Olimpiade Astronomi Inggris Tahun 2016

pada tanggal

Bagian A: Pilihan Ganda
1. Mengapa badai berputar berlawanan arah jarum jam di belahan bumi utara dan searah jarum jam di belahan bumi selatan?
  1. Karena Bumi berputar dari Timur ke Barat
  2. Karena perbedaan rasio daratan dan perairan antara kedua belahan bumi
  3. Karena orbit Bulan miring 5° di atas ekliptika sehingga memberikan pengaruh lebih besar pada belahan bumi utara
  4. Karena Efek Coriolis yang menyebabkan lintasan partikel melengkung saat bergerak di permukaan Bumi

2. Mengapa ada dua pasang surut setiap hari?
  1. Bulan menyebabkan pasang surut pada malam hari dan Matahari menyebabkan pasang surut pada siang hari
  2. Bumi dan Bulan mengorbit pada pusat massa yang sama
  3. Bulan terkunci pasang surut dengan Bumi
  4. Gelombang air hanya dapat bergerak mengelilingi Bumi dalam waktu 12 jam

3. Teleskop genggam murah yang umum memiliki diameter 10 cm, sedangkan teleskop untuk amatir yang ahli dapat memiliki diameter 40 cm. Seberapa besar daya pengumpulan cahaya yang dimiliki teleskop yang lebih besar?
  1. 2
  2. 4
  3. 8
  4. 16

4. Manakah dari berikut ini yang bukan merupakan rasi bintang zodiak, menurut definisi astronomi?
  1. Aquila
    olimpiade astronomi Aquila
  2. Aquarius
    olimpiade astronomi Aquarius
  3. Ophiucus
    olimpiade astronomi Ophiucus
  4. Pisces
    olimpiade astronomi Pisces

5. Bila diamati dari Inggris, pada musim apa Bulan Purnama terlihat paling tinggi di langit?
  1. Musim semi.
  2. Musim panas
  3. Musim gugur
  4. Musim dingin

6. Diberi selembar kertas yang sangat besar, dengan ketebalan 10 μm, kira-kira berapa kali Anda perlu melipatnya menjadi dua (secara teoritis!) agar ketebalan tumpukan terakhir mencapai jarak dari Bumi ke Matahari (1 AU)?
  1. 40
  2. 50
  3. 60
  4. 70

7. Pada garis lintang 52° LU, berapakah ketinggian Polaris di atas cakrawala?
  1. 38°
  2. 48°
  3. 52°
  4. 90°

8. "Manhattanhenge" adalah nama yang diberikan untuk saat, tepat sebelum matahari terbenam atau tepat setelah matahari terbit 4 kali setahun (dua kali saat terbenam, dan dua kali saat terbit), Matahari sejajar dengan jalan-jalan timur-barat sistem grid New York. Salah satu tanggal terbenam tahun ini adalah pada 11 Juli. Manakah dari tanggal-tanggal ini yang merupakan tanggal lain di mana Anda kemungkinan besar akan melihat matahari terbenam "Manhattanhenge"?
  1. 30 Mei
  2. 30 Juni
  3. 11 Desember
  4. 11 Januari

9. Anda menempuh perjalanan sejauh 100 mil ke Selatan, 100 mil ke Timur, dan 100 mil ke Utara dan tiba kembali di tempat Anda memulai. Di manakah Anda? Anda TIDAK berada di Kutub Utara.
  1. Kutub Selatan
  2. 100 Mil dari Kutub Utara
  3. 116 Mil dari Kutub Selatan
  4. 200 Mil dari Kutub Selatan

10. Pada tanggal 5 September 2016, misi Rosetta akhirnya menemukan wahana pendarat Philae di Komet 67P/Churyumov–Gerasimenko. Mengingat bahwa Philae (1×1×1 m) muncul dalam gambar dari kamera beresolusi tinggi (dengan 2048 × 2048 piksel dan bidang pandang 2,2° × 2,2°) sebagai 25 × 25 piksel, dari jarak berapa Rosetta berhasil mengambil gambar Philae?
  1. 1,1 km
  2. 2,1 km
  3. 12,2 km
  4. 26,8 km

Bagian B: Jawaban Singkat
Pertanyaan 11 Kekuatan Alam
Dalam program BBC Forces of Nature, Brian Cox menggunakan Eurofighter Typhoon untuk mencoba dan menyalip putaran Bumi sehingga Matahari terbenam tampak terbit.
olimpiade astronomi Eurofighter Typhoon
  1. Dengan mempertimbangkan keliling Bumi di setiap titik, dan panjang hari, kecepatan berapakah yang harus dicapai Eurofighter di udara agar Matahari tampak diam jika lepas landas dari:
    1. Garis khatulistiwa
    2. Oxford (yang memiliki garis lintang sekitar 52°)
      [Anda dapat mengabaikan ketinggian jet tempur]
  2. Sebuah Eurofighter lepas landas dari ekuator tepat saat tepi atas Matahari telah terbenam di bawah cakrawala, dan dengan cepat melaju ke arah barat hingga kecepatan 500 m/s. Mengingat Matahari memiliki diameter sudut 0,5° jika dilihat dari Bumi, berapa lama waktu minimum yang dibutuhkan jet tempur itu untuk terbang agar dapat melihat seluruh Matahari di atas cakrawala?

Pertanyaan 12 Star Wars Rogue One
Film Star Wars baru Rogue One berfokus pada penciptaan Death Star pertama, yang dalam satu adegan menyebabkan gerhana total di planet Scarif, tempat ia dibangun.
olimpiade astronomi Star Wars Rogue One
olimpiade astronomi orbit bumi
  1. Asumsikan Death Star dibangun di orbit Bumi, tetapi tetap menyebabkan gerhana matahari total yang sangat singkat saat melintas di depan Matahari. Death Star memiliki diameter 120 km, jadi dengan membandingkannya dengan ukuran dan jaraknya ke Matahari, hitunglah ketinggian tempat pembangunannya. Bagaimana perbandingannya dengan ketinggian Stasiun Luar Angkasa Internasional (400 km)?
  2. Berapa periode orbitnya, dengan asumsi bergerak dalam orbit melingkar?

Bagian C: Jawaban Panjang
Pertanyaan 13 Cincin Saturnus
Satu teori yang mungkin menjelaskan mengapa raksasa gas memiliki sistem cincin adalah bahwa sebuah bulan kecil berada terlalu dekat dengan planet induknya. Ketika gaya pasang surut gravitasi (akibat perbedaan antara kekuatan tarikan planet di sisi dekat dan sisi jauh bulan) menjadi lebih besar daripada gaya gravitasi yang menahan bulan agar tetap utuh, bulan pun terkoyak. Jarak minimum ini disebut "batas Roche", yang dinamai menurut astronom Prancis Edouard Roche yang pertama kali menghitungnya. Batas ini didefinisikan sebagai saat gaya gravitasi yang dihasilkan oleh bulan di permukaannya sama dengan gaya pasang surut yang dialaminya pada jarak tersebut.
olimpiade astronomi Cincin Saturnus
Perhatikan sebuah planet bulat dengan massa \( M \)dan jari-jari \( R \), dan bulan bulat yang kaku sempurna dengan massa \( m \) dan jari-jari \( r \), yang mengorbit planet tersebut dalam orbit melingkar dengan jari-jari \( d \). Untuk partikel kecil bermassa \( u \) di permukaan bulan, gaya gravitasi dan pasang surut yang dialaminya akan menjadi
\[ F_{grav} = \frac{Gmu}{r^2} \]
\[ F_{tidal} = \frac{2GMur}{d^3} \]
  1. Dengan menyamakan kedua ekspresi ini, dapatkan ekspresi untuk batas Roche, \( d_{RL} \), murni dalam bentuk \( R \) , dan kerapatan seragam planet dan bulan (masing-masing \( \rho_P \) dan \( \rho_m \) )
  2. Gunakan rumus Anda untuk menghitung batas Roche Saturnus untuk bulan yang terbuat dari es air ( \( \rho_m \) = 930 kg/m3 ), mengingat \( M_{Saturn} \) = 5,68 × 1026 kg dan \( R_{Saturn} \) = 60.270 km
  3. Dalam praktiknya, saat bulan mendekati batas Roche, ia akan mulai berubah bentuk dan menjadi lebih seperti elipsoid daripada bola, yang menyebabkan gaya pasang surut meningkat, sehingga batas Roche dari model sederhana kita sebenarnya adalah radius minimum. Ekstrem yang berlawanan adalah dengan mengasumsikan bahwa planet dan bulan terbuat dari cairan, sehingga dapat berubah bentuk tanpa hambatan (ini berfungsi dengan baik saat melihat hal-hal seperti bintang dalam sistem biner yang dekat). Dalam situasi itu dapat ditunjukkan bahwa rumus yang setara untuk batas Roche menjadi
    \[ d_{RL} \approx 2.44 \left( \frac{\rho_M}{\rho_m} \right) ^ \frac{1}{3} \]
    Hitunglah nilai maksimum baru ini untuk batas Roche untuk es air di sekitar Saturnus.
  4. Tepi dalam cincin Saturnus (cincin D) berada pada 1,11 \( R_{Saturn} \), dan tepi luar cincin A (cincin utama terakhir yang terlihat) berada pada 2,27 \( R_{Saturn} \). Apakah cincin Saturnus berada (secara kasar) di antara dua batas Roche yang dihitung untuk kasus ekstrem bulan yang sangat kaku dan bulan yang cair yang terbuat dari es air?
  5. Edouard Roche adalah salah satu ilmuwan pertama yang mengusulkan penghancuran sebuah bulan (yang ia beri nama Veritas) sebagai sumber cincin Saturnus. Asumsikan bahwa bulan itu dulunya mengorbit di tempat yang sekarang disebut Divisi Cassini (celah yang tampak di antara cincin-cincin itu sekitar 2 \( R_{Saturn} \)), dan bahwa batas fluida Roche paling relevan dalam kasus ini. Mengingat bahwa massa cincin-cincin itu adalah 3,0 × 1019 kg, perkirakan jari-jari Veritas

Pertanyaan 14 Exoplanet terdekat ditemukan
Pada tanggal 24 Agustus 2016, para astronom menemukan sebuah planet yang mengorbit bintang terdekat dengan Matahari, Proxima Centauri, terletak 4,22 tahun cahaya jauhnya, yang memenuhi impian lama para penulis fiksi ilmiah: sebuah dunia yang cukup dekat bagi manusia untuk mengirim pesawat antariksa antarbintang pertama mereka.
olimpiade astronomi Exoplanet terdekat

Para astronom telah mencatat bagaimana gerakan Proxima Centauri berubah pada bulan-bulan pertama tahun 2016, dengan bintang bergerak mendekati dan menjauhi Bumi, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini. Terkadang Proxima Centauri mendekati Bumi pada kecepatan 5 km per jam – kecepatan berjalan manusia normal – dan terkadang menjauh pada kecepatan yang sama. Pola perubahan kecepatan radial yang teratur ini disebabkan oleh planet yang tak terlihat, yang mereka beri nama Proxima Centauri B, berulang dan menghasilkan pergeseran Doppler kecil pada cahaya bintang, membuat cahaya tampak sedikit lebih merah, lalu lebih biru.
  1. Dari kurva kecepatan radial di atas, tentukan periode planet di sekitar Proxima Centauri.
  2. Proxima Centauri adalah bintang katai merah, tidak seperti Matahari kita, dengan massa hanya 0,12 \( R_⊙ \). Berapakah sumbu semi-mayor orbit planet tersebut dalam AU?
  3. Dengan asumsi bahwa orbit Proxima Centauri B berbentuk lingkaran, berapakah kecepatan orbit planet tersebut?
  4. Dengan mempertimbangkan bahwa momentum linier total sistem bintang-planet dalam kerangka pusat massa adalah nol, perkirakan massa minimum planet dalam bentuk massa Bumi. Mengapa ini merupakan massa minimum planet?
  5. Dengan menggunakan pendekatan sederhana, suhu keseimbangan sebuah planet dapat dihitung sebagai berikut
    \[ T_{Planet} = T_{Star} \sqrt{\frac{R_{Star}}{2d}} \]
    di mana \( d \) adalah jarak antara bintang dan planet. Mengingat para astronom menemukan bahwa orbit planet tersebut sebenarnya adalah elips dengan eksentrisitas 0,35, dan bahwa bintang tersebut memiliki suhu permukaan 3000 K dan radius 0,14 \( R_⊙ \), berapakah suhu kesetimbangan minimum dan maksimum Proxima Centauri B?

    Berikan komentar mengenai apakah planet tersebut berada di zona layak huni Proxima Centauri atau tidak.

    [Zona layak huni adalah pita di sekitar bintang tempat sebuah planet dapat memiliki air di permukaannya dalam bentuk cair, pada tekanan normal.]
  6. Berikan komentar tentang prospek mempelajari planet ini secara langsung, selama masa hidup Anda, menggunakan wahana antariksa robotik.


Olimpiade: British Astronomy and Astrophysics Olympiad
Tahun: September – December 2016

Komentar

Posting Komentar