Тест: «Туманности и Созвездия» для 10-11 классов
Часть 1: Вопросы с выбором ответа и на соответствие.
Какой физический процесс является основным источником свечения типичной эмиссионной туманности (области H II), такой как Туманность Ориона?
а) Отражение света близлежащих звёзд.
б) Поглощение и переизлучение ультрафиолетового излучения в видимом диапазоне (флуоресценция).
в) Термоядерные реакции внутри самой туманности.
г) Свечение раскалённой пыли.
Какое утверждение о планетарных туманностях НЕВЕРНО?
а) Они являются конечным этапом эволюции звёзд малой и средней массы.
б) Их название исторически связано со сходством с дисками планет в небольшие телескопы.
в) В их центре всегда находится белый карлик.
г) Они состоят преимущественно из водорода и гелия, практически без тяжёлых элементов.
Установите соответствие между типом туманности и её ключевой характеристикой:
| 1. Отражательная туманность | А. Расширяющаяся оболочка от взрыва сверхновой |
| 2. Эмиссионная туманность | Б. Облако, подсвечиваемое извне, свет рассеивается на пылинках |
| 3. Тёмная туманность | В. Свечение ионизованного газа, источником энергии служит УФ-излучение горячей звезды |
| 4. Остаток сверхновой | Г. Холодное плотное облако пыли, поглощающее свет |
*Ответ запишите в формате: 1-?, 2-?, 3-?, 4-?*
Прецессия земной оси приводит к тому, что:
а) Меняется видимая яркость Полярной звезды.
б) Положение Северного полюса мира медленно смещается среди звёзд.
в) Изменяется список видимых в данном полушарии созвездий.
г) Верно б и в.
Красивая разноцветная фотография туманности получена с помощью методов узкополосной съёмки и последующего совмещения кадров. Это делается, в первую очередь, для:
а) Увеличения художественной ценности снимка.
б) Выделения облаков с разным химическим составом и физическими условиями.
в) Компенсации вращения Земли.
г) Устранения атмосферных искажений.
Часть 2: Вопросы с кратким ответом и развернутым объяснением.
Объясните, почему планетарные туманности и остатки сверхновых имеют относительно короткое (по астрономическим меркам) время жизни (порядка десятков тысяч лет), в то время как эмиссионные туманности могут существовать миллионы лет.
Звезда Ригель (β Ориона) находится на расстоянии около 860 световых лет и имеет видимую звёздную величину +0.18. Оцените, во сколько раз изменился бы её блеск (поток излучения), если бы между нами и Ригелем оказалась тёмная туманность, поглощающая 90% света. Запишите расчёт.
В чём принципиальное различие между понятиями «созвездие» и «астеризм»? Приведите два примера астеризмов, не совпадающих с границами одного созвездия.
Какие два основных фактора определяют видимую форму и структуру туманности (например, наличие волокон, сгустков, пузырей)?
Часть 3: Задачи и анализ.
Сравните процессы, приводящие к образованию планетарной туманности и остатка сверхновой II типа. Укажите по одному сходству и два ключевых различия (например, в массе звезды-прародителя, механизме сброса оболочки, конечном объекте в центре).
Почему для изучения тёмных и отражательных туманностей особенно важны наблюдения в инфракрасном диапазоне, а для исследования остатков сверхновых – в рентгеновском?
Созвездие Ориона легко узнаваемо благодаря яркому астеризму «Пояс Ориона». Однако звёзды, входящие в него (Альнитак, Альнилам, Минтака), находятся на расстояниях примерно 1260, 2000 и 1200 световых лет соответственно. Объясните, почему, несмотря на огромные различия в расстояниях, с Земли они кажутся расположенными рядом и образуют фигуру.
Проанализируйте утверждение: «Туманность Андромеды (M31) когда-то считалась туманностью, но теперь классифицируется как галактика». Что принципиально изменилось в нашем понимании природы этого объекта и благодаря каким открытиям?
Рассмотрите эволюционную связь: «Молекулярное облако → Область звёздообразования (эмиссионная туманность) → Рассеянное скопище → ...». Что может появиться на месте массивной звезды из этого скопления через десятки миллионов лет и как это повлияет на окружающую туманность?
Используя карту неба или свои знания, определите: в какое время года и в какой части неба (южной, восточной, западной, северной) в средних широтах Северного полушария в полночь кульминирует созвездие Лебедя? С каким астрономическим объектом (типа туманности) в этом созвездии связана известная «астрофизическая загадка» (тёмная туманность Северный Угольный Мешок / туманность Вуаль / область активного звёздообразования)?
Ответы и критерии для проверки (развернутые):
б (Ионизация ультрафиолетом горячих звёзд и последующая рекомбинация с излучением квантов света).
г (Они как раз обогащены тяжёлыми элементами, выброшенными из недр звезды-предшественницы: углеродом, кислородом, азотом).
1-Б, 2-В, 3-Г, 4-А
г
б (Разные цвета соответствуют излучению конкретных элементов (H-альфа, OIII, SII и т.д.), что позволяет изучать распределение вещества, температур и ударные волны).
Краткий ответ: Планетарные туманности и остатки сверхновых – это быстро расширяющиеся оболочки, которые рассеиваются в разреженной межзвёздной среде за десятки тысяч лет. Эмиссионные туманности (области H II) – это стационарные (относительно) облака, постоянно ионизуемые молодыми звёздами, и существуют, пока живут эти звёзды (миллионы лет), или пока туманность не рассеет звёздный ветер.
Расчёт: Поглощение 90% означает, что проходит 10% света. Блеск (поток) уменьшится в 10 раз. (Более сложный расчёт: изменение звёздной величины Δm = -2.5*lg(0.1) = 2.5m. Новая величина +2.68m, блеск ослабел примерно в 10^(0.4*2.5)=10 раз).
Созвездие – официально утверждённый участок неба с четкими границами (всего 88). Астеризм – легко узнаваемая группа звёзд, которая может быть частью одного или нескольких созвездий. Примеры: «Летний треугольник» (Вега-Денеб-Альтаир), «Голова Дракона» (четыре звезды в форме ромба в созвездии Дракона).
1) Влияние близлежащих звёзд (излучение, звёздный ветер); 2) Наличие магнитных полей и турбулентности в межзвёздной среде.
Сходство: Оба процесса обогащают межзвёздную среду тяжёлыми элементами. Различия: 1) Масса прародителя: ПТ – звезды 0.8-8 M☉, СН II типа – 8 M☉. 2) Механизм: ПТ – сравнительно спокойный сброс оболочек, СН – катастрофический взрыв. 3) Конечный объект: в центре ПТ – белый карлик, в центре остатка СН – нейтронная звезда или чёрная дыра.
ИК-диапазон: Позволяет заглянуть внутрь пылевых туманностей, так как пыль прозрачна для ИК-лучей; позволяет изучать холодную пыль. Рентгеновский диапазон: Позволяет исследовать очень горячий газ (миллионы K) в остатках сверхновых, разогретый ударной волной, и компактные объекты (нейтронные звёзды) в их центре.
Причина – проекция на небесную сферу. Эти звёзды лежат практически на одной линии луча зрения с Земли, хотя в пространстве разделены сотнями световых лет. Это иллюстрирует, что созвездия – это проекция, а не реальные группы близко расположенных звёзд.
Изменение: Раньше считали, что это газопылевое облако в нашей Галактике. После измерений Э. Хаббла (обнаружение цефеид в M31 в 1920-х) стало ясно, что это огромная самостоятельная звёздная система (галактика) далеко за пределами Млечного Пути. Это изменило масштабы известной Вселенной.
Ответ: Массивная звезда (8 M☉) закончит жизнь взрывом сверхновой. Взрыв вызовет ударную волну, которая: а) разрушит/сожмёт остатки туманности, б) обогатит её тяжёлыми элементами, в) может запустить новую волну звёздообразования по краю пузыря (остатка сверхновой).
Ответ: Созвездие Лебедя кульминирует в полночь летом и в начале осени, находится в южной части неба. Известный объект – туманность «Вуаль» (NGC 6960/6992) – это остаток сверхновой. Или «Северный Угольный Мешок» – тёмная туманность, выделяющаяся на фоне Млечного Пути.
456
113 428 
