普通天文學 期中考 （一九九七年 秋）

考試時間 1997.11.19 10 am -- 12 noon。你不可以使用任何參考資料（包括別人的答案），也不能用計算機。請將答案直接寫在題目紙上。

一、選擇題：選出各題中最適當的答案。每題兩分。

  1. 「如果有不同的理論能夠解釋一個現象，選擇最簡單的那一個；或者說，如果已經有理論可以解釋一個現象，不要發明新的理論。」 這個科學上的原則稱做
    Murphy's law （墨非定律）
    Occam's razor 戒急用忍
    精簡公約
    新生活運動
  2. 下列哪一項人類自希臘以來的根本信仰，被 Galileo 觀測到 Jupiter's moons 所動搖
    相信宇宙每一個天體都繞行地球
    相信宇宙每一個天體都繞行太陽
    相信宇宙每一個天體都繞行銀河中心
    相信宇宙大部份的物質是我們看不到的暗物質
    相信我們的月球是因為地球上的人類而造的
  3. 光年 (light year) 是哪一種單位？
    速度
    時間
    圓弧上的一段
    角度
    距離
  4. 在地球年 1997 年，一個遠方恆星旁邊的某行星上的文明偵測到來自地球的核子爆炸的閃光。那是1945年七月的廣島、長崎事件，試問該文明所在的行星和地球間的距離。
    1.6 pc
    5.2 pc
    16 pc
    52 pc
    170 pc
  5. 下列哪一種太空探測任務人類尚未達成？
    將太空船登陸在小行星上
    在別的天體上發現活躍的火山
    在月球表面行走
    攜帶回火星的土壤
    飛往金星測量其表面特徵
  6. 結合哪兩個天球座標能夠完整的描述一個天體的位置？
    longitude and latitude
    right ascension and declination
    right ascension and sidereal time
    sidereal time and hour angle
    hour angle and azimuth distance
  7. 在現代天文學中， constellations 代表
    夜空中一小群特定的星球集團
    恆星構成的特定圖像，居於天空特定的方位，有助於航海導航
    行星和月球一年當中運行軌道所在的一條帶狀區域
    全天空分成的88個大小不等的區域
    兩顆星因彼此的重力互繞
  8. 如果夜復一夜仔細觀察，會發現某特定一顆恆星
    升起的時間每個晚上都相同
    升起的時間每個晚上都遲了約四分鐘
    升起的時間每個晚上都早了約四分鐘
    升起的時間不一定，有時早，有時遲，因為地球自轉並不規律
    落下的時間都差不多在日出前
  9. 地球繞日的真實週期 --- 定義為相對於遠方的恆星，地球繞行太陽完整一圈所需的時間 --- 為
    one solar year
    one tropical year
    one sidereal year
    one solar day
    one solar cycle
  10. 相對於遠方恆星，地球的自轉軸在六個月後的指向相差多少角度？
    0
    15
    23.5
    60
    180
  11. 如果白天的天空不是這麼亮，以致我們能看到星辰，我們會看到太陽相對於其他恆星的運動情形為
    約每天24度
    約每小時1度
    約每天1度
    約每天15度
    約每天360度
  12. Precession 造成
    地球自轉軸在天球上緩慢畫出圓錐形，有如旋轉的陀螺般
    地球的自轉，也是星辰東起西落的原因
    地球自轉速度不一，因此每天的實際時間長短不同
    地球在繞行太陽時，依距離遠近而速度不一樣
    月球在繞行地球的距離越來越遠
  13. 新月大概於何時升起？
    午夜
    日出之時
    中午
    黃昏時
    晚上九點
  14. 在地球上看到月全食，表示當時
    地球、太陽與月球成一直線，且地球在中間
    地球、太陽與月球成一直線，且月球在中間
    地球、太陽與月球成一直線，且太陽在中間
    地球、太陽與土星成一直線，潮水漲到最高
    約是農曆的滿月
  15. 一個日全食事件中，totality 是指太陽完全被遮住的時候。地面上能觀測到最長的食甚 (totality) 約為
    幾秒鐘
    七分半鐘
    五十五分鐘
    一小時四十分鐘
    12 小時
  16. 在地面上觀測月全食，totality 的時間最長可達
    幾秒鐘
    七分半鐘
    五十五分鐘
    一小時四十分鐘
    12 小時
  17. 在望遠鏡發明之前，人類就已經知道的行星為
    Venus, Jupiter, Saturn, Mars, and Pluto
    Mars, Jupiter, Uranus, Mercury, and Moon
    Mars, Venus, Mercury, Saturn, and Neptune
    Mercury, Venus, Mars, Jupiter, and Uranus
    Saturn, Venus, Mars, Mercury, and Jupiter
  18. 在地面上觀測行星運動，發現有時候行星會作 retrograde motion，這是因為
    地球在運動
    該行星的軌道與地球軌道有個夾角
    太陽繞著銀河中心運動
    地球自轉一圈的時間比公轉一圈的時間來得短
    太陽磁場造成行星大氣產生大量高能的粒子
  19. 當 Mercury 離 Earth 距離最遠時，Mercury 的位置是
    superior conjunction
    inferoir conjunction
    opposition
    greatest elongation
    occultation
  20. 第一個發現行星軌道為橢圓形的是
    Copernicus
    Newton
    Kepler
    Galileo
    Einstein
  21. 在行星軌道哪一點附近，行星的運動最快？
    vernal equinox
    focus of the elliptical orbit
    aphelion
    perihelion
    winter solstic
  22. 如果有一天發現了太陽系的第十顆行星，其軌道 sidereal period 據觀測為 125 年，假設其為圓形軌道，其公轉軌道的半徑約為
    1250 AU
    85 AU
    125 AU
    25 AU
    8.5 AU
  23. 在研究行星運動的理論方面，Isaac Newton 與 Johannes Kepler 的理論underline{最大不同}之處為
    Newton 從基本的物理假設進行研究，而 Kepler 則不過是從觀測資料中找關係
    Newton 的理論來自長期利用望遠鏡對天體的觀測，而 Kepler 則使用肉眼觀測的資料
    Newton 生活在學術氣氛比較自由的環境裡，而 Kepler 則動輒得咎
    Kepler 住在歐洲大陸，而 Newton 住在英國，當地的天氣要比歐洲大陸好得多，因此觀測數據的準確性較高
    Kepler 專長在觀測，而 Newton 則重理論，但因為 Newton 是Kepler 的學生，得以從大量資料中歸納出理論
  24. 一個物體的 angular momentum 取決於
    該物體的質量
    該物體質量的分佈情形
    該物體轉動得快慢
    以上皆是
    以上皆非
  25. 如果太陽的質量變成現在的10倍，而地球仍維持與現在相同離太陽的距離，地球的公轉週期會變成
    仍保持是一年
    三年多
    十年多
    一百年多
    與自轉週期一樣
  26. 依光子的能量由高而低排列下列輻射波段
    gamma rays, x rays, ultraviolet, visible light, infrared
    visible light, infrared, ultraviolet, gamma rays, x rays
    x rays, gamma rays, ultraviolet, infrared, radio waves
    radio waves, visible light, ultraviolet, gamma rays
  27. 氫原子的 Lyman-alpha 譜線的波長為 121.6~nm，這是在哪個波段？
    radio waves
    infrared
    visible light
    ultraviolet
    x rays
  28. 地球的大氣在下列哪個電磁輻射波段是透明的？
    radio waves
    ultraviolet
    x rays
    gamma rays
    cosmic rays
  29. 下列哪一種望遠鏡用 lens 當作主要的光學元件？
    Newtonian telescope
    Cassegrain telescope
    Schmidt telescope
    radio telescope
    refracting telescope
  30. 裸眼一般最暗能看到約六等星（假設瞳孔直徑為 5~mm），如果用
    位於夏威夷 Mauna Kea 山上的 Keck 望遠鏡（口徑為10~m）作目鏡
    觀測，預期最暗能看到幾等星？
    10 等
    22 等
    33 等
    55 等
    100 等
  31. 對於觀測天文學家來說，"seeing" 的意義為
    「眼見為憑」，沒親自看到的現象死也不相信
    望遠鏡的追蹤系統有偏差，造成影像模糊的效應
    望遠鏡不完美的成像系統，造成不同波長的光未能聚焦在同一平面
    望遠鏡不完美的成像系統，造成照到鏡面不同部份的光未能聚焦在同一平面
    由於地球大氣的擾動，造成星光強度的閃爍及影像的模糊 % *
  32. Adaptive optics 的目的在
    抵銷地球大氣造成的影像扭曲
    修正望遠鏡的 spherical aberration
    修正望遠鏡的 chromatic aberration
    防止望遠鏡因為本身的重量造成機械變形
    修正望遠鏡因為指向不同天空位置造成的影像變形
  33. Hubble Space Telescope 主鏡的口徑為 2.4~m，在 500~nm 觀測的角分辨力約為
    10 arc second
    1 arc second
    0.1 arc second
    0.01 arc second
    0.001 arc second
  34. Vega 星的表面溫度比太陽高，所以
    Vega 發射的 infrared radiation 比太陽強，但 ultraviolet radiation 比太陽弱
    Vega 發射的 infrared radiation 比太陽弱，但 ultraviolet radiation 比太陽強
    Vega 發射的 infrared radiation 及 ultraviolet radiation 都比太陽弱
    Vega 發射的 infrared radiation 及 ultraviolet radiation 都比太陽強
    Vega 發射的 infrared radiation 及 ultraviolet radiation 都和太陽一樣強
  35. （活著的）人類體溫約是 37oC，所發出的輻射最強處的波長約為
    1000A
    5000A
    10,000A
    100,000A
    1~cm

　

二、按照所顯示的圖片回答下列問題。每題兩分。

　

圖中的明亮圓圈與下列何者有關？ % p.10 circumpolar star trails
望遠鏡的 tracking
月球永遠以同一面對著我們
地球的自轉 % *
恆星的 proper motion
用 Dopper effect 可以量天體的 radial velocity

在圖中標示的哪個位置會看到所示的光譜？ % p.88,89 Fig 4-10,11
A
B
C
D
E

這是一個什麼樣的望遠鏡？ % p.73 Fig 3-26
電波 % *
太空
可見光
X 射線
紅外線

這是什麼現象？ % p. 32 Fig. 1-31
total lunar eclipse
partial solar eclipse
annular solar eclipse
partial lunar eclipse
UFO

此圖所示為某觀測者看到的天球，寫出天球上 A 與 B 點的名稱。

A:﹍﹍﹍﹍﹍﹍ B: ﹍﹍﹍﹍

三、簡答題：簡單、扼要地回答下列問題。若繼續寫到題目紙背面，請註明。

某顆星的 parallax 為 0.02 角秒，試估計其距離，分別以 parsec、光年及公里表示。（5分）

比較折射式望遠鏡與反射式望遠鏡的不同，並說明各自的優缺點。（8分）

試舉出兩個科學上「如果沒有月球會有什麼影響」的例證。請著重在地球或者是地球上生物會和現在的情形有何不同。不能過中秋或吟詩、伴月影婆娑起舞雖然影響非常大，但不在此處討論的範圍。（2分）

　

四、改錯題：盡你所能指出下列敘述錯誤的地方，並稍加更正、討論。5分

李東非是中壢某國立大學的學生，他喜歡別人叫他「黎騰飛」，聽起來比較「瓊瑤」一點。這個晚上，牆上的鐘已經快指到半夜一點了，他輾轉思考白天「普通天文學」課堂上，老師談論的宇宙邊界的問題，及至不能眠。他望向窗外，一輪新月掛在北斗七星的杓口上，黎騰飛記得同學說今晚會發生月全食，他拿出雙筒望遠鏡，指向月面，看到大小的坑洞佔了將近整個視野，甚至隱隱約約可以看到阿波羅太空船在 1940 年代登陸月球時所插的中華民國國旗。