ВсОА 2009, Заключителен етап, 9–11 клас — Задача 24. 10–11-П-1 · Вояджер 2
XVI Всероссийская олимпиада школьников по астрономии — теоретический и практический туры,9–11классы · 12 април 2009 г.
Оригинальные выходные сведения
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство образования
Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования
XVI Всероссийская олимпиада школьников по астрономии
г. Анапа,2009г.
Международный год астрономии2009 — Вселенная для Вас.
XVI Всероссийская олимпиада школьников по астрономии. Анапа,12–18 апреля2009 года. Условия и решения задач теоретического и практического туров. Сборник под редакцией А.С. Расторгуева,О.С. Угольникова,А.М. Татарникова,Е.Н. Фадеева.2009,28стр.
Оригинал-макет и верстка:О.С. Угольников.
Условие
Практический тур. 10–11 класс. Задача 1.
Космический аппарат Вояджер 2 в августе 2007 года пересек ударную волну в солнечном ветре на границе гелиосферы. Схема гелиосферы показана на рисунке. Момент прохождения сквозь ударную волну характеризовался резкой сменой характеристик солнечного ветра: плотности, скорости, температуры. Вам предоставлен график изменения скорости и плотности солнечного ветра. Серым цветом показаны участки пересечения ударной волны. На втором графике показано изменение скорости солнечного ветра на большем масштабе времени. В самой левой части Вояджер 2 всё еще находился в области невозмущенного солнечного ветра, в самой правой части — окончательно прошел ударную волну.
Объясните, почему было зарегистрировано несколько участков пересечения ударной волны. Оцените толщину зоны, в которой можно встретиться с ударной волной. Оцените толщину ударной волны. Гелиоцентрическая скорость Вояджера 2 — 3.3 а.е. в год.
Решение
Вояджер 2 (Е.Н. Фадеев).
Расстояние до ударной волны определяется скоростью и плотностью потока как межзвездного газа, так и солнечного ветра. Поскольку эти величины не строго постоянны, ударная волна колеблется около своего среднего положения. Этим и объясняется повторные входы и выходы в область пространства, называемую в английской литературе heliosheath (примерный русский термин — "оболочка гелиосферы").
К сожалению, сеанс связи на интересуемом участке прерывался трижды. Верхняя оценка толщины зоны перехода между двумя областями — 2.7 дня, она соответствует интервалу от конца последнего сеанса, до которого аппарат постоянно пребывал во внутренней зоне (242.2 дня) до начала первого сеанса, после которого аппарат постоянно оставался во внешней зоне (244.9 дня). Двигаясь со скоростью 3.3 а.е. в год или 16 км/с, аппарат пролетел за это время 3.7 млн км. Минимальное время пролета зоны перехода составляет 1.5 дня (от начала сеанса, где Вояджер во внутренней зоне, 242.7 дня, до конца сеанса, в котором он переходит из одной зоны в другую, 244.2 дня). Это соответствует ее толщине 2 млн км. Таким образом, внутренняя ударная волна колеблется относительно точки равновесия на км.
При каждом прохождении сквозь ударную волну относительная скорость аппарата и волны была разной. Из трех измеренных прохождений дважды ударная волна догоняла Вояджер, и однажды, вероятно, прошла ему на встречу. В первом и третьем случае ударная волна догоняла Вояджер 2, вследствие чего он двигался с неизвестной скоростью относительно ударной волны. Во втором случае неизвестно, в каком направлении двигалась ударная волна относительно Солнца. Вполне возможно, что Вояджер 2 догнал волну, медленно удаляющуюся от Солнца. Однако, можно предположить что в этом случае волна покоилась, или двигалась по направлению к Солнцу. Прохождение сквозь волну длилось примерно 0.015 дня, за которые Вояджер 2 прошел 20 тысяч км. Эту величину можно считать нижней оценкой на толщину ударной волны.
Примечание к доступному оригиналу
Сохранены все26отдельно напечатанных заданий9,10и11классов:18теоретических и8практических. «Вояджер2» — одна общая печатная задача1практического тура10–11классов; отдельно напечатанные задания9и10классов сохранены отдельно. Все18полных печатных ключей со всеми методами и авторами приложены к соответствующим26заданиям. В ключе светового давления буквально сохранена цепочка равенств v=√(−2GM*/R0)=√(2·0.44·GM/R0)=v0√0.44 при определении v0как средней орбитальной скорости Земли и ответ19.8км/с; равенства не согласуются с этим определением. В ключеМ4буквально напечатаны E(B−V)=0.34m и A_V=3E(B−V)=0.9m. Приближенные рассуждения ближайшей планеты40%/41%сохранены как в оригинале. Выходные сведения говорят28страниц; полученныйPDFключа имеет26страниц, последняя завершает решение сверхновой. Две неполученные страницы не восстановлены предположением. Все требуемые фотографии и графики есть в доступных оригиналах. Численные баллы и схемы оценивания в35доступных страницах не напечатаны.
Оригинал в Архива: prob2009tepr.pdf · официални решения: psol2009tepr.pdf