高考申論題
108年
[天文] 天文觀測
第 一 題
📖 題組：
二、(一)請問哈伯望遠鏡的運行軌道離地表大約有多高？國際紫外線天文探索衛星（IUE）位在「地球同步軌道」上，請問這個軌道離地球有多遠？請從觀測視野和維修需求上，說明這兩種軌道的優缺點。（8 分） (二)何謂「拉格朗日點」（Lagrangian point）？在天體動力學上有何重要意義？兩個天體之間有幾個「拉格朗日點」？（8 分） (三)太陽觀測衛星 SOHO（SOlar and Heliospheric Observatory）和紅外線觀測衛星 Herschel（Herschel Space Observatory），分別被置於那兩個「拉格朗日點」上？這兩個位置對太陽觀測及紅外線觀測有何優點？（4 分）
二、(一)請問哈伯望遠鏡的運行軌道離地表大約有多高？國際紫外線天文探索衛星（IUE）位在「地球同步軌道」上，請問這個軌道離地球有多遠？請從觀測視野和維修需求上，說明這兩種軌道的優缺點。（8 分） (二)何謂「拉格朗日點」（Lagrangian point）？在天體動力學上有何重要意義？兩個天體之間有幾個「拉格朗日點」？（8 分） (三)太陽觀測衛星 SOHO（SOlar and Heliospheric Observatory）和紅外線觀測衛星 Herschel（Herschel Space Observatory），分別被置於那兩個「拉格朗日點」上？這兩個位置對太陽觀測及紅外線觀測有何優點？（4 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
請問哈伯望遠鏡的運行軌道離地表大約有多高？國際紫外線天文探索衛星（IUE）位在「地球同步軌道」上，請問這個軌道離地球有多遠？請從觀測視野和維修需求上，說明這兩種軌道的優缺點。（8 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應先精確提取記憶中的軌道高度數據：近地軌道（哈伯）約500多公里，地球同步軌道約3萬6千公里。接著，利用簡單的光學幾何與太空工程常識推導優缺點：距離越近，地球遮蔽天區越大、連續觀測受限，但載人維修容易；距離越遠則視野開闊、通訊不中斷，但超過載人任務極限而無法維修。
小題 (二)
何謂「拉格朗日點」（Lagrangian point）？在天體動力學上有何重要意義？兩個天體之間有幾個「拉格朗日點」？（8 分）
思路引導 VIP
作答時應先精準點出拉格朗日點在物理上屬於「限制性三體問題」的引力與離心力平衡解。接著闡述其動力學意義，特別要強調「相對位置穩定」及「節省燃料」兩大實務優勢，最後明確指出有5個點並簡述其空間分佈。
小題 (三)
太陽觀測衛星 SOHO（SOlar and Heliospheric Observatory）和紅外線觀測衛星 Herschel（Herschel Space Observatory），分別被置於那兩個「拉格朗日點」上？這兩個位置對太陽觀測及紅外線觀測有何優點？（4 分）
思路引導 VIP
看到這題，首先應連結衛星的科學目標與日地系統拉格朗日點的空間幾何位置。SOHO觀測太陽需無遮蔽視野（對應L1），Herschel觀測紅外線需極低溫環境避免熱干擾（對應L2）。接著從「觀測連續性」與「熱輻射控制（儀器冷卻）」兩個實務角度論述其優點。