“人類首次拍攝黑洞照片”試題設(shè)計

唐美松

【試題設(shè)計】

材料一：北京時間2019年4月10日21點整，天文學(xué)家召開全球新聞發(fā)布會，宣布人類動用了分布在全球的8個毫米/亞毫米波射電望遠(yuǎn)鏡，首次直接“拍攝”到黑洞的照片。

材料二：參與“拍攝”的8個毫米/亞毫米波射電望遠(yuǎn)鏡分別為：位于西班牙內(nèi)華達山脈的30米毫米波望遠(yuǎn)鏡（IRAM 30m）;位于美國亞利桑那州的海因里?！ず掌潄喓撩撞ㄍh(yuǎn)鏡（SMT）;位于墨西哥一座死火山頂部的大型毫米波望遠(yuǎn)鏡（LMT）;位于夏威夷的詹姆斯·克拉克·麥克斯韋望遠(yuǎn)鏡（JCMT）;位于夏威夷的亞毫米波陣（SMA）;位于智利沙漠的阿塔卡馬大型毫米波陣（ALMA）;位于智利沙漠的阿塔卡馬探路者實驗望遠(yuǎn)鏡（APEX）;位于南極阿蒙森·斯科特觀測站的南極望遠(yuǎn)鏡（SPT）。

材料三：阿塔卡馬大型毫米波陣（ALMA）位于智利北部的阿塔卡馬沙漠中，海拔達5000米，那里終年干旱，為觀測創(chuàng)造了良好的條件。

材料四：參與“拍攝”的8個射電望遠(yuǎn)鏡分布示意圖。

閱讀材料，回答下列問題。

1.歸納觀測黑洞的射電望遠(yuǎn)鏡分布的共同規(guī)律。

2.評價阿塔卡馬大型毫米波陣（ALMA）天文觀測的條件。

3.簡述南極阿蒙森·斯科特觀測站建造過程中可能遇到的困難。

【試題分析】

北京時間2019年4月10日21點整，天文學(xué)家召開全球新聞發(fā)布會，宣布首次直接“拍攝”到黑洞的照片。這一重大科學(xué)成果由包括中國科學(xué)家在內(nèi)的全球多國科研人員歷經(jīng)數(shù)年心血合作完成，引起了社會公眾的持續(xù)關(guān)注和廣泛討論。本題以“人類首次拍攝黑洞照片”為背景，圍繞8個射電望遠(yuǎn)鏡的分布，從地理視角考查了氣候特征、天文望遠(yuǎn)鏡選址的自然條件等知識，考查學(xué)生的綜合思維和區(qū)域認(rèn)知能力，注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

第1題，既考查了學(xué)生的綜合思維能力又考查了學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知能力，要求學(xué)生結(jié)合圖文資料，思考各地區(qū)域特征，綜合分析歸納8個射電望遠(yuǎn)鏡的分布規(guī)律。

第2題，側(cè)重考查學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知能力和地理實踐能力，要求學(xué)生在圖文材料中提取有用信息，并結(jié)合區(qū)域各自然要素、望遠(yuǎn)鏡天文觀測的一般條件，分析阿塔卡馬沙漠地區(qū)有利于天文觀測的自然特征。此題有利于培養(yǎng)學(xué)生提取信息、綜合分析的能力。

第3題，結(jié)合南極地區(qū)自然特征考查了學(xué)生對阿蒙森·斯科特觀測站建造過程中可能遇到的困難的認(rèn)識。

人類“拍攝”到首張黑洞照片是一件全球轟動性的科學(xué)熱點事件，其傾注了全球不同國家科學(xué)家的大量心血，“拍攝”難度超乎想象，第一張黑洞照片的誕生彌足珍貴，意義非凡。這幾道小題的設(shè)置，有助于拓展學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，有利于學(xué)生地理實踐能力的培養(yǎng)。

參考答案：

1.用于觀測黑洞的射電望遠(yuǎn)鏡大多分布在海拔相對較高、云層稀薄、降水稀少、大氣透明度高、遠(yuǎn)離人類活動干擾的高原或山地。

2.優(yōu)點：阿塔卡馬大型毫米波陣所在地區(qū)沙漠廣布，氣候干旱，降水稀少，植被稀疏，夜晚多晴好天氣，地勢高，地形以山地、高原為主，空氣稀薄、潔凈，利于觀測。

不足：位于板塊交界處（美洲板塊與納斯卡板塊），地殼活躍，多火山地震，部分時間風(fēng)沙大，不利于觀測;氣候極端干旱，交通閉塞，科研人員工作條件艱苦。（言之有理即可）

3.南極地區(qū)自然條件惡劣，氣候嚴(yán)寒，氣候干旱，平均海拔高，風(fēng)力強勁。南極地區(qū)交通不便，周邊海域洋流活躍，多浮冰，海況復(fù)雜，船舶航行條件差，南極大陸冰川廣布，地形復(fù)雜，辨別方向困難。南極無固定航班，科研器材進入困難。多極晝極夜，工作不便，科考站建設(shè)難度大。