高考申論題
108年
[天文] 天文觀測
第 一 題
📖 題組：
五、在宇宙學的研究上，過去 40 年有三次巨大的進展： (一)1978 年，潘齊亞斯（Arno Penzias）和威爾遜（Robert Wilson）獲得諾貝爾獎，因為他們在改良無線電通訊時，發現天上各個方向都有一種相同的「雜訊」，請問這個「雜訊」的本質是什麼？（2 分）對解釋宇宙起源有何重要意義？（4 分） (二)2006 年，麥瑟（John Mather）和史穆特（George Smoot）獲得諾貝爾獎，因為他們發現宇宙既是「完美的」，同時又有「微小缺陷」，請問他們研究的對象為何？（2 分）兩人各自得到什麼結論？（4 分） (三)2011 年珀爾穆特（Saul Perlmutter）、施密特（Brian Schmidt），和里斯（Adam Riess）獲得諾貝爾獎，因為他們證明了宇宙在「加速膨脹」，請問他們是觀測何種天體，才獲得這個結論？（2 分）這種天體能精確地告訴天文學家何種資訊？（2 分）原理為何？（4 分）
五、在宇宙學的研究上，過去 40 年有三次巨大的進展： (一)1978 年，潘齊亞斯（Arno Penzias）和威爾遜（Robert Wilson）獲得諾貝爾獎，因為他們在改良無線電通訊時，發現天上各個方向都有一種相同的「雜訊」，請問這個「雜訊」的本質是什麼？（2 分）對解釋宇宙起源有何重要意義？（4 分） (二)2006 年，麥瑟（John Mather）和史穆特（George Smoot）獲得諾貝爾獎，因為他們發現宇宙既是「完美的」，同時又有「微小缺陷」，請問他們研究的對象為何？（2 分）兩人各自得到什麼結論？（4 分） (三)2011 年珀爾穆特（Saul Perlmutter）、施密特（Brian Schmidt），和里斯（Adam Riess）獲得諾貝爾獎，因為他們證明了宇宙在「加速膨脹」，請問他們是觀測何種天體，才獲得這個結論？（2 分）這種天體能精確地告訴天文學家何種資訊？（2 分）原理為何？（4 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
1978 年，潘齊亞斯（Arno Penzias）和威爾遜（Robert Wilson）獲得諾貝爾獎，因為他們在改良無線電通訊時，發現天上各個方向都有一種相同的「雜訊」，請問這個「雜訊」的本質是什麼？（2 分）對解釋宇宙起源有何重要意義？（4 分）
思路引導 VIP
看到 Penzias 和 Wilson 以及「天上各個方向均勻的雜訊」，應直覺聯想至「宇宙微波背景輻射 (CMB)」。答題時，先精確寫出其專有名詞與物理本質（約 2.7K 的黑體輻射殘留），再連結宇宙學模型，說明其如何作為「大霹靂理論 (Big Bang Theory)」的決定性觀測證據即可拿滿分數。
小題 (二)
2006 年，麥瑟（John Mather）和史穆特（George Smoot）獲得諾貝爾獎，因為他們發現宇宙既是「完美的」，同時又有「微小缺陷」，請問他們研究的對象為何？（2 分）兩人各自得到什麼結論？（4 分）
思路引導 VIP
本題考查 COBE 衛星對宇宙微波背景輻射（CMB）的兩大突破性觀測。看到「完美」應聯想到頻譜與黑體輻射曲線的完美吻合（Mather的貢獻）；看到「微小缺陷」則應聯想到各向異性的溫度漲落，這是宇宙大尺度結構形成的種子（Smoot的貢獻）。
小題 (三)
2011 年珀爾穆特（Saul Perlmutter）、施密特（Brian Schmidt），和里斯（Adam Riess）獲得諾貝爾獎，因為他們證明了宇宙在「加速膨脹」，請問他們是觀測何種天體，才獲得這個結論？（2 分）這種天體能精確地告訴天文學家何種資訊？（2 分）原理為何？（4 分）
思路引導 VIP
看到此題應立刻聯想到2011年諾貝爾物理獎的核心關鍵字：「Ia型超新星」與「宇宙加速膨脹」。答題時需嚴格對應子題給分，依序點出觀測對象（Ia型超新星）、所得資訊（精確距離），並在原理解釋中強調「白矮星錢卓極限」、「標準燭光」概念，以及如何利用「距離模數公式」結合「紅移」推導出加速膨脹的物理邏輯。