МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА
ХIX НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО АСТРОНОМИЯ
Т Е М А
за националния кръг на олимпиадата по астрономия
Теоретичен тур – 7 май 2016 г.
Възрастова група XI-XII клас
1 задача. Космопорт. През 2066 г. в орбита около Земята е построена специална станция, от която се изстрелват космически кораби в далечни полети. Орбитата на станцията е кръгова екваториална и на височина 400 км над земната повърхност. Вие се намирате на борда на изследователски кораб, който също се движи по кръгова екваториална орбита, в същата посока като станцията, но на височина 380 км над земната повърхност. В момент на максимално сближаване на вашия спътник със станцията, от нея се изстрелва кораб в редовен рейс към Луната. Вие виждате блясъка от ракетните струи на неговите двигатели като звезда от звездна величина –12m.
-
А) Колко време след това за вас станцията Космопорт ще се скрие под хоризонта? Рефракцията да не се отчита.
-
Б) Коментирайте качествено как рефракцията би повлияла върху описаната по-горе ситуация.
-
В) Опитайте се да получите приблизителна количествена оценка за приноса на рефракцията.
-
Г) Миг преди станцията да се скрие под хоризонта, от нея се изстрелва още един кораб и блясъкът от ракетните му струи е също толкова мощен, както и при първия кораб. Определете приблизително звездната му величина в този момент за вас. Ще можете ли да го видите?
Земната атмосфера поглъща част от светлината на небесните обекти. Когато обектът е в зенита, за наблюдател на земната повърхност неговата видима звездна величина се увеличава с 0.29m. Слънцето в зенита има звездна величина –26.7m, а на хоризонта – около –16m.
2 задача. Гравитационна леща. Като ефект от Общата теория на относителността, при преминаване на минимално разстояние b от обект с маса M, светлинните лъчи се изкривяват на ъгъл θ[rad]=4GM/(bc2), където c е скоростта на светлината.
За да демонстрира това пред вас, астрономът Александър Куртенков избира двойната звезда P, която се намира на разстояние 10.6 pc от Слънцето и има тангенциална скорост 13.86 km/s, насочена изцяло по ректасцензия, на запад. Тоест, ректасцензията на P намалява поради собственото движение, а деклинацията не се променя. Орбитите на компонентите са кръгови и зрителният лъч лежи в равнината им. Орбиталният период е 10.0 h. Наблюдаваната разлика между лъчевите скорости на двете компоненти достига до максимална стойност 400 km/s.
-
А) Пресметнете общата маса на системата P в слънчеви маси.
-
Б) Пресметнете собственото движение (ъгловата скорост спрямо звездите) на системата P в ъглови секунди на година.
-
В) На 15.07.2016 г. P има екваториални координати (αP = 18h01m10s.1261,
δP = –23°26′38".610), а звездата Q – (αQ = 18h01m10.0772s, δQ = –23°26′38".661). Международен екип от учени, ръководен от А. Куртенков, планира да провери гореописания ефект от Общата теория на относителността, извършвайки свръхточни наблюдения на P и Q с оптичен интерферометър. Планирани са наблюдения на 06.09.2018 г. Пресметнете очакваните екваториални координати на Q на тази дата с възможно най-висока точност! Звездата Q е на много голямо разстояние (над 500 pc) и има пренебрежимо собствено движение.
Тангенциалната скорост е компонентата на скоростта, перпендикулярна на зрителния лъч. Екваториалните координати се пресмятат спрямо астрометрични стандарти и не се влияят от аберацията на светлината!
3 задача. Двойна неутронна звезда. Пулсарът PSR B1913+16 е открит през 1974 г. с радиотелескопа Аресибо. Той е компонента в тясна двойна система с период 7.75 часа. Предполага се, че другата компонента е също неутронна звезда и че масите на двете компоненти са приблизително равни.
-
Оценете стойността на тези маси като използвате данните от кривата на лъчевата скорост на пулсара.
На графиката е дадена лъчевата скорост на пулсара относно центъра на масите на системата. Орбиталната равнина на двойната система е наклонена на 43 спрямо зрителния лъч от нас към нея.
Справочни данни:
Гравитационна константа 6.672×10-11 m3kg-1s-2
Маса на Слънцето 1.99×1030 kg
Маса на Земята 61024 кг
Екваториален радиус на Земята 6378 км
Рефракция на хоризонта 35
Сподели с приятели: |