1

RJEŠENJA pitanja i zadataka za Županijsko natjecanje iz astronomije 2011.

4. razred osnovne škole

18. ožujka 2011.

PITANJA

Zaokruži slovo ispred točnog odgovora ( svaki točan odgovor 2 boda )

1. Jedina zvijezda u našem Sunčevom sustavu je: a. Venera b. Mjesec c. Sunce d. Jupiter

2. Jedino nebesko tijelo na koje su ljudi sletjeli je:

a. Mars b. Venera c. Mjesec d. Zemlja

3. Koje od navedenih zviježđa nije cirkumpolarno?

a. Kasiopeja b. Cefej c. Lav d. Žirafa

4. Najdulji dan u godini je prvi dan:

a. Proljeća b. Ljeta c. Jeseni d. Zime

2

5. Šesti planet od Sunca je:

a. Zemlja b. Mars c. Saturn d. Jupiter

Dopuni rečenicu ( svaki točan odgovor 2 boda )

1. Planet koji ima veliku crvenu pjegu, oluju koja se vrti poput uragana je, ________Jupiter________________________________ .

2. Tijelo koje kruži oko planeta je njegov ____satelit____________________ .

3. Godišnja doba se izmjenjuju zbog __nagnutosti Zemljine osi (priznati i odgovor: rotacije ili kruženja Zemlje oko Sunca)_________ .

4. Vrtnja Zemlje oko svoje osi uzrokuje izmjenu _dana i noći _____ .

5. Kugle svijetlećeg užarenog plina u svemiru su __zvijezde__________ .

3

ZADACI

1. (8 bodova)

Na karti neba, na slici ispod, najsjajnije zvijezde čine jedno cirkumpolarno zviježñe. Spoji zvijezde u zviježñe i napiši njegovo ime.

Priznaje se bilo koji od dva navedena načina spajanja zvijezda.

Za dobro nacrtano zviježđe 6 bodova, a za njegov naziv 2 boda (priznaje se bilo koji naziv od

dva navedena u rješenju)

2. (6 bodova)

Koje zviježđe zodijaka prepoznajete na ovoj karti neba? Upišite njegov naziv na kartu.

Priznaje se bilo koji od dva navedena naziva zviježđa

4

3. (8 bodova)

Svjetlost putuje 8 minuta i 18 sekundi od Sunca do Zemlje. Udaljenost Saturna od Sunca je deset puta veća nego što je udaljenost Zemlje do Sunca. Koliko dugo će svjetlost putovati od Sunca do Saturna? Odgovor izrazi u satima i minutama. Svjetlost će deset puta veću udaljenosti prijeći u deset puta duljem vremenu: (1

bod)

8 · 10 = 80 (1 bod)

18 · 10 = 180 (1 bod)

Za to je potrebno ukupno 80 minuta + 180 sekundi. (1 bod)

180 sekundi je 180 : 60 = 3 minute. (1 bod)

Put će trajati ukupno 80 + 3 = 83 minute. (1 bod)

83 : 60 = 1 i ostatak 23 (1 bod)

Put svjetlosti od Sunca do Saturna traje 1 sat i 23 minute. (1 bod)

4. (18 bodova)

Slika ispod prikazuje prividno kretanje Sunca preko nebeskog svoda na prvi dan dvaju godišnjih doba. Na prazne crte napiši:

a. Iznad plavih strelica: stranu svijeta koju pokazuju b. Iznad crvenih strelica: o kojem se godišnjem dobu radi c. Ispod horizonta napiši je li to mjesto izlaska ili zalaska Sunca d. Na horizontu označi točkama položaje triju strana svijeta i iznad njih stavi

oznake: S za južnu točku, E za istočnu točku i W za zapadnu točku.

Svaki točan odgovor boduje se s 2 boda.

1

Pitanja i zadaci za Županijsko natjecanje iz astronomije

2011. 5. razred osnovne škole

18. ožujka 2011.

ODGOVORI

Zaokruži slovo ispred točnog odgovora (svaki točan odgovor 2 boda) 1. Planet koji je po veličini (promjeru) najsličniji Zemlji je: a) Mars b) Merkur c) Venera d) Uran 2. Planet koji ima najviše prirodnih satelita (mjeseca) je: a) Saturn b) Jupiter c) Uran d) Mars 3. Najveći prirodni satelit (mjesec) u našem Sunčevom sustavu je: a) Europa b) naš Mjesec c) Titan d) Ganimed 4. Mjesec se najbrže kreće oko Zemlje onda kada je: a) najbliže Zemlji (u perihelu) b) puni Mjesec c) najdalje od Zemlje (u afelu) d) mlañak 5. Svemirska misija u kojoj je bio lansiran prvi astronaut zvala se: a) Apollo b) Sputnik c) Vostok d) Voyager Dopuni rečenicu (svaka točno dopunjena rečenica 2 boda)

2

1. Velika oluja na Jupiteru eliptičnog oblika i koja se vidi na Jupiteru zove se Velika crvena pjega . 2. Planet koji ima najsporiju rotaciju zove se Venera. 3. Poredaj po veličini (promjeru) od najmanjeg do najvećeg, četiri najveća planeta u našem Sunčevom sustavu Neptun, Uran, Saturn, Jupiter. 4. Početni meridijan na Zemlji zove se nulti meridijan i prolazi kroz Greenwich. 5. Prvi astronaut koji je bio u orbiti oko Zemlje zvao se Gagarin i to je bilo 1961. godine.

ZADACI

1. Svjetlost za 1 sekundu prijeñe udaljenost 300 000 km. Koliko vremena treba svjetlosti

da stigne od Venere do Zemlje, onda kada se Venera nalazi u donjoj konjunkciji (udaljenost Venere do Sunca je 108 milijuna km, a udaljenost Zemlje do Sunca je 150 milijuna km). Izračunaj traženo vrijeme i nacrtaj meñusobni položaj Zemlje, Venere i Sunca.

(5 bodova)

Udaljenost Zemlje do Venere u donjoj konjunkciji je 150 milijuna km – 108 milijuna km = 42 milijuna km.

(4 boda) Ako za 1 sekundu svjetlost prijeñe 300 tisuća km, 42 milijuna km će prijeći za vrijeme:

42 000 000 : 300 000 = 140 sekundi = 2 min i 20 sekundi (6 bodova)

Ukupno 15 bodova

2. Nacrtaj skicu zviježña za Veliki i Mali medvjed (5 bodova), označi zvijezdu

Sjevernjaču (2 boda) te naznači kako se pomoću Velikog medvjeda pronalazi zvijezda Sjevernjača (2 boda).

3

. Ukupno: 9 bodova.

3. Pretpostavimo da se vrtnja Zemlje promijenila u suprotni od onog koji je sada. Ako se

trajanje okreta oko svoje osi ne bi promijenilo: a) Koje bi se strane svijeta zamijenile? Istok i zapad (2 boda) b) Da li Sunčev (solarni) dan bio kraći nego sada? Da (2 boda) Objasni.

Jer bi smjer gibanja Zemlje oko Sunca ostao kao i prije promjene smjera vrtnje. (2 boda)

Ukupno (6 bodova)

4. Ucrtaj položaj Sunca na nebu u podne za promatrača na Zemljinom ekvatoru: a) Na dane solsticija b) Na dane ekvinocija c) Da li je visina Sunca je različita za vrijeme zimskog i ljetnog solsticija?

(NE – 2 boda)

Ukupno 10 bodova

4

a) b)

(4 boda) (4 boda)

Rješenja za Županijsko natjecanje VI. razred

18. ožujka 2011.

 

PITANJA 

 

A - Zaokruži slovo ispred točnog odgovora ( svaki točan odgovor 2 boda )

1. Staza gibanja Mjeseca oko Zemlje nalazi se u ravnini ekliptike.

a) točno

b) netočno

2. Pretpostavimo da se nalazimo na planetu Marsu. Koji bi nam planeti Sunčevog sustava

mogli prividno prijeći preko Sunčeve ploče:

a) Merkur, Venera, Saturn i Uran

b) Merkur, Venera i Zemlja, Uran i Jupiter

c) Merkur, Venera i Zemlja

d) svi planeti osim Marsa

3. Rigel je plavi superdiv koji je u odnosu na Sunce:

a) veći i topliji

b) veći i hladniji

c) manji i topliji

d) manji i hladniji

4. U jednom kalendarskom mjesecu moguće je vidjeti dva uštapa

a) DA

b) NE

5. Rep repatica (kometa) uvijek je usmjeren:

a) u smjeru prema Suncu

b) u smjeru prema Jupiteru

c) u smjeru od Sunca

d) u smjeru od Zemlje

B - Odgovori ili dopuni (svaki točan odgovor 2 boda)

1) Koliko godina treba Suncu za jedan okret oko središta galaksije, i kako se to vrijeme zove?

230 milijuna godina (220- 240), galaktička godina (kozmička godina)

2) Neka zvijezda ima visinu 35 stupnjeva iznad horizonta. Kolika je njena zenitna udaljenost? 55

stupnjeva

3) Središte naše galaksije nalazi se u smjeru zviježđa Strijelac

4) Koje je boje Mjesec tijekom pomrčine Mjeseca? Crvene (zagasito crvene)

5) Satelit SOHO već nekoliko godina proučava Sunce

ZADACI

1) Koliko vremena treba svjetlosnom signalu da se vrati na Zemlju ako se odbije od zrcala na Mjesecu? Prosječna udaljenost Zemlje i Mjeseca iznosi 0,00257 aj.

s=0,00257 aj × 150 000 000 000 m aj-1 = 385 500 000 m 2 boda

v= 300 000 000 m s-1 2 boda

t = s/v 2 boda

t = 1,285 s 2 boda

tukupno = 2t = 2,57 s 2 boda

UKUPNO 10 bodova

Ukoliko nedostaje ili nije ispravna mjerna jedinica oduzima se bod za svaku mjernu jedinicu

2) Za vrijeme najmanjeg sjaja Neptun je prividne magnitude 8, dok planetoid Ceres ima prividnu magnitudu 9. Odredi koji objekt je sjajniji i koliko puta. Vidimo li Neptun golim okom? Možemo li vidjeti Ceres golim okom?

sjajniji je Neptun 2 boda

n = mC - mN 2 boda

n = 1 1 bod

v = 2,512n ili v je umnožak broja putan

512,2 2 boda

v = 2,512 puta 1 bod

Neptun ne vidimo golim okom 1 bod

Ceres ne vidimo golim okom 1 bod

UKUPNO 10 bodova

3) Skiciraj maksimalnu istočnu elongaciju Venere, opoziciju Marsa i izračunaj udaljenost Marsa od Zemlje, ako je udaljenost Zemlje od Sunca 149 600 000 km, udaljenost Marsa od Sunca 227 940 000 km. Izrazi udaljenost u astronomskim jedinicama.

Položaj pojedinog planeta (putanja) 1 bod×3 3 boda

Oznake svih planeta 1 bod

Maksimalna elongacija 2 boda

Opozicija 2 boda

d = dM - dZ 1 boda

d = 78 340 000 km 1 boda

UKUPNO 10 bodova

Ukoliko nema mjerne jedinice bod manje

4) Na slijepoj karti ucrtaj zviježđa Malih i Velikih kola, Casiopeje, te označi imenom zvijezdu Polaris. Uz zviježđe napiši kraticu pripadnog zviježđa.

Svako zviježđe 2 boda×3 6 bodova

Svaka kratica zviježđa 1 bod×3 3 boda

Označena zvijezda Polaris 1 bod 1 bod

UKUPNO 10 bodova

UMi

UMa

Cas

Polaris

Mars

Zemlja

Venera

1

Pitanja i zadaci za Županijsko natjecanje iz astronomije 2011.

7. razred osnovne škole 18. ožujka 2011.

RJEŠENJA

PITANJA

Zaokruži slovo ispred točnog odgovora ( svaki točan odgovor 2 boda )

1. Za motritelja na sjevernoj polarnici Sunce se nalazi u gornjoj kulminaciji na horizontu samo oko:

a) proljetnog ekvinocija b) ljetnog solsticija c) jesenjeg ekvinocija d) zimskog solsticija

2. Na svom putu prema Jupiteru letjelica Galileo približila se asteroidu: a) Gaspra b) Geographos c) Mathilda d) Toutatis

3. Vremenski period koji proñe izmeñu dvije uzastopne iste faze Mjeseca naziva se:

a) sinodički mjesec b) siderički mjesec c) lunarni mjesec d) solarni mjesec

4. Prosječna temperatura Sunčeve fotosfere je oko:

a) 1 000 K b) 3 600 K c) 6 000 K d) 20 000 K.

5. Najviša planina na Veneri je

a) Maat Mons b) Maxwell Montes c) Olympus Mons d) Sif Mons

Odgovori ili dopuni ( svaki točan odgovor 2 boda)

6. Letjelica New Horizons lansirana je 2006. godine u cilju istraživanja Mjeseca DA NE 7. Sunce je središte našeg planetarnog sustava, a istovremeno je i središte naše Galaksije.

2

DA NE 8. Prvi čovjek koji je prije pedeset godina lansiran u stazu oko Zemlje bio je

Jurij Gagarin 9. U zviježñu Bika nalaze se dva otvorena zvjezdana skupa, koja su poznavali još stari narodi. Kako se zovu ti skupovi? Vlašići ( Plejade ) i Hijade 10. Granica na Mjesecu izmeñu dana i noći zove se terminator ( sumračnica ).

ZADACI

1. Na Merkuru je Markova masa 54 kg. Koristeći se tablicom odgovori: a) Kolika je Markova masa na Veneri? b) Kolika je Markova težina na Marsu? c) Koliko je puta Markova težina na Marsu veća od njegove težine na Mjesecu? Odgovor zaokruži na jednu decimalu!

Nebesko tijelo

Gravitacija

m/ss

Nebesko tijelo

Gravitacija

m/ss

Sunce 274,1 Mars 3,728

Merkur 3,703 Jupiter 25,93

Venera 8,872 Saturn 11,19

Zemlja 9,81 Uran 9,01

Mjesec 1,625 Neptun 11,28

a) masa je 54 kg ( m = 54 kg ) 2 boda

b) m = 54 kg

g Mars = 3,728 m/s2 GMars = ? G Mars = m · g Mars

G Mars = 54 kg · 3,728 m/s2

G Mars = 201,312 N 3 boda

c) m = 54 kg g Mjesec = 1,625 m/s2 G Mjesec = ? G Mjesec = m · g Mjesec

G Mjesec = 54 kg · 1,625 m/s2

G Mjesec = 87,75 N 3 boda

1 bod

3

Markova težina na Marsu je 2,3 puta veća. 1 bod

Ukupno 10 bodova

2. Sunce i Mjesec vidimo pod istim kutom od 0,5°. S unce je 400 puta dalje od Mjeseca.

Koliki je promjer Sunca, ako je polumjer Mjeseca 1 750 km. Skica sa upisanim oznakama!

Crtež s oznakama 3 boda

r Mjeseca = 1 750 km d Mjeseca = 2· r Mjeseca d Mjeseca = 2 · 1 750 km = 3 500 km 1 bod d Sunca : d Mjeseca = 400 : 1 ( Uputa: Treba priznati svaki omjer koji je točan ) d Sunca = 400 · d Mjeseca

d Sunca = 400 · 3 500 km d Sunca = 1 400 000 km 6 bodova

Ukupno 10 bodova

3. Poveži zvijezde sa zviježñima:

Alčita Boo Algieba CrB Gemma Crv Nekar Leo Porrima LMi Vir

4

Svaki točno spojeni par 2 boda Ukupno 10 bodova

4. Nacrtaj zviježñe Lava, označi i imenuj α Leo i β Leo

Skica 2 boda Svaka točno označena zvijezda po 2 boda Svaki točan naziv po 2 boda

Ukupno 10 bodova

1

RJEŠENJA za Županijsko natjecanje iz astronomije 2011.

8. razred osnovne škole

18. ožujka 2011.

PITANJA

Zaokruži slovo ispred točnog odgovora ( svaki točan odgovor 2 boda ): 1. Slika predstavlja:

a) eliptičnu galaktiku u zviježñu Pegaz b) spiralnu galaktiku u zviježñu Pegaz c) eliptičnu galaktiku u zviježñu Andromeda d) spiralnu galaktiku u zviježñu Andromeda

2 2. Najbliža i najdalja točka na putanji nebeskog tijela (prirodnog i umjetnog satelita) na putanji oko Zemlje je:

a) perijov i apojov b) afel i perihel c) perigej i apogej d) perihel i afel

2 3. Prvi je u antičko doba odredio polumjer Zemlje:

a) Hiparh b) Eratosten c) Aristotel d) Ptolemej

2 4. Vega, alfa Lyr i prividne magnitude 0,0; po sjaju je u odnosu na Polaris, alfa UMi i prividne magnitude 2,0:

a) sjajnija 2,512 puta b) sjajnija 2,512 x 2,512 puta c) manjeg sjaja za 2,512 puta d) manjeg sjaja za 2,512 x 2,512 puta

2 5. Zemljina os opisuje stožac oko pola ekliptike, a vrijeme potrebno da opiše

2

jedan puni krug zove se Platonova godina i iznosi: a) 5800 godina b) 15800 godina c) 25800 godina d) 125800 godina

2 Ako je tvrdnja to čna, zaokruži slovo T, a ako je netočna, zaokruži slovo N (svaki točan odgovor 2 boda): 6. Sunce je smješteno u ekvatorskoj ravnini Galaktike i udaljeno od središta 3000 gs.

T N (udaljenost: 30 000 gs) 2

7. Masa nekog tijela na Mjesecu ista je kao na Zemlji.

T N 2

Nadopuni točnim odgovorom (svaki točan odgovor 2 boda): 8. Apsolutna zvjezdana veličina M je ona veličina koju bi zvijezda imala da se nalazi na udaljenosti od 10 pc (parseca).

2 9. Hubbleov teleskop za objektiv ima udubljeno ili konkavno sferno zrcalo . /dovoljno je napisati: udubljeno zrcalo/

2 10. Dvije osnovne koordinate ekvatorskog koordinatnog sustava su: deklinacija i rektascencija . /jedan bod priznati ako su navedeni samo simboli: D i RA ili α i δ/

2

ZADACI

3

1. Deneb, najsjajnija zvijezda u zviježñu Labuda, udaljena je 1600 gs. Odredi:

a) udaljenost ove zvijezde u kilometrima b) udaljenost ove zvijezde u parsecima c) paralaksu zvijezde izraženu u lučnim sekundama

10 a) Račun za 1 gs:

s = v · t = 300 000 km/s · 365d ·24h · 60min · 60s = 9,46 · 1012 km 3 boda

Račun za 1600 gs:

s = 1600 · 9,46 · 1012 = 1,51 · 1016 km 2 boda

b) 1 pc = 3,26 gs 1600 : 3,26 = 490,8 pc

2 boda c) p ('') = 1 : d (pc) = 1 : 490,8 = 0,002''

3 boda Napomena: priznati i ako učenici u rješenjima napišu više decimalnih mjesta, te ako ispišu rezultate pod a) s nulama, bez potencija.

2. Potraga za novim planetom X Sunčeva sustava odvija se na udaljenosti od 50 astronomskih jedinica, u području tzv. Kuiperova grebena. Koliko bi iznosio period revolucije ovog planeta? Koliko bi taj planet bio udaljen od Zemlje u položajima: a) opozicije b) konjunkcije c) kvadrature? Skicirajte!

14

Treći Keplerov zakon: aX 3 : aZ 3 = TX

2 : TZ 2 1 bod

TX 2 = ( aX

3 · TZ 2 ) : aZ 3 = (503 · 1god2) : 1aj3

TX = 353,55 godina

3 boda Položaji vanjskih planeta: 1 aj

4

a) opozicija: Planet d (X-Z) = 49 aj 50 aj

Skica: 1 bod Udaljenost: 1 bod

b) konjunkcija: 1 aj d (X-Z) = 51 aj 50 aj

Skica: 1 bod Udaljenost: 1 bod

c) kvadratura: 1 aj Primjena Pitagorina poučka: 1 aj c2 = a2 + b2 d 2 = 502 – 12 d 50 aj 50 aj d = 49,99 aj /~ 50 aj/

Skica u kojoj se uočava pravokutan trokut: 3 boda

Udaljenost: 3 boda 3. Dopuni tablicu na odgovarajući način:

10

S Z

S Z

S Z

5

Zvijezda Oznaka za zvijezdu

Zviježñe

Kapela (Capella)

alfa Aur ili: α Aur

Kočijaš ili: Auriga

Regulus alfa Leo

Lav ili: Leo

Rigel beta Ori

Orion

Gemma

alfa CrB ili: α CrB

Sjeverna Kruna ili: Corona Borealis

Šedir (Shedir)

alfa Cass ili: α Cass

Kasiopeja ili: Cassiopeia

Po jedan bod za svaki točan pojam Napomena: dovoljan je samo jedan način zapisa

4. Sekstantom je izmjerena visina Sjevernjače u iznosu od 15° 30' za opažača na Zemlji. Odredite:

a) geografsku širinu opažača b) zenitnu udaljenost Sjevernjače. Skicirajte! Koji je uvjet potreban da se zadatak jednostavno riješi?

6 a) geografska širina opažača jednaka je visini Sjevernjače: φ = 15° 30' 2 boda

b) zenitna udaljenost:

z = 90° - 15° 30' = 74° 30' 2 boda

Skica: Zenit N

Skica: 1 bod Napomena: potrebne oznake za

N – Sjeverni nebeski pol φ – geografsku širinu /ili neki drugi znak/

z – zenitnu udaljenost

Uvjet: za račun je potrebno uzeti obzir da je Sjevernjača točno u Sjevernom nebeskom polu! 1 bod

z φ

Pitanja i zadaci za Županijsko natjecanje iz astronomije2011.

1. razred srednje škole

18. ožujka 2011. godine

ODGOVORI NA PITANJA

Zaokruži točan odgovor (moguće je i više točnih odgovora):

1. Popularnosti Dobsonove montaže najviše je pridonijela:

a) mogućnost snimanja astrofotografija zbog izvrsnog praćenjab) jednostavnost izrade i relativno niska cijenac) mogućnost prihvata svih vrsta teleskopad) visoka stabilnost zbog uporabe isključivo metalnih dijelova

2. Proljetna točka je za promatrača smještenog na sjevernom geografskom poluZemlje prividno:

a) uvijek ispod obzorab) uvijek iznad obzorac) od prvog dana proljeća do prvog dana ljeta ispod obzorad) od prvog dana jeseni do prvog dana zime iznad obzorae) ništa od navedenog

3. Za zvijezdu plave boje uvijek možemo ustvrditi da je:

a) sjajnija od zvijezde crvene boje.b) toplija od zvijezde crvene boje.c) veća od zvijezde crvene boje.d) hladnija od zvijezde crvene boje.e) manja od zvijezde crvene boje.

2

2

2

4. Astronautu na Marsu:

a) nebo će biti potpuno tamno jer mu je atmosfera veoma rijetka.b) biti će lakše hodati nego na Zemlji jer tamo ima manju masu.c) Zemlja će u gornjoj konjunkciji sa Suncem biti prividno veća nego Jupiter u

opoziciji sa Suncemd) Mjesec će u gornjoj konjunkciji sa Suncem biti prividno veći od Merkura u donjoj

konjunkcijie) ništa od navedenog

5. U mjesno podne Marko je mjerio duljinu sjene gnomona, a istovremeno je Ivanistim takvim gnomonom mjerio sjenu na lokaciji udaljenoj 1000 km. Oba su senalazila na Zemljinom ekvatoru.

a) Na prvi dan proljeća Marko je izmjerio dulju sjenu od Ivana.b) Na prvi dan ljeta Marko je izmjerio dulju sjenu od Ivana.c) Na prvi dan proljeća Marko je izmjerio kraću sjenu od Ivana.d) Na pvi dan ljeta oba su izmjerila sjenu jednake duljine.

Nadopuni:

6. Letjelica Mariner 9 poslala je 1971. i 1972. godine snimke površine planeta Marsa.

2

7. Koja pogreška je karakteristična za refraktorske tipove teleskopa za razliku od

reflektorskih? Kromatska aberacija.

2

8. Razlika između pravog i srednjeg sunčeva vremena uvjetovana je eliptičnom

Zemljinom stazom (nejednolikom brzinom kruženja Zemlje) i nagibom osi

rotacije Zemlje prema ravnini ekliptike.

2

9. Točku na stazi koja sječe ekliptiku kroz koju Mjesec dolazi "ispod" nje nazivamo

silazni čvor.

2

10. Planet Sunčevog sustava na čijem je sjevernom polu Sunce neprekidno najdulje

iznad obzora je Neptun.

2

2

2

RJEŠENJA ZADATAKA

1. Krešo je pratio gibanje malog tijela Sunčeva sustava i utvrdio da je između dvijeopozicije proteklo 448,8 dana. Na osnovu mjerenja provedenog blizu stacionarnogpoložaja planetoida utvrdio je da krivulja promjene sjaja ima period od 20 sati i6 minuta. Koliki je siderički period revolucije tijela iskazan u godinama, srednjaudaljenost od Sunca (u astronomskim jedinicama), te koliko traje dan na njemu akoje rotacija progradna i ako zanemarimo izduženosti njegove i staze Zemlje?

10

S = 448,8 danaProt = Prot sid = 20h 6min = 20,1 sati = 0,8375 dana 1 bod1 1 1

S A T= − 2 boda

41 1 15,0969 10

365,25 448,8T−= − = ⋅ ⇒ 1 bod

1962d 5,37 godinaT⇒ = = 1 bod2

3 23

1T

a Ta

= ⇒ = 2 boda

23 5,37 3,067a.j.a = = 1 bod

rot sin rot sid

1 1 1

P P T= − 1 bod

rot sin

1 1 11,1935

0,8375 1962P= − = ⇒

h minrot sin 0,83786 20 6,5P⇒ = = 1 bod

2. Kojom brzinom (u m/s) se letjelica približava Suncu i na kojoj se udaljenosti nalaziako je Sunce prividno veliko 1" i povećava se 0,3" na dan. Je li mogućeteleskopom poput Hubbleovog (pri λ = 550 nm i d = 2,4 m) uočiti ovu dnevnupromjenu sa točnošću od ±20%? (Polumjer Sunca rS = 696·106 m)

Uputa: najmanji kut koji se može razlučiti teleskopom proporcionalan je valnoj duljiniopažene svjetlosti pomnožene s korektivnim faktorom 1,22, a obrnutoproporcionalan otvoru teleskopa.

10

6

S S S

1"1" 4,848 10 rad

3600 1802

tg2 2

r r rd

πα

α α α

−= = ⋅ = ⋅°

= ≈ =2 boda

614

6

2 696 102,871 10 m

4,848 10d −

⋅ ⋅= = ⋅

⋅1 bod

Jednako bodovati pristup pomoću aproksimacije i pomoću trigonometrijskih funkcija!-------------------------------------------------------------------Alternativno: Isti rezultat je moguće dobiti ako učenik zna koliko iznosi 1 a.j.(149,6·109 m) i da je Sunce gledano sa Zemlje približno veliko 32'. U tom je slučaju:

Zemlja 9 14Z-S

letjelica

32 60149,6 10 2,872 10 m

1d d

αα

⋅= ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ 3 boda

-------------------------------------------------------------------

S2v rt

αΔ= ⋅

Δ1 bod

60,3

180 2 696 1024 60 60

v

π⋅

= ⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅

1 bod

m84,36

sv = 1 bod

najmanji kut koji možemo razlučiti teleskopom:

1,22 1,22dd

λ λϑϑ

= ⇒ = 1 bod

teleskop mora razlučiti 20% kuta dnevne promjene:

0,3" 0,2 0,06"ϑ = ⋅ = 1 bod9550 10

1,22 2,31m0,06

180 3600

d π

−⋅= =

⋅⋅

1 bod

Teleskopom poput Hubbleovog (d = 2,4m) teoretski je moguće uočiti ovupromjenu. 1 bod

(ovo rješenje može se priznati bez računanja promjera samo u slučaju ako učenik znada Hubbleov teleskop može razlučiti kut ϑ ≈ 0,058")

3. Ivan je 23. rujna u 11 sati i 30 minuta po lokalnom vremenu iz Praga (15°E; 50°N)krenuo na put zrakoplovom. Nakon 7,5 sati leta zrakoplov je sletio, a Sunce senalazilo točno na obzoru. Prilikom zalaska Mjeseca u fazi prve četvrti, Mjesečevterminator je bio gotovo paralelan s obzorom. Ako je prosječna brzina zrakoplovana prosječnoj visini od 10000 m bila 805 km/h odredi približne koordinate zračneluke na koju je sletio. Pretpostavi da je letio najkraćim putem. (dZ = 12756 km)

10

Nakon 7,5 sati leta bilo je 18 h (po SEV-u), a kako je Sunce bilo naobzoru (na prvi dan jeseni) to znači da je geografska duljina mjesta ili≈15°E ili ≈165°W, iz čega proizlazi da je zrakoplov letio usporedo smeridijanom. 2 boda

Opseg staze zrakoplova na visini 10000 m:

Z Z2 2( ) ( 2 )O r r h d hπ π π= = + ⋅ = + ⋅ 1 bod

(12756 2 10) 40137 kmO π= + ⋅ ⋅ = 1 bod

Kut koji prevali zrakoplov:

360 360s v t

O Oϕ ° °

Δ = ⋅ = ⋅ ⋅ 1 bod

360805 7,5 54,15

40137ϕ °

Δ = ⋅ ⋅ = ° 1 bod

Kandidati su lokacije:

1,2 Pragϕ ϕ ϕ= ± Δ

1 180 (50 54,15 ) 75,85 Nϕ = ° − ° + ° = ° 1 bod

2 50 54,15 4,15 N 4,15 Sϕ = ° − ° = − ° = ° 1 bod

Mjesečev terminator prilikom zalaska Mjeseca u fazi prve četvrti jepribližno paralelan s obzorom u blizini ekvatora. Stoga su približnekoordinate zračne luke 15°E, 4,15°S. 2 boda

Komentar: U blizini ovih koordinata nalaze se zračne luke u Brazzavilleu (RepublikaKongo) i Kinshasi (Demokratska Republika Kongo) pa nam znanje astronomije uovom slučaju ne može pomoći da sa sigurnošću utvrdimo u koju smo državu sletjeli.

4. Na priloženoj slijepoj karti prikazano je jedno zviježđe.

a) Ucrtaj položaje dviju zvijezda koje nedostaju i napiši njihove nazive.b) Poveži zvijezde u zviježđe.c) Označi približne položaje svih Messierovih objekata u tom zviježđu s njihovim

oznakama.10

a) Svaki točno ucrtan položaj po 1 bod (ukupno 2 boda)Svaki točno upisan naziv po 1 bod (ukupno 2 boda)

b) povezane osnovne zvijezde 1 bodpovezane ostale zvijezde 2 boda

c) svaki položaj i oznaka po 1 bod (ukupno 3 boda)

1

Pitanja i zadaci za Županijsko natjecanje iz astronomije 2011.

2. razred srednje škole

18. ožujka 2011. godine

ODGOVORI NA PITANJA I RJEŠENJA ZADATAKA

Zaokruži točan odgovor: 1. Ako o nekoj zvijezdi znamo da je crvene boje, onda sigurno znamo: a) ta zvijezda je veća od Sunca b) ta zvijezda je manja od Sunca c) ta zvijezda se udaljava od Sunca d) ta zvijezda je hladnija od Sunca e) ta zvijezda je toplija od Sunca 2. Zvijezda s rektascenzijom 6 h doći će u položaj gornje kulminacije u ponoć na: a) prvi dan ljeta b) prvi dan jeseni c) prvi dan zime d) prvi dan proljeća e) niti jedan od navedenih dana 3. Reflektirajuća površina pomoćnog zrcala na Cassegrainovu tipu teleskopa je: a) ravna b) sferna c) eliptična d) parabolična e) hiperbolična 4. Koji od navedenih objekata ima, gledano sa Zemlje, najveću dnevnu paralaksu? a) Sunce b) Mjesec c) Proxima Centauri d) Venera e) Veliki Magellanov oblak

2

2

2

2

2

5. Koja od navedenih montaža teleskopa ne postoji: a) Dobsonova montaža b) altazimutalna montaža c) francuska ekvatorijalna montaža d) njemačka ekvatorijalna montaža e) engleska ekvatorijalna montaža Nadopuni rečenicu: 6. Omjer intenziteta reflektiranog zračenja i intenziteta upadnog zračenja na neki planet naziva se albedo . 7. Otvoreni skup zvijezda M44 u zviježñu Raka naziva se i Praesepe (Jaslice) . 8. Izmjeren je satni kut zvijezde od 4 h 30 min. Ako je zvjezdano vrijeme 2 h 15 min, rektascenzija te zvijezde iznosi 21 h 45 m . 9. Prosječno najstalniju i najveću zenitnu satnu frekvenciju (ZHR) ima meteorski roj Geminidi. 10. Galaksije koje su po svojem izgledu izmeñu eliptičnih i spiralnih galaksija nazivaju se lentikularne galaksije.

2

2

2

2

2

2

3

RJEŠENJA ZADATAKA

1. Koliko bi trebalo promijeniti brzinu satelita koji se oko Zemlje giba po kružnoj stazi na visini od 2500 km da bi napustio Zemljino gravitacijsko polje? Masa Zemlje iznosi

246·10M = kg, polumjer Zemlje je R = 6378 km i gravitacijska konstanta iznosi 2

112

Nm6,67·10

kgG −= .

R = 6378 km r = R + h = 8878 km

246·10M = kg 2

112

Nm6,67·10

kgG −=

____________________ ?v∆ =

Brzina kruženja se izračuna izjednačavanjem centripetalne i gravitacijske sile:

2

2g cp

Mm mvF F G

r r= ⇒ = (1 bod)

Prva kozmička brzina za visinu r iznosi:

I

Mv G

r= (2 boda)

2 2411

2 6

Nm 6·10 kg6,67·10 6714 m/s

kg 8,878· 10 mIv −= ⋅ = (2 boda)

Druga kozmička brzina za visinu r se računa:

2II

Mv G

r= (2 boda)

2 2411

2 6

Nm 6·10 kg2 6,67·10 9495 m/s

kg 8,878· 10 mIIv −= ⋅ ⋅ = (2 boda)

Potrebna promjena brzine je razlika druge i prve kozmičke brzine za visinu r:

9495m/s 6714m/s 2781m/sII Iv v v∆ = − = − = (1 bod)

Ukupno: 10 bodova

10

4

2. U dvojnom zvjezdanom sustavu zvijezde obiñu oko zajedničkog težišta za 12 dana. Ako je masa jedne zvijezde 31

1 10m = kg, a druge 312 2·10m = kg, izračunaj udaljenost

svake zvijezde od zajedničkog centra mase. Gravitacijska konstanta iznosi: 2

112

Nm6,67·10

kgG −= .

612 dana 1,04·10 sT = = 31

1 10m = kg 31

2 2·10m = kg 2

112

Nm6,67·10

kgG −=

_____________________

1 ?a =

2 ?a =

Treći Keplerov zakon za dvojni sustav glasi:

2 21 2

3

( ) 4πT m m

a G

+ = (2 boda)

2 2

3 1 2 1 232 2

( ) ( )

4π 4π

GT m m GT m ma a

+ += ⇒ = (2 boda)

2

11 6 2 31 3123 10

2

Nm6,67·10 (1,04·10 s) (10 kg 2 10 kg)

kg3,79 10 m

4πa

− ⋅ ⋅ + ⋅= = ⋅ (1 bod)

Udaljenosti zvijezda od centra mase računamo iz sljedeće dvije jednadžbe:

1 2a a a+ =

1 2

2 1

a m

a m= sustav jednadžbi: (1 +1 bod)

1 21 2

2 1

2 2a m

a aa m

= = ⇒ = ; uvrštavanjem u prvu jednadžbu:

2 2 223

aa a a a+ = ⇒ = (1 bod)

1010

2

3,79 10 m1,26 10 m

3a

⋅= = ⋅ (1 bod)

10 10 101 2 3,79 10 m 1,26 10 m 2,53·10 ma a a= − = ⋅ − ⋅ = (1 bod)

Ukupno: 10 bodova

10

5

3. Astronom-amater promatra Saturn (čiji je polumjer 60400 km) kroz astronomski teleskop ukupne duljine 1200 mm. Saturn je u tom trenutku od Zemlje udaljen 1,4 milijarde km. Promatrano kroz okular teleskopa Saturn ima prividni kutni promjer od 0,2°. Kolika je žarišna daljina teleskopa ako se zanemari spljoštenost Saturna?

60400kmr = 91,4 10 kmd = ⋅

L = 1200 mm 0,2δ = °

_______________

?Tf =

?Of =

[ ] 59

2 2 60400kmrad 8,63 10 rad

1,4 10 km

r

dα −⋅= = = ⋅

⋅

[ ] [ ]180· rad 0,00494

πα α°° = = ° (2 boda)

Povećanje: 0,2

40,50,00494

Mδα

°= = = ×°

(2 boda)

TT O

O

fM f M f

f= ⇒ = ⋅ (1 bod)

( 1)T O O O OL f f M f f f M= + = ⋅ + = + (1 bod)

1200mm29mm

1 40,5 1O

Lf

M= = =

+ + (2 boda)

1200mm 29mm 1171mmT Of L f= − = − = (2 boda)

Ukupno: 10 bodova

10

6

4. Odredi srednju udaljenost izmeñu Sunca i Ceresa (izraženu u astronomskim jedinicama) ako je prosječni srednji prividni promjer Ceresa gledan sa Zemlje u vrijeme opozicije 2,47 puta veći nego kada je Ceres u konjunkciji sa Suncem.

2,47op

ko

d

d=

__________ ?C Sr − =

Prividni promjer Ceresa i njegova udaljenost od Zemlje su obrnuto proporcionalni.

op C S Z S

ko C S Z S

d r r

d r r− −

− −

+=−

(2 boda)

Udaljenost izmeñu Zemlje i Sunca je 1 astronomska jedinica, tj. 1 a.j.Z Sr − = , te navedena

jednadžba izražena u astronomskim jedinicama poprima sljedeći oblik:

1

1op C S

ko C S

d r

d r−

−

+=−

(2 boda)

( 1) 1opC S C S

ko

dr r

d− −− = +

1op opC S C S

ko ko

d dr r

d d− −⋅ − = +

1op opC S C S

ko ko

d dr r

d d− −⋅ − = + (2 boda)

1 1op opC S

ko ko

d dr

d d−

⋅ − = +

1

1

op

koC S

op

ko

d

dr

d

d

−

+=

− (2 boda)

2,47 12,36 a.j.

2,47 1C Sr −+= =−

(2 boda)

Ukupno: 10 bodova

10

1

Pitanja i zadaci za Županijsko natjecanje iz astronomije 2011.

III. razred srednje škole 18. ožujka 2011.

Zaporka

riječ peteroznamenkasti broj

PITANJA

1. Jedna vrlo poznata zvijezda je druga najsjajnija u zviježñu Perzeja. U stvarnosti,

radi se o prvom otkrivenom pomrčinskom sustavu triju zvijezda. Vrijednost sjaja je približno konstanta i iznosi 2,1m , ali periodički, svaka dva dana, opadne na 3,4m. Zvijezda se zove:

a) Mirfak b) Algol c) Spica d) Zubenešamali e) Altair

[2 boda]

2. Svjetlost koju uočavamo kao meteor nastaje zbog: a) ablacije b) katalitičkih reakcija reorganizacije molekula zraka c) pregrijavanja tijela meteoroida d) ionizacije molekula zraka e) reakcija pri kojima nastaju elementi teži od željeza

[2 boda]

3. Koje su tvrdnje o Titanu točne: a) prvi otkriveni satelit nekog drugog planeta b) Uranov satelit c) atmosfera se sastoji od dušika, uz mnogo ugljikovog dioksida d) veći je od Merkura e) jedan je od galilejanskih satelita f) atmosfera se sastoji od dušika, uz mnogo ugljikovodika g) njegovim raspadom nastali su Saturnovi prstenovi

[2 boda – svaki točan odgovor po 1 bod]

2

4. Kad bi se planeti Sunčeva sustava mogli promatrati iz nekog udaljenog planetnog sustava, koji bi planet imao najveći Dopplerov pomak?

a) Venera b) Jupiter c) Neptun

[2 boda] 5. Apsolutni sjaj Rigela je otprilike 100.000 puta veći od apsolutnog sjaja Sunca,

dok je apsolutni sjaj Siriusa B oko 30.000 puta manji od apsolutnog sjaja Sunca. Obje zvijezde pripadaju spektralnoj klasi B8. Iz tih podataka zaključite koja od tih zvijezda ima veću površinsku temperature:

a) Rigel b) Sirius B c) temperatura obje zvijezde je jednaka

[2 boda] Dopunite rečenice

6. Na slici su prikazane krivulje zračenja četiriju zvijezda. Najveću temperaturu ima zvijezda ______, a najsjajnija je zvijezda _____.

Rješenje: Na slici su prikazane krivulje zračenja triju zvijezda. Najveću temperaturu ima zvijezda A, a najsjajnija je zvijezda B.

[2 boda – svaki točan odgovor po 1 bod]

7. Ako se udaljavamo od površine Sunca, temperatura najprije ___________, a

zatim, ako se i dalje udaljavamo od površine prema koroni, temperatura _____________.

Rješenje: Ako se udaljavamo od površine Sunca, temperature najprije opada, a zatim, ako se udaljavamo prema koroni, temperatura raste.

[2 boda – svaki točan odgovor po 1 bod]

8. Dio Hertzsprung-Russellovog dijagrama u kojemu većina zvijezda provede

najveći dio svog “života” zove se ______________________, a najvažniji parameter koji odreñuje tok evolucije zvijezde je ____________________ zvijezde. Rješenje: Dio Hertzsprung-Russelovog dijagrama u kojemu većina zvijezda provede najveći dio svog “života” zove se glavni niz, a najvažniji parameter koji odrñuje tok evolucije zvijezde je masa zvijezde.

3

[2 boda – svaki točan odgovor donosi po 1 bod]

9. Brzina kruženja planeta oko Sunca _________________ s udaljenošću od Sunca, a brzina prirodnih satelita ________________ s udaljenošću od središnjeg planeta.

Rješenje Brzina kruženja planeta oko Sunca opada s udaljenošću od Sunca, a brzina prirodnih satelita opada s udaljenošću od središnjeg planeta. [2 boda – svaki točan odgovor donosi po 1 bod]

10. Najudaljeniji object kojega možemo vidjeti golim okom je

______________________________, a najbliže nebesko tijelo kojega redovito opažamo je ___________________________________.

Rješenje: Najudaljeniji objekt kojega možemo vidjeti golim okom je galaksija u Andromedi (priznaje se i Andromedina galaksija i M31), a najbliže nebesko tijelo kojega redovito opažamo je Mjesec. [2 boda – svaki točan odgovor donosi po 1 bod]

4

ZADACI

1. Slike prikazuju zvijezdu (označen je prividni sjaj okolnih zvijezda) i njen spektar. Ako je za tu zvijezdu izmjerena paralaksa 42,09 lučne milisekunde, ucrtajte njen položaj u HR dijagramu i odredite spektralnu klasu kojoj pripada zvijezda. (Wienova konstanta je b = 2,898·10-3 m K)

-0,64

0,95

2,12

2,85

5

Rješenje:

6

Fotografija – površina slike zvijezde je proporcionalna prividnom sjaju te zvijezde. Prema tome, iz promjera zvijezda dobivamo njihove površine:

2

2

dA π =

[1 bod]

Odredi se ovisnost prividnog sjaja o površini: d / mm A / mm2 l / m 25 1962,5 -0,64 12 452,2 0,95 7 153,9 2,12 5 78,5 2,85 [2 boda] To je zgodno nacrtati:

3.00

2.50

2.00

1.50

1.00

0.50

0.00

l / m

1760154013201100880660440220A / mm

2

[1 bod] Zatim se odredi površina “nepoznate” zvijezde: d = 10 mm A = 314 mm2 [2 boda] Nanošenjem na baždarni dijagram dobivamo prividni sjaj l nepoznate zvijezde:

7

3.25

3.00

2.75

2.50

2.25

2.00

1.75

1.50

l / m

450400350300250200150100A / mm

2

l = 2,00m [1 bod] {Alternativno, sjaj se može dobiti i ovako:

1 11 2

2 2

2,5log 2,5logI A

l lI A

− = − = −

[1 bod]

l = 2,00m } Apsolutni sjaj L se dobiva iz udaljenosti zvijezde od promatrača, a ta udaljenost (u parsecima) se dobiva iz paralakse:

1d

p= [1 bod]

p = 42,09·10-3 ” d = 23,76 pc [1 bod]

5log10

dL l= − [1 bod]

L = 0,12m [1 bod] Sad se iz spektra zvijezde dobiva njena temperatura. Očita se položaj maksimuma: λmax = 5100 Ǻ = 510 nm [1 bod] Iz Wienovog zakona dobiva se temperatura:

max

bT

λ= [1 bod]

T = 5700 K [1 bod] Sad imamo sve potrebne podatke pa to jednostavno ucrtamo u priloženi HR dijagram:

8

Zvijezda spada u divove spektralne klase G. [2 boda]

[Ukupno 16 bodova]

2. Pri kojem bi periodu rotacije T nebesko tijelo mase M = 15 M☼ imalo obodnu

brzinu na ekvatoru jednaku polovici brzine svjetlosti. Koliki bi bio polumjer tog tijela? Gravitacijska konstanta G = 6,676·10-11 N m2 kg-2; M

☼ = 2·1030 kg.

Rješenje:

2

2

1

2

mv mMG

R R

GMc

R

=

= [2 boda]

R = 89.000 m [1 bod]

2

1 2

24

Rv

TR

cT

RT

c

π

π

π

=

=

=

[2 boda]

T = 3,73 ms [1 bod]

9

[ukupno 6 bodova]

3. Ako je masa Zemlje 5,974·1024 kg, a njen polumjer 6400 km, kolika je najmanja

udaljenost do koje se Zemlja može približiti crnoj rupi mase 15 M☼, a da se ne

raspadne pod djelovanjem plimne sile (M☼ = 2·1030 kg)?

Rješenje: Plimna sila Fp uzrokuje raspad tijela ako je Fp > FM Gdje je FM sila koja drži tijelo na okupu. Sad izrazimo te sile:

( ) ( )2 2

3

2 2

2

p A B

p

Mm MmF F F G

r d r d

dF GMm

r

= − = −

− +

=

(izraz ( )222 4/

2

dr

rd

−⋅

se svodi na 32

r

d jer

je d << r, pa je (r2 – d2/4) ≈ r2) [3 boda za jasnu skicu, 2 boda za izraz]

(M je masa crne rupe, m je masa Zemlje, FA i FB su sile koje drže na okupu zamisšljene polovice Zemlje d je udaljenost izmeñu središta polovica Zemlje, što je 6400 km r je udaljenost Zemlje od crne rupe).

2

2M

mF G

d= [1 bod]

Iz uvjeta raspada:

2

3 2

3 3

2

2

p MF F

d mGMm G

r dM m

r d

=

=

=

[2 boda]

Iz toga dobivamo izraz za kritičnu udaljenost:

32M

r dm

= ⋅ [1 bod]

r = 1,1106 km [1 bod]

[ukupno 10 bodova]

A

FM

d

B

10

4. Natrijeva D-linija, mjerena u laboratoriju, nalazi se na 589,3 nm. Ista ta linija, ali opažena u spektru galaksije, nalazi se na 600,0 nm. Odredite brzinu kojom se ta galaksija udaljava od nas te njenu trenutnu udaljenost u parsecima i svjetlosnim godinama, ako je Hubbleov parametar H0 = 7·104 m s-1 Mpc-1.

Rješenje: λ0 = 589,3 nm λ = 600,0 nm Prvo trebamo utvrditi koliko je brzina manja od brzine svjetlosti, kako bismo znali da li moramo koristiti relativistički izraz za Dopplerov efekt:

0

0

0,0178

vz

c

z

λ λλ−= =

= [2 boda]

S obzirom na to da je z mali, koristimo nerelativistički izraz za Dopplerov efekt:

0

0

v cλ λ

λ−= [1 bod]

v = 5,34·106 m s-1 Udaljenost se odreñuje pomoću Hubbleovog zakona: v Hd

vd

H

=

= [2 boda]

d = 76,3 Mpc [1 bod] 1 pc = 3,26 g.s. [1 bod] d = 2,49·108 g.s. [1 bod]

[ukupno 8 bodova]

Pitanja i zadaci za Županijsko natjecanje iz astronomije 2011.

4. razred srednje škole18. ožujka 2011.

Zaporka

riječ peteroznamenkasti broj

Pitanja

Zaokružite slovo ispred točnog odgovora ili dopunite rečenicu (svaki točan odgovor donosi 2 boda)

1. Koja od navedenih tvrdnji o zvijezdama nije točna?a) Zvijezda veće mase živi kraće od zvijezde manje mase.b) Boja zvijezde ovisi o površinskoj temperaturi.c) Postoje zvijezde čija je temperatura površine veća od milijun kelvina.d) Sve su zvijezde nastale sažimanjem međuzvjezdane tvari.

Rješenje: c (2 boda)

2. Koja od sljedećih pojava nije izvor energije?a) fisija;b) fuzija;c) anihilacija;d) retardacija.

Rješenje: d (2 boda)

3. Najveći broj galaksija u svemiru, po izgledu, su:a) eliptičke;b) spiralne;c) lentikularne;d) nepravilne.

Rješenje: b (2 boda)

4. Koje tvrdnje o našoj galaksiji su točne?a) Ukupna masa galaksije je približno 2 · 109 Sunčevih masa.b) Sunce se oko središta galaksije giba brzinom od 2,3 km/s.c) Sunce je od središta galaksije udaljeno 8,5 kpc.d) Luminozitet galaksije jednak je približno 10 milijuna Sunčevih luminoziteta.

Rješenje: a, c (2 boda)

5. Širenje svemira znači da se:a) sve u svemiru širi;b) galaksije s vremenom šire;c) udaljenost skupova galaksija od Zemlje s vremenom povećava;d) sve galaksije u svemiru udaljavaju jedna od druge.

Rješenje: c (2 boda)

6. Međudjelovanje koje određuje dinamiku svemira je gravitacijsko međudjelovanje.

Rješenje: gravitacijsko (2 boda)

7. Luminozitet je ukupna snaga zračenja astronomskog objekta.

Rješenje: snaga (2 boda)

8. Bijeli patuljak je zvijezda koja se uglavnom sastoji od degeneriranog plina.

Rješenje: degeneriranog (2 boda)

9. Seyfertove galaksije, radiogalaksije, N-galaksije, blazari i kvazari su jednim imenom aktivne galaksije.

Rješenje: aktivne (2 boda)

10. Kozmološko načelo sadrži dva zahtjeva: homogenost i izotropnost.

Rješenje: homogenost, izotropnost (2 boda)

Zadaci

1. Učenik je mjerenjem utvrdio da se Sunce sa Zemlje vidi pod kutom od 0,5o te da snaga njegova zračenja po kvadratnom centimetru, na Zemlji, iznosi 0,14 W. Iz tih je podataka izračunao temperaturu na površini Sunca. Odredite i vi temperaturu Sunca iz tih podataka. Pretpostavlja se poznavanje srednje udaljenosti od Zemlje do Sunca. (12 bodova)

Rješenje:

Iz izmjerene kutne udaljenosti i trigonometrije dobije se polumjer Sunca

tan

2=Rd

(2 boda)

R=d tan

2=150⋅109 m⋅tan

0,25o

2≈7⋅108 m (2 boda)

Iz izmjerene snage zračenja po jedinici površine i geometrije dobije se snaga Sunca (luminozitet)

L0

4d2=0.14 W cm−2

(2 boda)

L0=4150⋅109 m 2⋅0,14 W⋅104 m−2 (1 bod)

L0≈4⋅1026 W (1 bod)

Iz Stefan-Boltzmannovog zakona za snagu zračenja crnog tijela dobije se temperatura

P=ST 4 (1 bod)

L0=4 R2T 4 (1 bod)

Konačno, temperatura na površini Sunca

T=4 L0

4R2=

4 4⋅1026

4⋅7⋅108

2⋅5,67⋅10−8 K≈5800 K (2 boda)

2. Koliko je puta gravitacijsko ubrzanje na površini neutronske zvijezde veće od gravitacijskog ubrzanja na površini Sunca? Mase obiju zvijezda su jednake, a polumjer neutronske zvijezde iznosi 10 km. (8 bodova)

Rješenje:Težina je približno jednaka gravitacijskoj sili na površini

F tez=Fgrav (2 boda)

mg=GmM

R2 (1 bod)

gS=GM S

RS2 gN=G

MN

RN2 (1 bod)

gN

gS

=MN

M S

RS2

RN2 (2 boda)

gN

gS

=7⋅108

2

104

2=49⋅108

≈5⋅109(2 boda)

3. Eliptična galaksija M87 udaljena je od Zemlje 16,4 Mpc. Izračunajte pomak prema crvenom za taj objekt. Za vrijednost Hubbleovog parametra uzmite 71 km s–1 (Mpc)–1. (8 bodova)

Rješenje:

Hubbleovo zakon je

v=H 0⋅d (2 boda)

Za male vrijednosti pomaka prema crvenom vrijedi

z=vc

(2 boda)

z⋅c=H 0⋅d

z=H0dc

(2 boda)

z=71 kms– 1

Mpc16,4 Mpc

3⋅108 m s−1=0,004 (2 boda)

4. Najudaljeniji astronomski objekt, galaksija UDFj-39546284, ima pomak prema crvenom približno 10. Kolika je relativna promjena energije fotona emitiranog s tog objekta i opaženog na Zemlji? Ako opaženi foton ima energiju od 2 eV, kolika je bila energija emitiranog fotona? Kojem području elektromagnetskog spektra odgovara ta energija? (12 bodova)

Rješenje:

Pomak prema crvenome, z, definiran je kao

z=−0

0(2 boda)

gdje je 0 valna duljina emitirane svjetlosti, a valna duljina opažene svjetlosti.

Valna duljina i frekvencija fotona povezane su izrazom

c= (1 bod)

Energija i frekvencija fotona povezane su izrazom

E=h (1 bod)

Stoga je

z=

c−c0

c0

=0−

=h0−h

h=E0−E

E=EE

(3 boda)

Relativna promjena energije je

EE

=z=10=1000% (1 bod)

Energija emitiranog fotona, E0, je

E0−2 eV

2 eV=10 E0=22 eV (2 boda)

E0=h0=hc0

=hcE0

=6,626⋅10−34

⋅3⋅108

22⋅1,6⋅10−19 =56 nm (1 bod)

To je ultraljubičasto područje. (1 bod)