2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——行星大氣層中的上升氣流運(yùn)動(dòng)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在行星大氣中，導(dǎo)致局部地區(qū)大氣溫度高于其環(huán)境溫度的主要原因是？A.地球磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)太陽(yáng)風(fēng)B.大氣中的塵埃和氣溶膠吸收紅外輻射C.太陽(yáng)輻射直接加熱大氣本身D.地表不透明度差異引起的輻射不平衡2.當(dāng)一團(tuán)具有比周圍環(huán)境密度小、溫度高的空氣被迫抬升時(shí)，該空氣塊將在達(dá)到飽和之前經(jīng)歷？A.絕熱膨脹和溫度不變B.絕熱膨脹和溫度下降C.絕熱壓縮和溫度上升D.絕熱壓縮和溫度下降3.抬升凝結(jié)高度（LCL）主要取決于什么條件？A.大氣靜力穩(wěn)定度B.地表溫度和空氣濕度C.科里奧利參數(shù)和風(fēng)速D.行星軌道離心率和傾角4.在對(duì)流層中，大氣垂直運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力通常是什么？A.全球性的行星波活動(dòng)B.大氣環(huán)流基本波的周期性變化C.地表與大氣之間的輻射不平衡導(dǎo)致的局部加熱不均D.地核內(nèi)部熱量傳導(dǎo)至地表5.行星上出現(xiàn)強(qiáng)烈的上升氣流和深厚積雨云，通常表明該區(qū)域大氣具有什么特征？A.穩(wěn)定層結(jié)，水汽含量低B.不穩(wěn)定層結(jié)，水汽含量高C.中性層結(jié)，塵埃含量高D.強(qiáng)烈的下沉氣流，干潔空氣6.在行星科學(xué)中，觀測(cè)到的云頂高度變化可以間接反映什么現(xiàn)象？A.行星表面重力加速度的變化B.行星大氣垂直溫度梯度的變化C.行星內(nèi)部放射性元素衰變率的變化D.行星云層中特定化學(xué)成分濃度的變化7.科里奧利力對(duì)行星大氣中的上升氣流運(yùn)動(dòng)有何主要影響？A.導(dǎo)致氣流在水平方向上偏轉(zhuǎn)，形成氣旋和反氣旋B.增強(qiáng)大氣的垂直穩(wěn)定性，抑制對(duì)流發(fā)展C.直接降低大氣的浮力，阻止空氣上升D.使大氣中的水汽迅速凝結(jié)成冰晶8.與地球?qū)α鲗酉啾龋鹦歉邔哟髿庵袕?qiáng)烈的逆行風(fēng)現(xiàn)象主要?dú)w因于？A.金星比地球更接近太陽(yáng)，接受太陽(yáng)輻射更強(qiáng)B.金星大氣密度極大，空氣粘滯力主導(dǎo)運(yùn)動(dòng)C.金星存在與地球相反的強(qiáng)盛極地渦旋，以及科里奧利參數(shù)的差異D.金星高層大氣主要成分是二氧化碳，導(dǎo)熱性極好9.行星上鋒面活動(dòng)常常與強(qiáng)烈的上升氣流和天氣劇變相關(guān)，其主要原因是？A.不同性質(zhì)氣團(tuán)（冷干、暖濕）的強(qiáng)烈摩擦B.鋒面附近氣團(tuán)的密度差導(dǎo)致強(qiáng)烈的浮力驅(qū)動(dòng)的垂直運(yùn)動(dòng)C.鋒面是行星磁場(chǎng)中斷的地帶D.鋒面是行星內(nèi)部熱物質(zhì)噴發(fā)的通道10.熱帶輻合帶（ITCZ）的形成與哪一過(guò)程密切相關(guān)？A.全球統(tǒng)一的地表冷卻率B.熱帶地區(qū)強(qiáng)烈的地面輻射加熱和行星自轉(zhuǎn)的輻合效應(yīng)C.高緯度地區(qū)強(qiáng)烈的下沉氣流向低緯度的回流D.行星大氣中臭氧層的季節(jié)性破壞二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）1.大氣中的水汽含量、空氣溫度和_________是決定大氣是否發(fā)生對(duì)流以及對(duì)流強(qiáng)度的重要因素。2.絕熱冷卻是指空氣在上升過(guò)程中，由于氣壓降低而體積膨脹，對(duì)外做功導(dǎo)致內(nèi)能減少，溫度_________的過(guò)程。3.大氣穩(wěn)定度描述的是大氣垂直運(yùn)動(dòng)受到的_________程度，決定了加熱是否容易引發(fā)上升氣流。4.抬升凝結(jié)高度（LCL）是未飽和空氣塊在絕熱上升過(guò)程中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的_________高度。5.在行星大氣中，鋒面是不同性質(zhì)氣團(tuán)相遇的邊界，常伴有_________和降水，是重要的上升氣流觸發(fā)機(jī)制。6.科里奧利參數(shù)（f）的大小與行星的自轉(zhuǎn)速度和_________有關(guān)，它導(dǎo)致水平氣流的偏轉(zhuǎn)。7.行星大氣的垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)于行星的_________循環(huán)和能量輸運(yùn)起著關(guān)鍵作用。8.除了輻射加熱，地表的_________特性和地形起伏也是驅(qū)動(dòng)行星大氣垂直運(yùn)動(dòng)的重要熱力源。9.木星大紅斑等巨大反氣旋結(jié)構(gòu)的存在，表明其大氣中可以維持長(zhǎng)時(shí)間、大尺度的_________氣流。10.理解行星大氣中的上升氣流運(yùn)動(dòng)，對(duì)于解釋系外行星_________的觀測(cè)特征具有重要意義。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述絕熱過(guò)程與干絕熱過(guò)程、濕絕熱過(guò)程的區(qū)別。2.解釋科里奧利力是如何影響地球大氣中氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)的，并舉例說(shuō)明其對(duì)上升氣流的影響。3.描述一個(gè)典型的由地表不均勻加熱引起的上升氣流（對(duì)流）的發(fā)展過(guò)程。4.為什么行星上的上升氣流通常與云的形成和降水現(xiàn)象緊密相關(guān)？四、計(jì)算題（每題7分，共14分）1.假設(shè)某行星大氣層結(jié)為干絕熱（Γd=9.8K/km），地表溫度為300K，空氣初始濕度下的露點(diǎn)溫度為250K。求該處抬升凝結(jié)高度（LCL）大約是多少？已知干空氣比熱容cp≈1005J/(kg·K)。2.假設(shè)一空氣塊在行星表面附近以1m/s的初始速度被垂直向上輸送。忽略空氣粘滯力和氣壓變化，僅考慮干絕熱冷卻（Γd=10K/km）。求該空氣塊上升1000米后，其溫度相對(duì)于初始溫度變化了多少？是否達(dá)到了飽和？（提示：計(jì)算絕熱降溫量，并與根據(jù)LCL判斷的降溫量比較）五、論述題（10分）結(jié)合具體實(shí)例，論述行星大氣中的上升氣流運(yùn)動(dòng)對(duì)于行星氣候形成、大氣成分演化以及行星宜居性評(píng)估等方面的意義。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.C5.B6.B7.A8.C9.B10.B二、填空題1.不穩(wěn)定度2.下降3.抑制4.氣壓5.強(qiáng)烈的上升氣流6.緯度7.水汽8.受熱9.持續(xù)性10.大氣結(jié)構(gòu)三、簡(jiǎn)答題1.絕熱過(guò)程指空氣塊在垂直運(yùn)動(dòng)中與外界無(wú)熱量交換的過(guò)程。干絕熱過(guò)程假設(shè)空氣未達(dá)到飽和，水汽蒸發(fā)不計(jì)，溫度下降率（Γd）基本固定（約9.8K/km）。濕絕熱過(guò)程考慮水汽凝結(jié)釋放潛熱，導(dǎo)致溫度下降減緩，平均溫度遞減率（Γw）小于Γd（約6.5K/km）。濕絕熱過(guò)程發(fā)生在飽和空氣中。2.科里奧利力是行星自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力，僅作用于水平運(yùn)動(dòng)。它使北半球水平氣流偏向右側(cè)，南半球偏向左側(cè)。對(duì)于上升的空氣團(tuán)，其水平運(yùn)動(dòng)也會(huì)受到科里奧利力偏轉(zhuǎn)，這有助于形成氣旋性環(huán)流結(jié)構(gòu)，并可能進(jìn)一步加強(qiáng)垂直運(yùn)動(dòng)。3.地表不均勻加熱導(dǎo)致局部地表溫度升高。受熱區(qū)域空氣受熱膨脹，密度減小，產(chǎn)生浮力向上運(yùn)動(dòng)，形成上升氣流。隨著空氣上升，外界氣壓降低，空氣膨脹做功，溫度下降。若空氣初始含有足夠水汽且氣溫降至露點(diǎn)以下，則發(fā)生水汽凝結(jié)，形成云。上升氣流持續(xù)將暖濕空氣輸送到更高空，最終可能導(dǎo)致降水。4.上升氣流意味著空氣垂直運(yùn)動(dòng)，將低空的暖濕空氣帶到高空。高空溫度通常較低，空氣達(dá)到飽和時(shí)，水汽會(huì)凝結(jié)形成云。上升氣流越強(qiáng)，空氣抬升高度越高，凝結(jié)高度也越高，形成的云層可能越厚，甚至發(fā)展成能產(chǎn)生降水的云系（如積雨云）。四、計(jì)算題1.LCL=(T地表-T露點(diǎn))/Γd=(300K-250K)/9.8K/km≈50K/9.8K/km≈5.1km2.干絕熱降溫量=Γd*Δz=10K/km*1km=10K?？諝鈮K上升1000米后，溫度將下降10K。由于初始高度（假設(shè)為0km）空氣未飽和，且干絕熱降溫（10K）大于從地表到LCL的濕絕熱降溫，因此空氣塊在上升1000米時(shí)仍處于未飽和狀態(tài)。若要達(dá)到飽和，需上升至LCL高度以上。五、論述題行星大氣中的上升氣流運(yùn)動(dòng)是行星氣候系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。首先，它是行星水循環(huán)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，上升氣流導(dǎo)致水汽凝結(jié)形成云，進(jìn)而產(chǎn)生降水，影響行星表面的干濕狀況和水資源分布。其次，垂直運(yùn)動(dòng)是行星大氣能量輸運(yùn)的主要方式之一，通過(guò)潛熱釋放和絕熱冷卻/增溫過(guò)程，將低空的感熱和輻射熱量向上輸送，并調(diào)節(jié)高低空之間的能量平衡。不同行星上升氣流的特點(diǎn)（如強(qiáng)度、頻率、尺度）反映了其獨(dú)特的熱力結(jié)構(gòu)和動(dòng)力環(huán)境，例如地球的熱帶對(duì)流、木星的大氣環(huán)流結(jié)構(gòu)。此外，上升氣流形成的云層對(duì)行星的輻射收支有顯