid ballI=²⁄₅MR²
Момент инерции сферы / Moment of inertia of sphereI=²⁄₃MR²
Объём шара / Volume of a ballV=⁴⁄₃πR³
Площадь сферы / Area of sphereS=4πR²
π3.14159265
e2.71828183
Золотое сечение, φ / Golden ratio1.61803399
Данные о некоторых звёздах / Data of some stars
Звезда / StarDesignationR.A.DECpMag.TemperatureMass
Солнце / Sun☉0ʰ–24ʰ−23°26′–+23°26′8″.794−26ᵐ.745777 K1 M☉
Бетельгейзе / Betelgeuseα Ori05ʰ55ᵐ10ˢ07°24′25″0″.0050ᵐ.53590 K11.6 M☉
Вега / Vegaα Lyr18ʰ36ᵐ56ˢ38°47′01″0″.1300ᵐ.039600 K2.14 M☉
Наос / Naosζ Pup08ʰ03ᵐ35ˢ−40°00′12″0″.0032ᵐ.2142000 K40 M☉
Толиман / Toliman (Rigel Kent)α Cen A14ʰ39ᵐ36ˢ−60°50′07″0″.747−0ᵐ.015810 K1.11 M☉
Толиман / Toliman (Rigel Kent)α Cen B14ʰ39ᵐ36ˢ−60°50′07″0″.7471ᵐ.335260 K0.93 M☉
Проксима Центавра / Proxima CentauriV645 Cen, α Cen C14ʰ29ᵐ43ˢ−62°40′46″0″.76911ᵐ.063040 K0.123 M☉
Координаты / CoordinatesWHO ObservatoryXinglong Observatory
φ (N / с.ш.)37°32′40°24′
λ (E / в.д.)122°03′117°35′
Часовой пояс / TimezoneUT+08UT+08
Theoretical round. Sketches for solutions

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.

Note. 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.

Theoretical round. Basic criteria. For work of Jury

Note. Jury members should elaborate more detailed criteria, and also create criteria for other correct ways of the student’s solutions.

Source limitations

The original PDF and its embedded scans clip the opening text on solution pages 2, 4 and 6. Ellipses mark these unrecoverable passages; complete surviving derivations, answers and grading rows are retained. The double-star solution refers to a figure that is absent from the supplied packet.

Printed discrepancies

The answer key uses 1.34ᵐ for α Centauri B while its data table gives 1.33ᵐ. The summit key invokes brown dwarfs despite the stated A–M main-sequence restriction, and calls an isosceles triangle equilateral. Its printed sin β/2 expressions are preserved. The mirror key says losing K% on transmission despite the statement saying transmitting K%. The eclipse key prints V₃ = V₂ − V_E and L_NS for the along-track width, while nearby prose uses Vφ and L_WE; these are not silently changed. The printed β-2 grading allocations and subtotals are retained.

Условие

There is a system, consisting of a plane mirror (100% reflection) and a plane glass plate that transmits K% of the light and reflects the other (100-K)% (this characteristics is the same for the light coming from both the directions). The mirror and plate are parallel and infinite on their right side. An observer is placed at the point O (marked by *) and sees a star with a magnitude 2m2^{\mathrm m} within a cone around direction «A». What magnitude(s) star(s) (if any) would the observer see in a cone near direction «B» that is symmetrical to «A»? Calculate numerical value for K = 50% and K = 5% for each such a star (if any visible) or explain why no stars are visible.

Mirror and plate, observer O and directions A and B

Решение


Оригинал в Архива: theo.pdf · официални решения: theosol.pdf · допълнителни данни: instructions.pdf · допълнителни данни: data.pdf · допълнителни данни: hrd.pdf