2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——恒星輻射對行星大氣的影響機制考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填入括號內(nèi)）1.恒星輻射光譜中，主要由其對流區(qū)產(chǎn)生的發(fā)射線特征最強的是？A.Hα和HβB.CaIIK線C.夫瑯禾費線D.Balmer跳變2.對于一顆與太陽類似但距離地球為太陽與地球距離10倍的恒星，其表面有效溫度與太陽相比如何？A.更高B.更低C.相同D.無法確定3.行星大氣的溫室效應(yīng)主要依賴于哪種分子的特性？A.高反射率B.強吸收特定紅外波段的輻射C.快速的化學(xué)反應(yīng)速率D.高導(dǎo)熱系數(shù)4.與地球大氣相比，火星大氣對可見光的吸收主要區(qū)別在于其缺乏哪種成分？A.氮氣B.氧氣C.二氧化碳D.水蒸氣5.恒星活動（如耀斑）對行星電離層的主要影響機制是？A.增加行星表面的反射率B.提供額外的加熱能量，改變電離層密度C.直接補充大氣成分D.削弱行星的磁場保護6.導(dǎo)致金星極端溫室效應(yīng)的主要因素之一是？A.恒星輻射強度過高B.金星大氣非常稀薄C.金星缺乏液態(tài)水D.金星大氣中存在極強的臭氧層7.行星大氣的直接加熱主要發(fā)生在哪個區(qū)域？A.大氣高層，通過臭氧吸收紫外線B.大氣底層，通過吸收近紅外輻射C.大氣最底層，通過地面吸收可見光D.平流層，通過散射太陽光8.恒星輻射壓力對行星大氣逃逸的影響，主要與哪個因素成正比？A.行星質(zhì)量B.行星半徑C.恒星光度D.行星大氣密度9.解釋地球大氣存在臭氧層（O?）吸收紫外輻射，主要是由于？A.O?在平流層濃度高B.O?對紫外輻射有強烈的共振吸收C.地球自轉(zhuǎn)速度快D.地球磁場強度適中10.比較類地行星，木星大氣表現(xiàn)出更強的溫室效應(yīng)，這主要是因為？A.木星接收到的恒星輻射更多B.木星大氣主要由氫和氦組成，吸收能力更強C.木星擁有更強的自轉(zhuǎn)，導(dǎo)致大氣混合更均勻D.木星存在強大的磁場，屏蔽了更多宇宙射線二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填入橫線上）1.恒星的輻射能量隨距離增大而遵循________定律。2.行星大氣的能量平衡狀態(tài)通常用________溫度來描述。3.除了溫室效應(yīng)外，行星大氣吸收可見光也會導(dǎo)致行星表面出現(xiàn)________現(xiàn)象。4.恒星活動，特別是________事件，會向行星大氣注入高能粒子，可能破壞臭氧層。5.氣態(tài)巨行星（如木星）的大氣主要由________和________組成，其主要的直接加熱機制是吸收恒星可見光。6.當(dāng)行星大氣成分吸收了恒星輻射后，能量會通過________和________等方式向外傳遞。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述恒星光譜型（如O,B,A,F,G,K,M型）與恒星表面溫度的關(guān)系，并解釋其對行星大氣可能產(chǎn)生的影響。2.描述恒星輻射在行星大氣中主要的加熱和冷卻過程。3.解釋什么是“輻射逃逸”，并簡述恒星輻射壓力和恒星風(fēng)是影響行星大氣逃逸的關(guān)鍵因素。4.為什么金星盡管距離太陽比地球近，但其表面溫度遠(yuǎn)高于地球？請結(jié)合恒星輻射和大氣物理過程解釋。四、論述題（10分。請深入分析并回答下列問題）結(jié)合地球和火星的實際情況，論述恒星輻射（包括其強度、光譜特性以及可能的長期變化）是如何影響行星大氣演化，并最終決定行星宜居性的關(guān)鍵因素。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.B6.A7.C8.C9.B10.D二、填空題1.反平方2.有效3.反照率（或Albedo）4.耀斑（或Flares）5.氫，氦6.輻射，對流三、簡答題1.解析思路：首先回答光譜型與溫度的關(guān)系（光譜越早，溫度越高；光譜越晚，溫度越低）。然后，將此關(guān)系與行星大氣連接：不同溫度的恒星發(fā)出的輻射光譜分布不同（即不同波段的輻射強度不同），這決定了到達(dá)行星的主要能量類型和強度；同時，行星大氣成分對不同波段的輻射有不同的吸收效率，從而影響大氣的溫度結(jié)構(gòu)、成分分布和化學(xué)過程。2.解析思路：首先答出加熱過程：主要是行星大氣對恒星輻射（尤其是可見光和近紅外光）的吸收，吸收能量后使大氣升溫。其次答出冷卻過程：主要包括大氣向外輻射紅外輻射（如地球的溫室氣體向空間發(fā)射紅外線）、大氣環(huán)流將熱量從高溫區(qū)輸送到低溫區(qū)、以及大氣成分與外層空間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)或物理過程（如平流層臭氧吸收紫外線使高層大氣升溫，然后高層大氣向低層大氣輻射紅外線）。3.解析思路：首先解釋輻射逃逸：指行星大氣的部分氣體分子獲得足夠的能量（如動能），克服行星引力束縛，逃離行星大氣層進入外層空間的過程。其次解釋影響因素：恒星輻射壓力（恒星光子攜帶動量，持續(xù)撞擊大氣頂層粒子，給予其推力）、恒星風(fēng)（恒星釋放的高能帶電粒子流沖擊行星大氣頂層，將大氣粒子“吹走”）。4.解析思路：首先指出金星比地球接收到的恒星輻射強度更大（因為距離太陽更近，符合反平方定律）。其次解釋主要原因：雖然接收輻射多，但金星大氣極其稠厚，主要成分是二氧化碳，二氧化碳是極強的溫室氣體，能吸收大部分來自地面的紅外輻射并再次輻射回地面，導(dǎo)致強烈的溫室效應(yīng)，使得地表溫度遠(yuǎn)超僅僅由距離決定的理論溫度。四、論述題解析思路：需要從多個維度展開論述：1.輻射強度與大氣狀態(tài)：恒星輻射是行星大氣的主要能量來源。輻射強度決定了行星接收的總能量，直接影響大氣溫度和壓力。更強的輻射（如金星接收到比地球強的太陽輻射）可能導(dǎo)致更高的平衡溫度。2.光譜特性與大氣成分：恒星輻射的光譜分布（顏色、關(guān)鍵吸收線）決定了哪些波段的能量更容易到達(dá)行星，以及大氣成分如何響應(yīng)這些能量。例如，太陽的輻射使地球大氣中的水蒸氣和二氧化碳形成強溫室效應(yīng)；而不同類型的恒星（如M型紅矮星）發(fā)出的輻射中紅外線占比較高，可能使類地行星表面溫度過低，難以維持液態(tài)水。3.長期變化與宜居性窗口：恒星的演化（如主序星階段結(jié)束后的紅巨星階段）會導(dǎo)致其輻射強度和光譜發(fā)生顯著變化。這種長期變化可能破壞行星原有的熱平衡和大氣化學(xué)平衡。例如，一顆恒星逐漸膨脹變亮，可能使曾經(jīng)的宜居行星過熱，大氣被剝離；或者導(dǎo)致液態(tài)水蒸發(fā)，改變溫室氣體平衡。因此，恒星特性及其演化歷史是決定行星長期宜居性的關(guān)鍵限制因素。4.結(jié)合實例：對比