2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——行星大氣層濕度分布與變化研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不是描述行星大氣中水汽含量的常用指標(biāo)？A.絕對(duì)濕度B.混合比C.相對(duì)濕度D.水汽壓2.根據(jù)克勞修斯-克拉佩龍方程，飽和水汽壓隨溫度的升高如何變化？A.降低B.升高C.先升高后降低D.保持不變3.在行星大氣的能量平衡中，水汽主要通過什么過程影響行星的有效輻射？A.輻射吸收B.對(duì)流輸送C.輻射散射D.大氣環(huán)流4.與地球相比，火星大氣中水汽含量極低的主要原因是？A.火星距離太陽(yáng)更遠(yuǎn)，接收到的太陽(yáng)輻射更少B.火星大氣壓過低，無(wú)法維持液態(tài)水C.火星缺乏全球性大氣環(huán)流系統(tǒng)D.火星表面溫度普遍低于水的冰點(diǎn)5.金星表面極高的溫度和極低的表面水汽壓主要是由什么因素驅(qū)動(dòng)的？A.強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射加熱B.大氣中高濃度的二氧化碳導(dǎo)致強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)C.全球性的超級(jí)氣旋活動(dòng)D.水汽的大量蒸發(fā)并逃逸到外層空間6.在木星大氣的可見光云頂下方，觀測(cè)到水蒸氣云層的存在，這表明木星大氣中水循環(huán)的潛力是？A.極高，與地球類似B.存在，但受限于缺乏液態(tài)水C.受限于極低的大氣壓力D.被甲烷等氣體完全覆蓋，難以形成水循環(huán)7.行星大氣的季節(jié)性濕度變化通常與以下哪個(gè)因素密切相關(guān)？A.行星自轉(zhuǎn)軸的傾角B.行星與其恒星的距離C.行星大氣的成分D.行星表面巖石的顏色8.利用衛(wèi)星遙感技術(shù)測(cè)量行星大氣濕度時(shí)，常用的探測(cè)手段是？A.可見光成像B.紅外光譜吸收C.雷達(dá)探測(cè)D.地震波探測(cè)9.在行星科學(xué)研究中，數(shù)值大氣環(huán)流模型（GCMs）的主要作用是？A.直接測(cè)量行星大氣濕度B.模擬行星大氣的環(huán)流和水循環(huán)過程C.探測(cè)行星表面的水冰儲(chǔ)量D.計(jì)算行星的軌道參數(shù)10.對(duì)比地球和火星，導(dǎo)致兩者大氣水循環(huán)差異巨大的關(guān)鍵因素是？A.兩者與太陽(yáng)的距離B.兩者大氣的總質(zhì)量C.兩者表面的重力加速度D.兩者大氣中溫室氣體的種類和豐度二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線上）1.大氣中水汽含量達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的氣壓稱為________。2.水汽從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為________，從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為________。3.衡量大氣中水汽含量相對(duì)多少的指標(biāo)是________。4.行星大氣的濕度分布通常呈現(xiàn)出________高、______低的特征。5.火星大氣的主要成分是________，其含量遠(yuǎn)超水汽。6.金星大氣頂部的水汽含量極其稀少，這主要是由于________效應(yīng)導(dǎo)致水汽在高空迅速分解。7.木星大氣的濕度變化研究對(duì)于理解其內(nèi)部________的起源具有重要意義。8.觀測(cè)表明，土星的衛(wèi)星________表面存在液態(tài)甲烷湖泊，暗示其大氣水循環(huán)的復(fù)雜性。9.行星大氣濕度變化的長(zhǎng)期研究有助于揭示行星________的演變歷史。10.比較不同行星大氣濕度分布的研究，需要考慮行星的________、______、______等多種因素。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述絕對(duì)濕度、混合比和相對(duì)濕度三者之間的區(qū)別。2.解釋哈德萊環(huán)流對(duì)地球大氣濕度分布的影響。3.為什么金星表面雖然水汽壓很高，但仍然被認(rèn)為是極度干旱的？4.簡(jiǎn)述同位素示蹤法在行星大氣水循環(huán)研究中的應(yīng)用。四、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)分析影響火星表面水汽升華的主要因素，并解釋為什么火星地表難以形成穩(wěn)定的液態(tài)水湖泊。2.闡述數(shù)值大氣環(huán)流模型（GCMs）在模擬不同類型行星（如類地行星、氣態(tài)巨行星）大氣水循環(huán)時(shí)的異同點(diǎn)及其原因。3.結(jié)合觀測(cè)證據(jù)，論述水汽在地球氣候系統(tǒng)中的作用，并分析人類活動(dòng)對(duì)地球大氣水循環(huán)可能產(chǎn)生的影響。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.A4.B5.B6.B7.A8.B9.B10.D二、填空題1.水汽壓2.凝結(jié)，蒸發(fā)（或汽化）3.相對(duì)濕度4.低緯度（或赤道），高緯度（或極地）5.氮?dú)猓∟?）6.溫室7.熱源8.恩克拉多斯9.氣候10.尺寸（或半徑），自轉(zhuǎn)周期，大氣成分三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先明確三個(gè)概念的定義：絕對(duì)濕度指單位體積空氣中水汽的質(zhì)量；混合比指單位質(zhì)量干空氣中所含水汽的質(zhì)量；相對(duì)濕度指當(dāng)前水汽壓與同溫度下飽和水汽壓的比值，是無(wú)量綱的。然后比較它們的不同點(diǎn)：絕對(duì)濕度與水汽總量直接相關(guān)，混合比也反映水汽含量，但與干空氣質(zhì)量相關(guān)，相對(duì)濕度則反映空氣距離飽和的狀態(tài)，是水汽壓與飽和水汽壓的比率。2.解析思路：首述哈德萊環(huán)流的原理：近赤道低空暖濕空氣上升，在高空向兩極流去，在高緯度地區(qū)下沉，近地面再流向赤道。然后分析其對(duì)濕度分布的影響：赤道地區(qū)空氣上升，水汽含量高，形成云雨，濕度大；兩極地區(qū)空氣下沉，干燥，濕度?。粡臉O地流向赤道的下沉氣流也導(dǎo)致中緯度地區(qū)干燥。最終形成近赤道高濕度、近兩極低濕度的帶狀分布。3.解析思路：解釋金星表面高水汽壓的原因：主要是由于極其濃厚的二氧化碳大氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致表面溫度極高。然后解釋為何極度干旱：雖然水汽壓高，但溫度太高（遠(yuǎn)超水的冰點(diǎn)），水主要以氣態(tài)形式存在。同時(shí)，金星大氣壓極高，即使有液態(tài)水形成，也會(huì)迅速蒸發(fā)。此外，金星缺乏全球性大氣環(huán)流，水汽難以大規(guī)模輸運(yùn)和分配。4.解析思路：首述同位素示蹤法的原理：利用水中氫（1H,2H即氘,3H即氚）和氧（1?O,1?O）的同位素在物理化學(xué)性質(zhì)上的微小差異及其在蒸發(fā)、凝結(jié)、降水等水循環(huán)過程中的分餾效應(yīng)。然后闡述其應(yīng)用：通過分析不同地點(diǎn)、不同形式水（氣態(tài)水、液態(tài)水、固態(tài)水）中同位素的比例差異，可以追蹤水的來源、確定水循環(huán)的路徑、估算水循環(huán)的速率和效率，從而揭示行星大氣水循環(huán)的特征和機(jī)制。四、論述題1.解析思路：*影響因素分析：首要因素是溫度，火星表面溫度普遍低，但存在季節(jié)和晝夜變化，低溫有利于水汽升華。次要是大氣壓力，火星大氣壓極低（不到地球的1%），使得水汽分子更容易克服大氣壓逸出表面。此外，風(fēng)的作用不可忽視，風(fēng)可以將地表的水汽吹向高處，加速升華過程。太陽(yáng)活動(dòng)引起的溫度波動(dòng)也會(huì)影響升華速率。*液態(tài)水難以形成的原因：主要?dú)w因于極低的大氣壓力。液態(tài)水需要足夠的水汽壓來維持，而火星表面的水汽壓遠(yuǎn)低于飽和水汽壓。即使有短暫的液態(tài)水形成，也會(huì)因蒸發(fā)或升華而消失。此外，火星缺乏全球性大氣環(huán)流，水汽難以在行星尺度上有效輸運(yùn)，難以形成穩(wěn)定的水體。2.解析思路：*類地行星模擬：模擬重點(diǎn)在于模擬大氣環(huán)流（如哈德萊環(huán)流、行星波）、水汽輸送、凝結(jié)降水過程以及地表-大氣的能量和水分交換。需要考慮地表溫度、地形、植被等因素。目標(biāo)是解釋觀測(cè)到的氣候帶、降水分布等。*氣態(tài)巨行星模擬：模擬重點(diǎn)在于處理其深厚的、成分復(fù)雜的（如氨、甲烷、水汽）大氣層，模擬云層結(jié)構(gòu)、強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)、快速的水汽循環(huán)（可能發(fā)生在不同高度層）、以及對(duì)行星內(nèi)部熱源的響應(yīng)。需要考慮更高的分辨率和對(duì)非理想氣體效應(yīng)的處理。*異同點(diǎn)與原因：相同點(diǎn)在于都試圖模擬水循環(huán)的基本要素（蒸發(fā)、輸送、降水）。不同點(diǎn)在于模擬的尺度、深度、大氣成分、物理過程復(fù)雜度以及目標(biāo)科學(xué)問題不同。原因在于行星的物理性質(zhì)（質(zhì)量、半徑、重力、自轉(zhuǎn)）、大氣成分、與恒星的距離等差異巨大，導(dǎo)致其大氣動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特性截然不同，進(jìn)而決定了水循環(huán)的模式和特征。3.解析思路：*地球水汽作用：水汽是地球大氣中最重要的溫室氣體之一，吸收地球向外放射的長(zhǎng)波輻射，減少熱量散失，維持地表溫度。水汽通過蒸發(fā)和凝結(jié)過程參與潛熱輸送，是大氣環(huán)流的重要驅(qū)動(dòng)力。云的形成和變化影響地球的能量平衡（反射太陽(yáng)輻射和吸收地球輻射）。水汽循環(huán)也塑造了地球的氣候帶和降水分布，是生命存在的基礎(chǔ)。*