高考申論題 105年 [天文] 天文觀測

第一題

📖 題組：
有些太空望遠鏡放在地球與太陽日系統中的拉格蘭植點（Lagrangian points）。定義拉格蘭植點，並繪圖標出拉格蘭植點的位置。（5 分）太陽衛星蘇活號（SOHO）、詹姆士‧瑋柏太空望遠鏡都安置在拉格蘭植點，分別說明其優缺點。（10 分）

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

有些太空望遠鏡放在地球與太陽日系統中的拉格蘭植點（Lagrangian points）。定義拉格蘭植點，並繪圖標出拉格蘭植點的位置。（5 分）

看到拉格蘭日點，首先應聯想到天體力學中的「限制性三體問題」與共轉座標系下的「引力與離心力平衡」。答題時需精準給出物理定義，並在繪圖時清楚標示兩個主天體（太陽、地球）及五個點（L1-L5）的相對幾何位置與共線/正三角形關係。

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【破題】拉格蘭日點（Lagrangian points）為天體力學中「限制性圓型三體問題」的五個特解位置，代表微小質量物體在兩個大質量天體系統中的引力平衡點。【論述】

太陽衛星蘇活號（SOHO）、詹姆士‧瑋柏太空望遠鏡都安置在拉格蘭植點，分別說明其優缺點。（10 分）

看到此題，應先點出 SOHO 與 JWST 分別位於日地系統的 L1 與 L2 點。接著根據 L1（向陽）與 L2（背陽）的位置特性，結合兩者的科學目標（觀測太陽 vs. 紅外線深空觀測），從熱力學環境、觀測連續性、通訊與維護成本等物理與實務面切入，分別條列其優缺點。

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【破題】 SOHO 衛星位於日地系統的 L1 點（地球與太陽之間），而詹姆士‧韋伯太空望遠鏡（JWST）則位於 L2 點（地球背向太陽側）。兩者皆利用拉格朗日點的重力平衡特性來維持相對位置，但因位置與科學目標不同，各有其優缺點。【論述】