2012年CNAO决赛第14题-星野照片

14、（低年组）星野照片

这张照片拍摄于2011年12月22日的欧洲南方天文台，该台址位于南半球国家智利的阿塔卡玛沙漠，海拔2600多米，大气视宁度可达0.5″，是世界上最好的观测台址之一。

1）写出图中明亮彗星的名称。

2）左下方的月亮已经过曝了。如果不过曝的话，照片中的月亮应该是什么样子？在答卷上画出来。这张照片拍摄于黄昏后还是黎明前？

3）右侧是甚大望远镜（VLT）中的一个，它的口径为8.2米，在可见光波段观测（中心波长为550纳米），理论上它的分辨率为多少角秒?

4）欧洲还计划在这里建设口径42米拼接镜面的极大望远镜（E-ELT），它在可见光波段的分辨本领是单个VLT的多少倍？

5）从望远镜观测室射出的这道光有什么用途？

解答

(1) 缺少图片，这里不给出解答

(2)2011年12月22日是农历冬月廿八，图中月亮对应的是残月，月面亮部向东，露出的部分应该是部分风暴洋和虹湾，结合月亮处在图片左下方可以知道：若图中出现南天极（几乎全部为南天星座，只有图片上沿露出少量北天星座），则为黄昏后拍摄，如果没有出现南天极（天赤道附近天区，北天星座较多）则为黎明前拍摄。绘图时应注意月面亮部向下倾斜

(3)应用瑞利判据：$$\theta \approx 1.22 \frac{\lambda}{D}$$可知其理论角分辨率，由于$$1 \text{rad} \approx 206265 ''$$，则以角秒为单位时，公式变为：$$\theta('') = (1.22\times 206265)\frac{\lambda}{D}$$，代入$$\lambda = 550 \text{nm}, D=8.2\text{m}$$可知$$\theta = 0.017''$$（注：由于大气视宁度影响，这里如果问实际分辨率需要计算分辨率上限$$\theta_\text{max}\approx \frac{\lambda}{r_0}$$再与理论分辨率比较）

(4)ELT是拼接镜面望远镜，相当于一个有着非常大镜面的普通望远镜，其口径为$$42\text{m}$$，使用瑞利判据可以得知其角分辨率。但是由于分辨本领是角分辨率的倒数，而相同波长下角分辨率与口径成反比，可知分辨本领和口径成正比，直接将口径比值求出即为分辨本领比值，可知$$n=\frac{D_\text{E-ELT}}{D_\text{VLT}}=\frac{42\text{m}}{8.2\text {m}}=5.12$$，即E-ELT的分辨本领是单个VLT的5.12倍

(5)校正大气湍流、激光导星等（没有图片不好判断）

解答由2025 BJG10 GEJ_CaCO3III给出，若有错误欢迎指正