МУНИЦИПАЛЬНАЯ ПРЕДМЕТНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ

ВСЕРОССИЙСКОЙ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ ПО АСТРОНОМИИ

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ШКОЛЬНОГО ЭТАПА

ВСЕРОССИЙСКОЙОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ ПО АСТРОНОМИИ

В 2014/2015 УЧЕБНОМ ГОДУ

Липецк, 2014

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Школьный этап проводится в соответствии с Порядком проведения всероссийской олимпиады школьников, утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 18 ноября 2013года № 1252.

Данные требования определяют принципы составления олимпиадных заданий и формирования комплектов заданий, включают описание необходимого материально-технического обеспечения для выполнения олимпиадных заданий, перечень справочных материалов, средств связи и электронно-вычислительной техники, разрешенных к использованию во время проведения олимпиады, критерии и методики оценивания олимпиадных заданий, процедуры регистрации участников олимпиады, показа олимпиадных работ, а также рассмотрения апелляций участников олимпиады.

ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ШКОЛЬНОГО ЭТАПА

ВСЕРОССИЙСКОЙ ОЛИМПИАДЫ ПО АСТРОНОМИИ

Школьный этап проводится в один аудиторный тур в течение одного дня.

К участию в этапе допускаются все желающие, проходящие обучение в 5-11-х классах. Любое ограничение списка участников по каким-либо критериям (успеваемость по различным предметам, результаты выступления на олимпиадах прошлого года и т.д.) является нарушением Порядка проведения всероссийской олимпиады школьников.

Школьный этап проводится в пяти возрастных группах: 5-6, 7-8, 9, 10, классы. В соответствии с Порядком проведения всероссийской олимпиады участник вправе выполнять задания за более старший класс. В этом случае он должен быть предупрежден, что в случае включения в список участников последующих этапов всероссийской олимпиады он будет выступать там в той же (старшей) параллели.

На решение заданий школьного этапа олимпиады по астрономии отводится два астрономических часа для 5-7 классов и три астрономических часа для остальных участников.

Содержание заданий школьного этапа олимпиады соответствует федеральному компоненту федерального государственного стандарта общего образования по предмету «Астрономия» и выстроено с учетом учебных программ и школьных учебников по астрономии, имеющих гриф Министерства образования и науки РФ.

Задания школьного этапа всероссийской олимпиады по астрономии составляются на основе списка вопросов, рекомендуемых методической комиссией всероссийской олимпиады школьников по астрономии. Для каждой из возрастных групп предлагается свой комплект заданий, при этом некоторые задания могут входить в комплекты нескольких возрастных групп (как в идентичной, так и в отличающейся формулировке).

Школьный этап не предусматривает постановку каких-либо практических задач по астрономии, его проведение не требует специфического оборудования (телескопов и других астрономических приборов).

Для проведения школьного этапа оргкомитет должен предоставить аудитории в достаточном количестве – каждый участник олимпиады должен выполнять задания за отдельным столом (партой). Каждому участнику олимпиады оргкомитет должен предоставить тетради (листы) со штампом общеобразовательного учреждения, где проводится олимпиада, а также листы со справочной информацией, разрешенной к использованию на олимпиаде. В каждой аудитории должны быть также запасные канцелярские принадлежности и калькулятор.

Перед началом олимпиады каждый участник должен пройти процедуру регистрации у члена оргкомитета.

Во время работы над заданиями участник олимпиады имеет право:

- пользоваться листами со справочной информацией, выдаваемыми участникам вместе с условиями заданий;

- пользоваться канцелярскими принадлежностями;

- пользоваться собственным непрограммируемым калькулятором, а также просить организатора аудитории временно предоставить ему калькулятор;

- принимать продукты питания;

- временно покидать аудиторию, оставляя у организатора в аудитории свою работу.

Во время работы над заданиями участнику запрещается:

- пользоваться мобильным телефоном (в любой его функции);

-пользоваться программируемым калькулятором или переносным компьютером;

- пользоваться какими-либо источниками информации, за исключением листов со справочной информацией, раздаваемых оргкомитетом перед началом олимпиады;

- производить записи на собственную бумагу, не выданную оргкомитетом.

По окончании работы членами жюри проводится разбор заданий и их решений. Каждый участник олимпиады имеет право на ознакомление с оценкой олимпиадной работы и подачу апелляции о несогласии с выставленными баллами. Показ работы и подача апелляции производится в день ознакомления с результатами олимпиады.

Решение заданий проверяется жюри, формируемым организатором олимпиады. При оценивании выполнения заданий жюри руководствуется критериями и методиками оценивания, являющимися приложением к олимпиадным заданиям, разработанным муниципальными предметнометодическими комиссиями.

Протоколы олимпиады с указанием оценок всех участников передаётся организатору олимпиады для формирования списка участников муниципального этапа всероссийской олимпиады

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ШКОЛЬНОГО ЭТАПА

Задание Назовите три самых ярких небесных светил на нашем небе.

Решение. В задании требуется указать три абсолютно самых ярких светила в небе Земли, в не зависимости от типов этих небесных объектов. Самым ярким светилом неба, вызывающим на Земле смену дня и ночи, является Солнце.

Второе по яркости светило может также легко наблюдаться днем, а на ночном небе оно превосходит по яркости все остальные светила, вместе взятые. Этоединственный естественный спутник Земли Луна. Третье светило является самым ярким точечным (звездоподобным) объектом. Этот объект также может (хотя и ст рудом) наблюдаться днем. Это ярчайшая из планет Венера.

На полушарии Солнца, обращенном к Земле, произошла мощная вспышка. Через какое время она сможет быть зафиксирована на Земле? Считать, что вспышка имела мгновенный характер.

Решение. Сама вспышка считается мгновенной, но для ее фиксации на Земле необходимо, чтобы до Земли дошло излучение вспышки. Излучение движется со скоростью света c, равной300000км/с. Расстояние от Солнца до Земли L равно 150 млн км. Время распространения света t= L/c=500 секунд.

Именно через такое время вспышка может быть зафиксирована на Земле.

Какие светила могут наблюдаться с Земли глазом или в телескоп в фазе тонкого серпа?

Решение. Как известно, большие тела Солнечной системы (планеты, крупные спутники планет) имеют форму, близкую к сферической. Выглядеть как серп они могут в том случае, если большая часть их полушария, обращенного к Земле, не освещена Солнцем. Самый известный пример- Луна, когда она располагается чуть ближе к Солнцу, чем Земля(см. рисунок).

Также в виде серпа могут выглядеть и некоторые планеты. Но,как видно из рисунка, эти планеты должны располагаться ближе к Солнцу, чем Земля. Таких планет в Солнечной системе две – Меркурий и Венера.

Другие тела Солнечной системы, которые могут оказаться внутри орбиты Земли - мелкие астероиды – в расчет не берутся, так как даже при наблюдении в телескоп с Земли они выглядят точечными объектами, и их фаза незаметна. Итак, ответ задания - Луна, Меркурий и Венера.

20марта 2015года на Северном полюсе Земли произойдет полное солнечное затмение. На какой высоте над горизонтом оно будет там наблюдаться?

Решение.Как можно понять уже по самому названию астрономического явления, полное солнечное затмение наблюдается на диске дневного светила Солнца. Поэтому для ответа на задачу нужно определить высоту Солнца над горизонтом в момент затмения в данном пункте Земли.

Обратим внимание, что затмение произойдет 20 марта, фактически в день весеннего равноденствия. В это время Солнце располагается на небесном экваторе, его склонение равно нулю. В пункте наблюдения – на Северном полюсе, широта равна +90° - небесный экватор совпадает с горизонтом. Высота Солнца, как и его склонение, будет равна нулю. Затмение будет наблюдаться на горизонте.

Что ярче одна звезда первой величины или две звезды второй величины?

Решение. Шкала звездных величин такова, что яркость звезды с величиной m в 2.512раз больше яркости звезды с величиной (m+1). Поэтому одна звезда первой величины ярче двух звезд второй величины.

Как известно, полярные сияния возникают в верхней атмосфере Земли при воздействии частиц солнечного ветра. Почему тогда их можно наблюдать в условиях полярной ночи, когда даже верхняя атмосфера не освещена Солнцем?

Решение. Если бы траектория частиц солнечного ветра была прямой линией, то, как и солнечный свет, они не попадали бы в зимнюю полярную атмосферу, находящуюся в глубокой тени Земли. Но эти частицы имеют электрический заряд, и их траектория искривляется в магнитном поле Земли. За счет этого они попадают в верхнюю атмосферу ночью, особенно вблизи магнитных полюсов Земли, вызывая там полярные сияния.

Поверхность звезды A вдвое горячее поверхности звезды B, но в двое меньше ее по размерам. Какая звезда ближе к нам и во сколько раз, если в небе Земли эти звезды одинаково ярки?

Решение. По закону Стефана-Больцмана, светимость звезды J пропорциональна R2T4, где R и T-радиус и температура звезды. Яркость звезды, видимая на Земле, пропорциональна J/L2, где L-расстояние от Земли до звезды.

Из условия задачи имеем:

Кроме этого, известно, что TA=2TB, a RA=RB/2. Подставляя это в предыдущее уравнение, получаем, что LA=2LB. Звезда A находится вдвое дальше от Земли, чем звезда B.

Ярчайшие звезды созвездия Ориона-Бетельгейзе и Ригель при наблюдении глазом имеют примерно одинаковый видимый блеск. Какая из звезд будет ярче при наблюдении с красным светофильтром, если эффективная температура Бетельгейзе-3600K, а Ригеля-12000 K?

Решение. Как известно, распределение энергии в спектре звезды зависит от ее температуры. Чем холоднее звезда, тем больше длина волны максимума ее излучения, т.е. тем "краснее" сама звезда. Ригель и Бетельгейзе имеют одинаковый блеск для наблюдений глазом, имеющим наибольшую чувствительность к желто-зеленым лучам. В красной области поток энергии от горячего Ригеля будет слабее, чем в желто-зеленой, а вот у холодного Бетельгейзе красной области поток при близится к максимальному. Поэтому при наблюдении с красным светофильтром Бетельгейзе окажется ярче Ригеля.

Постоянная Хаббла составляет 72 км/с Мпк. Считая скорости галактик постоянными во времени, оцените возраст Вселенной.

Решение. Постоянна Хаббла указывает, что за счет расширения Вселенной галактика, расположенная на расстоянии R от нас, удаляется со скоростью v= HR.

Если считать эту скорость направленной от нас и постоянной, можно определить время, прошедшее с того момента, когда мы представляли с этой галактикой единое целое:

T=R/ v=1 / H.

Чтобы выразить это время в привычных единицах, учтем, что 1 пк содержит в себе 31013км, а 1Мпк -3 1019км. Тогда постоянная Хаббла равна 2. 10-18с-1, а возраст Вселенной - 4 1017 секунд или 13 миллиардов лет - значение, очень близкое к истинному.

Через некоторое время наша Галактика и галактика Андромеды могут столкнуться друг с другом. Сможет ли Солнце при этом сохранить свою планетную систему?

Решение. Уже на интуитивном уровне можно понять, что столкновение двух галактик может сильно изменить их структуру, распределение газа и пыли, взаимное расположение звезд, но не повлияет на планетные системы, так как их размер существенно меньше расстояний между звездами даже в сливающихся галактиках. Этот вывод можно подтвердить и количественно. Предположим, Солнечная система с радиусом100 а.е. или 0.0005 пк (обозначим через R) прошла через всю галактику Андромеды диаметром 50 кпк (обозначим через L). В этом пути Солнечная система вырежет цилиндр объемом R2L=0.04 пк3. Объемная концентрация звезд в диске галактики около одной на кубический парсек, поэтому вероятность близкого (до100а.е.) сближения с другой звездой, которое могло бы существенно повлиять на судьбу Солнечной системы, мала.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ, ПОДЛЕЖАЩАЯ РАЗДАЧЕ ВМЕСТЕ

С УСЛОВИЯМИ ЗАДАНИЙ

Ниже приведен перечень справочных данных, которые считаются известными при решении заданий всех этапов всероссийской олимпиады школьников по астрономии.

§1. Основные физические и астрономические постоянные Гравитационная постоянная G=6.67210–11м3кг–1с– Скорость света в вакууме c=2.998108м/с Универсальная газовая постоянная =8.31 м2кгс–2K–1моль– Постоянная Стефана-Больцмана =5.6710–8кгс–3K– =3.0861016м Постоянная Хаббла H=72 (км/c)/Мпк §2. Данные о Солнце Радиус - 695 000 км Масса - 1.9891030кг Светимость - 3.881026Вт Спектральный класс - G Видимая звездная величина–26.78m Абсолютная болометрическая звездная величина +4.72m Показатель цвета - (B–V)+0.67m Эффективная температура5800K Средний горизонтальный параллакс - 8. Интегральный поток энергии на расстоянии Земли - 1360 Вт/м Поток энергии в видимых лучах на расстоянии Земли - 600 Вт/м Данные о Земле Эксцентриситет орбиты - 0. Тропический год - 365.24219 суток Средняя орбитальная скорость - 29.8 км/с Период вращения - 23 часа56 минут 04 секунды Наклон экватора к эклиптике на эпоху2000 года – т 23 26 21. Экваториальный радиус - 6378.14 км Полярный радиус- 6356.77 км Масса - 5.9741024кг Средняя плотность - 5.52гсм– Объемный состав атмосферы - N2 (78%),O2(21%), Ar(~1%).

§3. Данные о Луне Среднее расстояние от Земли - 384400 км.

Минимальное расстояние от Земли - 356410 км Максимальное расстояние от Земли - 406700 км Эксцентриситет орбиты - 0. Наклон плоскости орбиты к эклиптике Сидерический(звездный) период обращения 27.321662 суток Синодический период обращения 29.530589 суток Радиус1738 км Масса7.3481022кгили1/81.3 массы Земли Средняя плотность3.34гсм– Визуальное геометрическое альбедо 0. Видимая звездная величина в полнолуние–12.7m §4. Физические характеристики Солнца и планет Нептун наибольшейэлонгациивнутренних планет 24. §5. Характеристики орбит6026 11. Планета Большая Эксцент Наклон к Период Синодический §6. Характеристики некоторых спутников планет 12. ~11. Миранда 6.331019 235.8 1.15 129900 1.413479 0. 16. 14. Умбриэль1.271021 584.7 1.52 266000 4.144177 0. 14. Титания3.491021 788.9 1.70 436300 8.705872 0. 13. Оберон3.031021 761.4 1.64 583500 13.46324 0. 13. ** – обратное направление вращения.

§7. Формулы приближенного вычисления sin x tg x x;

sin( + ) sin+xcos;

cos( + )cos –xsin;

(1+x)n1+nx;

(x1, углы выражаются в радианах)