2025國際兒童青少年天文知識挑戰大賽
2025 International Children and Youth Astronomy Knowledge Challenge Competition

2025國際兒童及青少年天文知識挑戰大賽題目範圍

本次大賽全面覆蓋天文核心領域，從基礎知識到觀測實踐，旨在考察參賽者的空間思維、探索能力與宇宙視野，具體內容如下：​

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一、基礎天文知識​

（一）太陽系與天體系統​

太陽與行星家族：掌握太陽的基本結構（核心、輻射層、對流層、光球層、色球層、日冕）及能量來源（核聚變），理解太陽活動（黑子、耀斑、日珥）對地球的影響（地磁暴、極光）。熟悉八大行星的分類（類地行星、巨行星、遠日行星）及各自特徵，例如木星的體積與衛星數量、土星的光環結構、火星的地貌特徵（峽谷、火山）。了解矮行星（冥王星）、小行星帶、彗星的運行軌跡與物理性質，分析哈雷彗星的週期性回歸現象。​

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月球與地月關係：熟悉月球的基本數據（直徑、質量、與地球距離）及表面特徵（月海、環形山、山脈），理解月球自轉與公轉的同步現象（潮汐鎖定）。掌握月相變化規律（新月、上弦月、滿月、下弦月）及成因，分析日食與月食的發生條件與類型（日全食、日偏食、日環食；月全食、月偏食），例如解釋為何月全食時月球呈現暗紅色（地球大氣層的散射作用）。​

（二）恆星與星系​

恆星的演化與特徵：理解恆星的形成（星雲引力坍縮）與基本參數（光度、溫度、質量、體積），熟悉赫羅圖的坐標含義及恆星在圖中的分布（主序星、紅巨星、白矮星、中子星）。掌握恆星的演化歷程，根據質量差異分析不同結局（白矮星、中子星、黑洞），例如解釋太陽未來的演化階段（紅巨星→白矮星）。認識常見恆星（太陽、天狼星、北斗七星）的視星等與距離，理解絕對星等與視星等的區別。​

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星系與宇宙結構：了解星系的分類（橢圓星系、螺旋星系、不規則星系）及典型代表（銀河系、仙女座星系），掌握銀河系的結構（銀核、銀盤、銀暈、旋臂）及太陽在銀河系中的位置。理解宇宙的膨脹理論（哈勃定律）與大爆炸學說的證據（宇宙微波背景輻射、輕元素豐度），認識可觀測宇宙的尺度與年齡。​

二、天文觀測與實踐​

（一）觀測工具與技術​

天文儀器使用：熟悉望遠鏡的基本類型（折射式、反射式、折反射式）及工作原理，掌握目鏡與物鏡的搭配方法，能調節焦距以獲得清晰影像。了解雙筒望遠鏡、星圖、赤道儀的使用技巧，例如利用星圖在夜空中定位北极星、天狼星等亮星。認識現代天文觀測設備（射電望遠鏡、太空望遠鏡如哈勃望遠鏡）的功能與應用領域。​

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天體觀測實踐：掌握基本的天文觀測方法，能辨認常見星座（大熊座、小熊座、天鷹座、天琴座）及其標誌性亮星，理解星座在不同季節、緯度的可見性變化。學習記錄觀測數據（時間、地點、天體位置、亮度、形態），例如繪製月相變化圖、記錄流星雨的出現時間與數量。能通過肉眼或簡單工具觀測特殊天象（金星凌日、水星大距、月掩星），分析其發生的天文機制。​

（二）數據分析與模型構建​

天文數據處理：能閱讀並分析天文圖表（星圖、天體運動軌跡圖、光度曲線），提取關鍵信息（距離、亮度、週期）。例如根據行星軌道圖判斷其近日點與遠日點，依據恆星光度曲線分析變星的亮度變化規律。掌握簡單的天文計算，如根據月球公轉週期計算月相變化的時間間隔，利用光年單位轉換天體距離。​

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天體運動模型：理解天體運動的基本規律（開普勒三大定律、萬有引力定律），能構建簡單的運動模型解釋天文現象。例如用開普勒定律解釋行星軌道的橢圓形特徵及運行速度變化，通過萬有引力理論分析潮汐現象的成因。結合地球自轉與公轉，解釋晝夜交替、四季更換、恒星周年視運動的現象。​

三、宇宙探索與發展​

（一）人類航天活動​

航天史與里程碑：了解人類航天的重要事件（第一顆人造衛星、第一次載人航天、登月計劃、空間站建設），認識關鍵航天器（東方紅一號、阿波羅飛船、國際空間站、詹姆斯・韋伯太空望遠鏡）的任務與貢獻。熟悉傑出航天人物的成就，例如加加林的首次太空飛行、阿姆斯特朗的登月足跡，分析這些事件對人類探索宇宙的意義。​

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太空探測任務：掌握各類航天器的功能（人造衛星、探測器、載人飛船、火箭），了解人類對太陽系天體的探測成果，例如火星車（好奇號、祝融號）對火星土壤與大氣的分析，卡西尼號對土星及其衛星的探測發現。分析深空探測面臨的挑戰（距離遙遠、通信延遲、環境惡劣）及解決方案，探討探測器如何抵達柯伊伯帶進行觀測。​

（二）宇宙科學前沿與未來​

前沿天文研究：關注當代天文學的熱點領域，如黑洞（視界、吸積盤、噴流）的觀測證據（事件視界望遠鏡拍攝的黑洞影像），暗物質與暗能量的存在證據及對宇宙演化的影響。了解系外行星的探測方法（凌日法、徑向速度法）及可能存在生命的行星條件（宜居帶、液態水、大氣層）。​

未來宇宙探索：探討人類未來的航天計劃（登陸火星、建立月球基地、深空探測），分析這些計劃需要解決的技術難題（生命維持系統、輻射防護、推進技術）。思考人類在宇宙中的定位與責任，例如如何避免太空垃圾污染、如何保護地外環境的原生態。​

四、挑戰題與創新思維​

（一）開放性天文問題​

問題探索：設置真實場景下的天文難題，如 “如何設計一個適合青少年操作的月球基地模擬實驗，模擬月球的低重力、晝夜溫差環境”，要求參賽者從天文知識、材料選擇、實驗步驟等多維度提出方案，並評估其科學性與可行性。​

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創意設計：提出創新性任務，如 “為一個小行星探測器設計科學目標與探測路線”，需綜合考慮小行星的軌道參數、物理成分、探測儀器功能等要素，鼓勵跨學科思維（天文學、物理學、工程學）的整合。​

（二）跨學科融合問題​

天文與其他領域結合：設計交叉學科問題，如 “利用數學計算模擬彗星繞日運行的軌道”“結合物理學與化學知識分析太陽系行星大氣的成分差異”，或運用藝術形式（繪畫、模型製作）展現宇宙天體的結構與運動，培養綜合解決問題的能力。​

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參賽者需兼具扎實的天文知識、熟練的觀測技能與開闊的宇宙思維，在解析天文現象與探索宇宙謎題的過程中，展現天文學科的科學價值與無窮魅力。