2025年大學《天文學》專業(yè)題庫——彗星尾部噴流運動模式考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.彗星尾部物質(zhì)噴發(fā)的主要驅(qū)動力來源是？A.彗核內(nèi)部放射性元素衰變B.彗核本身的重力C.太陽光輻射壓和太陽風D.行星際磁場力2.下列哪種彗星現(xiàn)象通常與太陽輻射壓對塵埃粒子的影響最為直接相關(guān)？A.離子尾的直線延伸B.塵埃尾的彎曲和扇形結(jié)構(gòu)C.彗核周圍稀薄氣體的發(fā)光D.彗核表面冰的快速升華3.當彗星接近太陽時，其離子尾部通常呈現(xiàn)什么特征？A.指向遠離太陽的方向B.保持指向太陽的方向C.彎曲，指向太陽的反方向D.分裂成兩支或多支4.太陽風對彗星噴流的作用主要體現(xiàn)為？A.主要推動塵埃粒子運動B.拾起彗星周圍的離子，形成離子尾C.導致彗核快速旋轉(zhuǎn)D.直接蒸發(fā)彗核表面的水冰5.彗星塵埃尾與離子尾相比，通常具有什么特點？A.更直，延伸更遠B.更彎曲，通常較短C.主要由冰粒組成D.主要受太陽磁場控制6.“彗星羽流”（CometaryPlumes）現(xiàn)象通常指？A.彗核周圍高速噴發(fā)的氣體和塵埃錐體B.彗尾中出現(xiàn)的亮斑或結(jié)構(gòu)C.彗星核表面的噴氣孔D.離子尾與氣體尾的分離現(xiàn)象7.短周期彗星與長周期彗星相比，其噴流活動通常表現(xiàn)出？A.僅在近日點附近活躍B.活動持續(xù)時間更長C.塵埃排放率更高D.離子尾更寬8.當彗星穿越行星際磁場時，其噴流成分可能發(fā)生什么變化？A.塵埃流突然停止B.離子流方向發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C.中性氣體流密度急劇增加D.噴流速度減為零9.彗星噴流的速度通常隨距離彗核的距離變化，哪一部分速度相對最高？A.彗核表面附近B.接近近日點時的噴流前沿C.遠離彗核的彗尾內(nèi)部D.塵埃尾的末端10.彗星噴流的觀測對于理解什么天文現(xiàn)象具有重要意義？A.行星際塵埃的分布B.太陽大氣活動C.宇宙微波背景輻射D.恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.彗星主要由______、______和______組成。2.驅(qū)動彗星塵埃噴發(fā)的輻射壓主要來自太陽的______輻射。3.太陽風是來自太陽大氣的一種高速______流，其速度可達數(shù)百至上千公里每秒。4.彗星離子尾中的離子主要通過與彗星物質(zhì)發(fā)生______過程而被太陽風拾起。5.由于太陽風和輻射壓的作用方向不同，塵埃尾通常呈現(xiàn)______狀，而離子尾則大致指向______方向。6.彗核表面的冰物質(zhì)在太陽輻射和太陽風作用下直接______成氣體，是彗星噴流的主要物質(zhì)來源之一。7.彗星噴流的速度分布通常是不均勻的，靠近彗核處速度______，遠離彗核處速度______。8.“彗星扇形結(jié)構(gòu)”是指彗星塵埃尾在空間中呈現(xiàn)出的______形狀，這與太陽風與彗星磁場相互作用有關(guān)。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡潔明了地回答下列問題）1.簡述太陽輻射壓是如何作用于彗星塵埃粒子的。2.解釋為什么彗星離子尾通常比塵埃尾更直，并且延伸更遠。3.描述彗核附近噴流（羽流）與遠離彗核的彗尾噴流在性質(zhì)上的主要區(qū)別。4.簡要說明太陽風如何影響彗星噴流的運動方向。四、計算題（共10分。請列出必要的公式和計算步驟）假設(shè)一顆彗星距離太陽1.5天文單位，其表面附近的塵埃粒子質(zhì)量為1微克，半徑為微米。請估算該塵埃粒子受到的太陽輻射壓和太陽引力（可忽略太陽風作用），并比較兩者的大小。已知光速c=3x10^8m/s，引力常數(shù)G=6.67x10^-11N·m^2/kg^2，太陽質(zhì)量M_sun=1.989x10^30kg，1天文單位AU=1.496x10^11m，普朗克常數(shù)h=6.626x10^-34J·s，玻爾茲曼常數(shù)k=1.38x10^-23J/K，太陽有效溫度T_eff≈5778K。五、論述題（共15分。請結(jié)合所學知識，深入分析并回答下列問題）結(jié)合你所學知識，闡述彗星尾部（包括塵埃尾、中性氣體尾和離子尾）形成的基本過程和各自的主要影響因素。為什么不同成分的尾流在形態(tài)（形狀、長度、方向）上表現(xiàn)出顯著差異？試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.B6.A7.A8.B9.B10.A二、填空題1.彗核，彗發(fā)，彗尾2.光3.等離子體4.電離5.彎曲，太陽的反方向6.蒸發(fā)7.更高，更低8.扇形三、簡答題1.解析思路：需說明輻射壓是光子動量傳遞的結(jié)果，對吸收或反射光子的粒子產(chǎn)生推力。指出塵埃粒子表面積相對體積較大，更容易吸收太陽光，因此受輻射壓影響顯著。強調(diào)此力主要指向遠離太陽的方向。2.解析思路：需區(qū)分離子和中性氣體主要受太陽風作用，而塵埃主要受輻射壓和太陽風共同作用，但輻射壓對塵埃的指向性影響更強。指出太陽風對離子和離子的拾起和吹掃作用更強，使其能更直接地指向太陽（或日下點）。塵埃尾則受太陽風頂托和輻射壓指向太陽的反方向作用，導致彎曲。3.解析思路：需指出彗核附近（彗發(fā)內(nèi)），噴流速度相對較低，物質(zhì)分布更集中，可能呈現(xiàn)較復(fù)雜的、與彗核表面活動直接相關(guān)的結(jié)構(gòu)。遠離彗核的彗尾，物質(zhì)被太陽風和輻射壓充分加速和擴散，形成大尺度、相對均勻但速度較高的流，結(jié)構(gòu)受整體力場（主要是太陽風）主導。4.解析思路：需說明太陽風是等離子流，帶有磁場。指出當太陽風遇到彗星產(chǎn)生的（或彗星本身攜帶的）磁場時，會發(fā)生相互作用。太陽風粒子會被彗星磁場偏轉(zhuǎn)，從而影響整體噴流的方向，特別是離子尾，其運動軌跡深受太陽風磁場和彗星磁場的耦合影響。四、計算題（注：此題計算相對復(fù)雜，需簡化模型和假設(shè)）公式：輻射壓F_rad=(2kh)/(c*π*r^2)，引力F_grav=G*M_sun*m/(1.5*AU)^2計算步驟：1.估算塵埃粒子表面積A≈4*π*r^2(r=微米，需換算成米)，體積V=(4/3)*π*r^3。質(zhì)量m=1微克=1x10^-9kg。2.計算輻射壓F_rad=(2*6.626x10^-34J*s*5778K)/(3x10^8m/s*π*(微米)^2)。注意：此公式未考慮塵埃的反照率，是理想黑體吸收情況。輻射壓與距離太陽距離的平方成反比。3.計算引力F_grav=(6.67x10^-11N*m^2/kg^2*1.989x10^30kg*1x10^-9kg)/(1.5*1.496x10^11m)^2。引力與距離太陽距離的平方成反比。4.比較兩者：由于輻射壓公式中的距離平方反比項與引力公式中相同，且輻射壓系數(shù)(2kh/cπr^2)遠小于引力系數(shù)(G*M*m/r^4)，忽略r^2項，可得F_rad/F_grav≈(2kh/(G*M*c^2))*(m/r^2)。代入數(shù)值，發(fā)現(xiàn)輻射壓遠大于引力。具體數(shù)值取決于微米的具體值。五、論述題解析思路：需分別闡述塵埃、中性氣體、離子尾的形成與驅(qū)動機制。1.形成過程：塵埃尾源于彗核表面的冰升華和被太陽光壓揚起的塵埃粒子。中性氣體尾同樣源于冰升華，但主要由輕元素（如H,C,O,N）形成。離子尾源于彗星物質(zhì)（包括氣體和塵埃）與太陽風碰撞電離產(chǎn)生的離子，這些離子被太陽風磁場夾帶形成。2.主要影響因素：*塵埃尾：受太陽輻射壓（主導其方向和形狀）、太陽風壓力、自身重力、離彗核距離（影響速度和擴散）共同影響。*中性氣體尾：主要受太陽輻射壓和太陽風的作用，類似塵埃尾，但氣體分子質(zhì)量更小。*離子尾：主要受太陽風磁場（決定其大致方向，沿磁力線）和太陽風動量的持續(xù)吹掃作用，受彗星磁場的影響也很大（導致彎曲和分叉）。其成分和密度與彗星物質(zhì)