高考申論題
105年
[天文] 天文學
第 一 題
📖 題組：
搜尋「系外行星」（exoplanet）近年有很大進展： ㈠一開始用的方法，是觀察行星對恆星的擾動，請說明這種方法原理為何？（5 分）為何使用這種方法找到的都是巨大離母星又近的「熱木星」？（5 分） ㈡後來發射了「克卜勒」天文衛星（Kepler Mission），發現了許多從大到小的系外行星，有許多和地球相近，請問這個衛星搜尋系外行星的原理為何？（10 分） ㈢2015 年這個任務宣稱找到了最接近地球的一個天體，稱做 Kepler 452b，但是這個系外行星在質量和體積上和地球仍稍有差別，請問為何這個天體的發現，如此受到長期找尋外星生命的天文學家的重視？（10 分）
搜尋「系外行星」（exoplanet）近年有很大進展： ㈠一開始用的方法，是觀察行星對恆星的擾動，請說明這種方法原理為何？（5 分）為何使用這種方法找到的都是巨大離母星又近的「熱木星」？（5 分） ㈡後來發射了「克卜勒」天文衛星（Kepler Mission），發現了許多從大到小的系外行星，有許多和地球相近，請問這個衛星搜尋系外行星的原理為何？（10 分） ㈢2015 年這個任務宣稱找到了最接近地球的一個天體，稱做 Kepler 452b，但是這個系外行星在質量和體積上和地球仍稍有差別，請問為何這個天體的發現，如此受到長期找尋外星生命的天文學家的重視？（10 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
一開始用的方法，是觀察行星對恆星的擾動，請說明這種方法原理為何？（5 分）為何使用這種方法找到的都是巨大離母星又近的「熱木星」？（5 分）
思路引導 VIP
看到這題應立刻聯想到系外行星探測的「徑向速度法（都卜勒法）」以及「觀測選擇效應」。解題時需先說明恆星與行星繞共同質心運動的光譜位移原理，再利用重力與動量守恆概念（恆星速度變化與行星質量成正比、與軌道半徑平方根成反比），解釋為何大質量、短週期的「熱木星」最容易被早期儀器偵測。
小題 (二)
後來發射了「克卜勒」天文衛星（Kepler Mission），發現了許多從大到小的系外行星，有許多和地球相近，請問這個衛星搜尋系外行星的原理為何？（10 分）
思路引導 VIP
本題考查系外行星探測技術中的「凌日法」（Transit Method）。作答時應先點出方法名稱，敘述行星遮蔽母恆星導致光通量週期性下降的物理現象，並務必列出凌日深度公式 ΔF/F = (Rp/R*)^2 與克卜勒第三定律，以展現觀測天文學的專業度。
小題 (三)
2015 年這個任務宣稱找到了最接近地球的一個天體，稱做 Kepler 452b，但是這個系外行星在質量和體積上和地球仍稍有差別，請問為何這個天體的發現，如此受到長期找尋外星生命的天文學家的重視？（10 分）
思路引導 VIP
這題測驗考生對「適居帶（Habitable Zone）」及「尋找地外生命條件」的綜合理解。解題時應切入三大重點：行星軌道是否允許液態水存在（適居帶）、母恆星的光譜型態（G型主序星的優勢），以及該系統的年齡對生命演化的天文生物學意義。