ВсОА 2012, Заключителен етап, 9–11 клас — Задача 6. Теоретический тур, 9 класс. IX.6. Очерки о Вселенной
XIX Всероссийская олимпиада школьников по астрономии. г. Орел, 2012 г. Теоретический тур, практический тур (9, 10, 11 класс)
Обложка сборника решений
Министерство образования и науки Российской Федерации
Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования
ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ПО АСТРОНОМИИ · XIX · 2012
УСЛОВИЯ И РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
г. Орел, 2012 г.
Выходные данные сборника решений
XIX Всероссийская олимпиада школьников по астрономии. Заключительный этап, Орел, 2012 г. Условия и решения задач. Под редакцией А.С. Расторгуева, О.С. Угольникова, А.М. Татарникова, Е.Н. Фадеева. 48 стр.
Оригинал-макет и верстка: О.С. Угольников.
Условие
Вам предложены некоторые высказывания из книги Б. А. Воронцова-Вельяминова «Очерки о Вселенной», изданной в 1959 году (отд. лист). Укажите, какие данные устарели и не соответствуют современной картине мира. Объясните, почему в то время общепринятой была именно такая точка зрения. Как это должно быть описано с современной научной точки зрения?
ОЧЕРКИ О ВСЕЛЕННОЙ
1. Планета Меркурий, как кролик, зачарованный змеиным взглядом, не может повернуться по отношению к Солнцу и обращена к нему всегда одной и той же стороной. Так Меркурий (в прошлом – символ греческого бога торговли и путешествий) и обращается вокруг Солнца, как бы не смея отвести от него своего лица.
2. У нашей прекрасной соседки Венеры существование атмосферы, почти такой же плотной, как у Земли, было впервые установлено из наблюдений гениальным русским ученым М. В. Ломоносовым в 1761г.
3. Большое пятно красноватого цвета, наблюдающееся по крайней мере 80 лет неизменно в одном и том же месте на Юпитере, когда-то считалось озером раскаленной лавы на его твердой поверхности. Предполагалось, что идущие от него воздушные течения разгоняют над ним облака и делают его видимым. Теперь можно думать, что оно состоит из какого-то крайне легкого вещества, но твердого, а не жидкого, и поддерживаемого достаточно плотной атмосферой Юпитера на большой высоте над его поверхностью. Его размер 10×45 тысяч км. На его твердость указывает то, что оно как нечто целое перемещается на планете по долготе.
4. Если случайно в той области, где образовалась планета, метеориты с орбитами мало вытянутыми и мало наклоненными к средней плоскости солнечной системы, не были в достаточной мере преобладающими, могло возникнуть вращение планеты в обратном направлении, что и объясняет единственный известный случай такого рода – вращение Урана.
5. Одиночество среди звезд не столь распространено, как думали после первых открытий двойных звезд. Далеко не все звезды живут бобылями, как наше Солнце (если, конечно, не иметь в виду планеты).
6. Самыми рядовыми жильцами в нашей кубатуре (окрестности Солнца) являются красные карлики, более холодные и маленькие, чем Солнце, с гораздо более низкой светимостью.
7. Вероятнее всего, подавляющее большинство комет родилось внутри Солнечной системы неизвестно когда и до сих пор продолжают оставаться ее членами, но большинство из них имеет периоды обращения тысячи лет и более.
8. В телескоп мы видим даже их диски [планет], и, например, Юпитер при увеличении всего около 50 раз виден таким, какой Луна кажется невооруженному глазу.
9. Юпитер и Сатурн также вращаются зонами подобно Солнцу и быстрее на экваторе.
10. Столкновение [Земли] с головой или хвостом кометы может происходить. Но не можем ли мы отравиться ядовитыми газами – цианом или окисью углерода? Зная ничтожно малую, почти неосуществимую искусственно в лаборатории плотность комет, мы убеждены, что примесь кометных газов к нашему воздуху будет неощутима.
11. Открытие кратеров метеоритного происхождения на Земле во многих умах возродило идею о том, что лунные кольцевые горы – эти оспины на лике Луны – образованы падением метеоритов. Наличие метеоритных кратеров на Земле и сходство их профиля с профилем лунных кратеров придают этой версии добавочную правдоподобность, но, хотя поклонников такого взгляда и сейчас немало, мы не можем к ним присоединиться.
12. Блеск кометы (исправленный с учетом влияния расстояния от Земли) в зависимости от ее расстояния до Солнца меняется по-разному, но обычно гораздо быстрее, чем обратно пропорционально квадрату расстояния.
Отговори
- Устарели утверждения 1, 2, 3, 4, 5, 7 и 11; утверждения 6, 8, 9, 10 и 12 официальное решение признает верными (6 — с оговоркой о бурых карликах).
Решение
(Е.Н. Фадеев)
Меркурий успевает совершить 3 оборота вокруг своей оси за два сидерических периода обращения вокруг Солнца. В то время период обращения Меркурия вокруг своей оси был неизвестен, но теория приливов указывала на то, что Меркурий должен быть синхронизован с Солнцем, как Луна с Землей. Тем не менее, утверждение все равно не вполне верное. Поскольку орбита Луны немного вытянута, мы наблюдаем ее либрацию (покачивание), благодаря чему можем видеть больше половины поверхности. Эксцентриситет орбиты Меркурия больше лунного, так что, даже если бы осевое вращение Меркурия было синхронизовано с Солнцем, он бы все равно несколько покачивался относительно среднего направления на Солнце.
Ломоносов действительно наблюдал прохождение Венеры по диску Солнца, в результате чего сделал вывод, что атмосфера на Венере есть. Однако она не «почти такая же плотная», а гораздо плотнее, чем земная атмосфера. О реальных свойствах атмосферы Венеры ученые узнали только после первых полетов к Венере (хотя Ломоносов допускал, что атмосфера Венеры по плотности может превосходить земную). До этого предполагалось, что раз Венера лишь чуть-чуть уступает в размере Земле, то и атмосфера ее должна быть немного менее плотная.
На самом деле Большое Красное Пятно – это вихрь в атмосфере планеты (антициклон). Окончательно это удалось установить только после полета космических аппаратов «Вояджер-1,2». До этого разрешающей способности телескопов не хватало для детального анализа этого феномена. В то же время, трудно было предположить, что атмосферное образование может существовать несколько столетий.
Обратное направление вращения вокруг своей оси имеет также и Венера. Однако, обнаружить это удалось только в начале 60-х годов по данным радиолокации, поскольку в видимом диапазоне поверхность планеты скрыта под толстой непрозрачной атмосферой.
По различным оценкам от 50% до 70% звезд входят в двойные и кратные системы.
Утверждение верное, если не принимать во внимание гипотезу, что бурых карликов может быть еще больше, чем красных. Современное развитие наблюдательной техники пока не позволяет проверить эту гипотезу.
Согласно современным представлениям о формировании Солнечной системы, кометы – это «строительный мусор», оставшийся после формирования «больших» тел. Основной резервуар комет, как принято считать, находится на дальних окраинах Солнечной системы и называется облаком Оорта.
Радиус Юпитера, как указано в справочных таблицах, равен примерно км. Расстояние до Юпитера в противостоянии 4.2 а.е. км. Поделив радиус на расстояние, получаем угловой размер радиуса Юпитера в радианах. Домножив на 50 (увеличение), получаем рад . Эта величина несколько больше углового радиуса Луны (0.25°). Если мы сделаем такие же расчеты для соединения, то получим значение видимого радиуса Юпитера 0.23°. Так что, данная цитата из книги абсолютно верна.
Совершенно верно.
Совершенно верно. Около 100 лет назад Земля прошла через хвост кометы Галлея, что никак не отразилось на нашей атмосфере. Космический аппарат Stardust, специально сконструированный для ловли частиц кометных хвостов, смог поймать всего несколько десятков таких частиц во время сближения с кометой.
Во-первых, в то время было известно не очень много ударных кратеров на Земле. В настоящее время геологическими методами удается выделить много мест падения крупных метеоритов даже тогда, когда сами кратеры уничтожены эрозией. Кроме того, со времени написания книги кратеры были найдены на всех планетах, имеющих достаточно старую твердую поверхность, спутниках планет и астероидах. Общепринято, что кратеры в большинстве своем имеют ударное происхождение. По плотности кратеров на поверхности небесных тел определяют возраст этой поверхности.
Совершенно верно. По мере подлета кометы к Солнцу у нее появляется кома (голова кометы) и хвост, которые хорошо рассеивают свет Солнца, увеличивая видимую яркость кометы.
Содержание сборника решений
СОДЕРЖАНИЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ТУР
9 класс … 3
10 класс … 10
11 класс … 17
ПРАКТИЧЕСКИЙ ТУР
9 класс … 26
10 класс … 31
11 класс … 38
Оригинал в Архива: prob2012tepr.pdf · официални решения: psol2012tepr.pdf