普通天文學 期中考 （一九九八年 春）

考試時間 1998.4.15 10 am ~ 12 noon。請將答案寫在答案紙上，並清楚標明題號。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。

一、是非題：對你認為是恆真的陳述在答案欄劃「○」；否則劃「×」且簡單說明或修改題目使其正確；說明不正確仍不計分。每題2分。

1. Betelgeuse 是獵戶座 (Orion) 中的一顆星，也就是中國人稱的「參宿四」，顏色偏紅，表示其表面溫度比太陽低。其光度測量的 (B-V) 值也會比太陽低。
   
2. 太陽藉熱核反應產生能量，愈接近表面溫度愈低，核反應速率愈慢。太陽的表面溫度約三千度，核反應的速率只有中央部份的十分之一。
   
3. 在 X 光波段觀測太陽，日冕非常明亮而光球的部份則呈暗黑。
   
4. 太陽表面的游離物質隨著磁場噴發出來，稱為 solar wind。這些物質掉落進地球的大氣層便是流星。在太陽活躍期，噴發劇烈，掉落的物質增加，就是流星雨。
   
5. 太陽表面有明暗相間的 granules，它們是太陽內部能量藉由對流輸出產生的現象。
   
6. 我們肉眼所見的太陽表面稱為 chromosphere。
   
7. 所謂「錢氏極限」 (Chandrasekhar limit) 是電子簡併壓力能抵擋萬有引力 的最大質量極限，其值大約是 1.4~Msun。核心質量大於此極限的星球，將無法成為白矮星。
   
8. 類似太陽一般的低質量主序星在核心進行核反應，將氫轉變成氦；而質量較大的主序星則在核心將氦轉變成碳或更重的元素。
   
9. 太陽表面的黑子比周圍顯得暗，這是因為黑子區域溫度比較低。
   
10. 雙星距離太近時﹐物質會從質量小的星流向質量大的星﹐這類系統稱為 eclipsing binaries。

二、選擇題：選出最好的答案。每題2分。

1. 太陽表面的溫度大約為： (A) 300 K; (B) 3,000 K; (C) 6,000 K; (D)15,000,000 K
   
2. 太陽的視星等約為 -27 等，絕對星等約為：(A) +5 等；(B) 0 等；(C) -5 等；(D) -27 等
   
3. 天蝎座裡最亮的「心大星」 (Antares) 是一顆紅巨星，和太陽比起來，下列哪一個敘述不正確？
   (A) 心大星的體積比太陽大；(B) 心大星的溫度比太陽高；
   (C) 心大星的光度比太陽大；(D) 心大星的密度比太陽低
   
4. 太陽的壽命 --- 定義為在核心進行氫核子反應的時期 --- 大約是 100 億年。質量為太陽 10 倍的恆星的壽命大約為
   (A) 10$^5$年；(B) 10$^7$年；(C) 10$^9$年；(D) 10$^{11}$年
   
5. 如果某顆星含有比較多的重元素，這表示
   (A) 這顆星曾經發生過超新星爆炸；(B) 這顆星很年輕；
   (C) 附近的星際物質溫度比較高；(D) 銀河系的這個角落的宇宙射線比較強
   
6. 有關白矮星內部的核子反應，下列何者正確？
   (A) 白矮星沒有核子反應；(B) 氫融合成氦；(C) 氦融合成碳；(D) 碳融合成鐵
   
7. 造父變星 (Cepheid variable) 是
   (A) 大質量的巨星或超巨星，因為脈動而改變大小與光度；
   (B) 在造父座方向的一種變星，目前知道大約1000顆；
   (C) 白矮星冷卻後的產物，是銀河系中數量最多的天體；
   (D) 藍巨星的一種，是銀河中光度最大的天體
   
8. A星的視差角經測量為 0.01角秒，而 B 星的視差角則為0.02角秒，因此我們可以推論：
   (A) A星的表面溫度比B星高2倍；(B) A星的距離是B星的2倍；
   (C) B星的距離是A星的2倍；(D) B星的體積比較大
   
9. 有兩顆幾乎一模一樣的 A2~V 星球，其中 A 星距離我們 10 pc，另外一顆（B星）則距離我們 100 pc，那麼
   (A) A星會顯得比較暗；(B) A星會比B星多5個星等；
   (C) A星會比B星多10個星等；(D) B星看起來顏色會比較紅
   
10. 獵戶座星雲 (Orion Nebula) 呈現的顏色以紅色為主，這表示它是一個
    (A) 黑暗星雲；(B) 反射星雲；(C) 發射星雲；(D) 行星狀星雲

三、簡答題：簡單、扼要地回答下列問題。

1. 繪出 Hertzsprung-Russell diagram。清楚地標出橫軸與縱軸。並在圖上標示出主序、紅巨星、超巨星與白矮星的位置。在圖上畫出太陽離開主序後的演化路徑。(20%)
   
   
2. 太陽的光譜型態為 G2V，北落師門（南魚座 Alpha 星；Fomalhaut）為 A3V，畢宿五（金牛座 Alpha 星；Aldebaran）則為 K5III，就你所能比較這三顆星的參數（例如體積、表面溫度、質量、光度、距離、密度等等）。 (10%)
   
   
3. 一中子星的溫度為一百萬度﹐半徑約十公里﹐計算其光度 (luminosity) （與太陽比較）。太陽的半徑為 7 × 10⁵ 公里。(10%)
   
4. 一個星團裡的成員恆星一般相信大約是從同一團雲氣，在差不多同一時期形成的。說明一個決定星團年齡的方法（一個只有千萬年的年輕的星團和一個數十億年的星團有什麼不同呢？） (10%)
   
5. 比較第 I 型超新星 (Type I supernova) 與 Type II 超新星在來源與觀測特性上的不同。(10%)