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第一届UPhO试题.pdf

发布:2017-09-19约4.62万字共21页下载文档
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【问题】 经过长期的观测,人类又确定一颗距离地球l 1520光年的行星的存在,并将其所属恒星 命名为 CZ 星。这样遥远的恒星对于人类最精密的望远镜来说,也是模糊的一团,不能分辨 内部结构,但是通过对于光的强度和频率的仔细测量,人们还是能对推测出这样行星的存在, 并推测行星的属性。 (1 )假设恒星表面满足黑体辐射定律。已知太阳表面温度约 3 ,太阳光辐射 T 5.510 K S 的峰值波长约为S 550nm 。CZ 星的星光辐射峰值波长约为C 400nm ,由此估算CZ 星表面温度 为多少? T C (2 )不考虑星际尘埃的影响,测量得到该星光在太阳系内的能流密度平均值为 1 3 - 2 ,斯特藩常数为 8 -2 -4 ,由此估算恒星的半径 S 5.17 10 Wm  5.6710 Wm K r C C 为多少? (3 )当行星、CZ 星、地球位于一条直线上的时候,星光会被行星挡住一部分,从而变弱, 形成凌日现象,我们可以由此推断行星的存在。我们观测到的凌日现象时,光强大约变弱了 r / r 0.01% ,由此推算行星半径和恒星半径的比值P C 为多少? T 10 T 568 (4 )我们发现凌日现象的持续时间为 L 小时,出现的周期为 P 天。并发现星 T 光的频率随时间有周期性的波动,周期与 相同。这种现象产生的原因是恒星受到行星的 P 影响,来回摆动,从而引起多普勒效应。观察到氢的谱线最高频率和最低频率相对差值为  / 6.9 1010 。 我 们 由 恒 星 的 半 径 和 温 度 估 算 得 到 恒 星 的 质 量 为 M C 2.6 1030 kg 。由行星半径可以知道这是一颗固态行星,推测其密度为 3 - 3 11 -2 2  5 . 0 1 0 k g m G 6.67 10 Nkg m v 。万有引力常数 ,计算行星运动的速度 为 P 多少? (5 )计算行星运动的轨道半径R 为多少? p (6 )计算行星表面的重力加速度 gp (7 )假设行星表面对恒星光线的反射率为 ,而行星辐射在红外区域,其辐射可以近 r 0.1 似使用黑体辐射公式。估算行星表面温度T O (8 )计算行星运动和黄道面和恒星到我们的连线之间的夹角θ (用弧度制表达); (9 )假设宇宙中文明均匀的分布且非常多,则有可能看到CZ 星星系中行
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