2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——行星大氣對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽效果考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.行星大氣的垂直分層中，以臭氧吸收紫外線而著稱(chēng)的是？A.對(duì)流層B.平流層C.中間層D.熱層2.下列哪種氣體對(duì)太陽(yáng)紫外線的吸收能力最強(qiáng)？A.氮?dú)釨.氧氣C.氧化氮D.臭氧3.米氏散射主要發(fā)生在哪種條件下？A.顆粒尺度與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)拇髿鈱覤.顆粒尺度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的氣體層C.顆粒尺度遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)的氣體層D.任何大氣層4.行星大氣對(duì)宇宙射線的屏蔽效果主要取決于？A.大氣的密度B.大氣的成分C.行星磁場(chǎng)的強(qiáng)度D.以上所有5.地球大氣層對(duì)地表生命的保護(hù)主要來(lái)自于？A.對(duì)太陽(yáng)紫外線的吸收B.對(duì)宇宙射線的散射C.地球磁場(chǎng)的作用D.以上所有6.下列哪個(gè)行星的大氣對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽效果最差？A.地球B.火星C.木星D.土星7.行星大氣的成分對(duì)其對(duì)電磁波的吸收特性有何影響？A.沒(méi)有影響B(tài).影響較小C.影響較大D.影響極大8.電磁波在穿過(guò)大氣層時(shí)，其振幅會(huì)發(fā)生什么變化？A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定9.行星大氣的散射作用會(huì)導(dǎo)致什么現(xiàn)象？A.日落時(shí)分天空呈紅色B.日出時(shí)分天空呈藍(lán)色C.月亮呈現(xiàn)灰色D.以上所有10.遙感技術(shù)在行星大氣研究中的作用是什么？A.探測(cè)行星大氣的成分B.測(cè)量行星大氣的溫度C.分析行星大氣的電磁特性D.以上所有二、填空題（每空1分，共15分）1.行星大氣的最底層是________層，其特點(diǎn)是溫度隨高度升高而降低。2.電磁波與大氣相互作用的主要方式有________、________和________。3.瑞利散射主要發(fā)生在顆粒尺度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的________層，散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的四次方成________比例。4.行星磁場(chǎng)的存在可以________宇宙射線對(duì)地表生命的傷害。5.行星大氣的成分不同，其對(duì)電磁波的吸收光譜也________。6.電磁波的頻率越高，其相應(yīng)的波長(zhǎng)就越________。7.行星大氣的________層是地球臭氧層的主要分布區(qū)域，能有效吸收太陽(yáng)的________線。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述行星大氣的垂直分層及其主要特征。2.解釋什么是米氏散射，并舉例說(shuō)明其在大氣現(xiàn)象中的作用。3.簡(jiǎn)述電磁波在穿過(guò)大氣層時(shí)會(huì)發(fā)生哪些變化。4.說(shuō)明行星大氣對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽效果與行星宜居性之間的關(guān)系。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.假設(shè)一束波長(zhǎng)為500納米的可見(jiàn)光垂直穿過(guò)地球大氣層，已知大氣層對(duì)該波段的散射截面為1.5x10^-25m^2，求光束強(qiáng)度在穿過(guò)厚度為10公里的大氣層后的衰減程度（假設(shè)大氣密度均勻）。2.假設(shè)一顆人造衛(wèi)星在距離火星表面100公里處運(yùn)行，已知火星大氣密度為地球大氣的1%，求該衛(wèi)星接收到的來(lái)自太陽(yáng)的紫外線強(qiáng)度比地球表面接收到的強(qiáng)度降低了多少？（假設(shè)紫外線在火星大氣中的吸收率與地球相同）五、論述題（15分）論述行星大氣成分、結(jié)構(gòu)及其對(duì)電磁場(chǎng)屏蔽效果之間的關(guān)系，并舉例說(shuō)明不同類(lèi)型行星的大氣屏蔽效果對(duì)行星宜居性的影響。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.A4.D5.D6.B7.C8.B9.D10.D二、填空題1.對(duì)流層2.吸收，散射，反射3.平流層，反4.護(hù)御5.不同6.短7.平流層，紫外三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先需要列出行星大氣的垂直分層：對(duì)流層、平流層、中間層、熱層。然后分別簡(jiǎn)述每一層的主要特征，例如對(duì)流層是天氣現(xiàn)象發(fā)生的地方，溫度隨高度升高而降低；平流層存在臭氧層，能吸收太陽(yáng)紫外線；中間層溫度隨高度升高而升高；熱層溫度很高，能反射無(wú)線電波。*答案：行星大氣的垂直分層包括對(duì)流層、平流層、中間層和熱層。對(duì)流層是行星大氣的最底層，其特點(diǎn)是溫度隨高度升高而降低，天氣現(xiàn)象主要發(fā)生在此層。平流層位于對(duì)流層之上，存在臭氧層，能有效吸收太陽(yáng)的紫外線，溫度隨高度升高而升高。中間層位于平流層之上，溫度隨高度升高而升高，空氣稀薄。熱層是行星大氣的最外層，溫度很高，能反射無(wú)線電波，空氣極其稀薄。2.解析思路：首先要解釋米氏散射的定義：當(dāng)顆粒尺度與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)臅r(shí)候發(fā)生的散射。然后說(shuō)明其特點(diǎn)：散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的四次方成反比，且散射與入射光方向無(wú)關(guān)。最后舉例說(shuō)明，例如天空呈藍(lán)色就是因?yàn)榭諝庵械奈⒘?duì)波長(zhǎng)較短的藍(lán)光發(fā)生米氏散射。*答案：米氏散射是指當(dāng)顆粒尺度與波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)發(fā)生的散射現(xiàn)象。其特點(diǎn)是散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的四次方成反比，且散射與入射光方向無(wú)關(guān)。例如，天空呈藍(lán)色就是因?yàn)榭諝庵械奈⒘?duì)波長(zhǎng)較短的藍(lán)光發(fā)生米氏散射，而紅光則穿透大氣層，所以天空呈藍(lán)色。3.解析思路：首先要說(shuō)明電磁波在穿過(guò)大氣層時(shí)會(huì)發(fā)生吸收和散射。吸收會(huì)導(dǎo)致電磁波的能量被大氣分子吸收，從而強(qiáng)度減弱。散射會(huì)導(dǎo)致電磁波的方向發(fā)生改變，也會(huì)導(dǎo)致其強(qiáng)度在某些方向上減弱。*答案：電磁波在穿過(guò)大氣層時(shí)會(huì)發(fā)生吸收和散射。大氣分子會(huì)吸收電磁波的能量，導(dǎo)致電磁波的強(qiáng)度減弱。同時(shí)，電磁波也會(huì)被大氣中的微粒散射，導(dǎo)致其方向發(fā)生改變，從而在某些方向上強(qiáng)度減弱。4.解析思路：首先要說(shuō)明行星大氣的屏蔽效果是指大氣層對(duì)來(lái)自外太空的有害輻射（如紫外線、宇宙射線）的吸收和散射作用。然后要說(shuō)明行星宜居性是指行星環(huán)境適合生命生存的條件，包括溫度、液態(tài)水、大氣層等。最后要說(shuō)明大氣屏蔽效果是行星宜居性的重要條件之一，因?yàn)樗梢员Ｗo(hù)生命免受有害輻射的傷害。*答案：行星大氣的屏蔽效果是指大氣層對(duì)來(lái)自外太空的有害輻射（如紫外線、宇宙射線）的吸收和散射作用，從而保護(hù)地表生命免受其傷害。行星宜居性是指行星環(huán)境適合生命生存的條件，包括適宜的溫度、液態(tài)水、穩(wěn)定的大氣層等。大氣屏蔽效果是行星宜居性的重要條件之一，因?yàn)樗梢员Ｗo(hù)生命免受有害輻射的傷害，從而提高生命的生存幾率。四、計(jì)算題1.解析思路：首先要明確公式I=I0*e^(-Nσx)，其中I是透射光強(qiáng)度，I0是入射光強(qiáng)度，N是粒子數(shù)密度，σ是散射截面，x是路徑長(zhǎng)度。已知大氣密度為地球的1%，則粒子數(shù)密度也為地球的1%。將所有已知數(shù)值代入公式計(jì)算即可。*答案：根據(jù)公式I=I0*e^(-Nσx)，其中I是透射光強(qiáng)度，I0是入射光強(qiáng)度，N是粒子數(shù)密度，σ是散射截面，x是路徑長(zhǎng)度。N_地球=1,N_火星=0.01*N_地球。將所有數(shù)值代入公式：I_火星=I0*e^(-0.01*N_地球*1.5x10^-25m^2*10x10^3m)≈0.865*I0。光束強(qiáng)度在穿過(guò)厚度為10公里的大氣層后的衰減程度約為13.5%。2.解析思路：首先要明確公式I=I0*(N_地球/N_火星)^2，其中I是火星衛(wèi)星接收到的紫外線強(qiáng)度，I0是地球表面接收到的紫外線強(qiáng)度，N_地球和N_火星分別是地球和火星大氣的粒子數(shù)密度。已知火星大氣密度為地球的1%，則粒子數(shù)密度也為地球的1%。將所有已知數(shù)值代入公式計(jì)算即可。*答案：根據(jù)公式I=I0*(N_地球/N_火星)^2，其中I是火星衛(wèi)星接收到的紫外線強(qiáng)度，I0是地球表面接收到的紫外線強(qiáng)度，N_地球和N_火星分別是地球和火星大氣的粒子數(shù)密度。N_火星=0.01*N_地球。將所有數(shù)值代入公式：I_火星=I0*(1/0.01)^2=100^2*I0=10000*I0?；鹦切l(wèi)星接收到的來(lái)自太陽(yáng)的紫外線強(qiáng)度比地球表面接收到的強(qiáng)度降低了9999倍。五、論述題解析思路：首先要說(shuō)明行星大氣的成分和結(jié)構(gòu)會(huì)影響其對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽效果。例如，不同氣體對(duì)不同波段的電磁波吸收能力不同，大氣層的厚度和密度也會(huì)影響屏蔽效果。然后要舉例說(shuō)明不同類(lèi)型行星的大氣屏蔽效果，例如地球的大氣層能有效地吸收太陽(yáng)紫外線和散射宇宙射線，保護(hù)地球生命；而火星的大氣層稀薄，屏蔽效果較差，導(dǎo)致火星表面受到強(qiáng)烈的紫外線和宇宙射線輻射。最后要說(shuō)明大氣屏蔽效果對(duì)行星宜居性的影響，良好的大氣屏蔽效果是行星宜居性的重要條件之一。*答案：行星大氣的成分和結(jié)構(gòu)對(duì)其對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽效果有著重要的影響。不同氣體對(duì)不同波段的電磁波具有不同的吸收特性，例如臭氧能吸收太陽(yáng)紫外線，而氮?dú)夂脱鯕鈱?duì)可見(jiàn)光和部分紅外線具有吸收作用。大氣層的厚