2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星大氣層組成和氣候變化考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.地球大氣中含量最多的氣體是？A.氧氣(O2)B.氮?dú)?N2)C.二氧化碳(CO2)D.水蒸氣(H2O)2.導(dǎo)致金星表面溫度異常升高的主要原因是？A.距離太陽過近B.大氣層極其稀薄C.強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)D.持續(xù)的火山活動(dòng)3.大氣中的臭氧層主要吸收哪種類型的光？A.紅外線B.可見光C.紫外線D.X射線4.以下哪種氣體不是典型的溫室氣體？A.氧氣(O2)B.氮?dú)?N2)C.甲烷(CH4)D.一氧化二氮(N2O)5.行星大氣層垂直分層的主要依據(jù)是？A.氣體密度B.溫度隨高度的變化C.顏色D.氣溶膠含量6.Milankovitch旋回描述的是地球軌道參數(shù)的長期變化，其中對(duì)地球氣候影響最顯著的是？A.軌道傾角的變化B.地軸進(jìn)動(dòng)的周期C.偏心率的周期D.日地距離的年際變化7.火星大氣現(xiàn)在的主要成分是？A.氮?dú)?N2)B.氧氣(O2)C.氬氣(Ar)D.二氧化碳(CO2)8.所謂的“雪線”現(xiàn)象與以下哪個(gè)因素密切相關(guān)？A.大氣壓強(qiáng)B.大氣成分C.溫度D.氣溶膠類型9.行星能夠維持液態(tài)水的關(guān)鍵因素之一是？A.具備足夠的質(zhì)量B.擁有濃厚的大氣層C.距離其恒星的距離適中D.具有強(qiáng)磁場10.“Jeans逃逸”理論主要解釋了什么現(xiàn)象？A.行星形成的過程B.行星大氣的成分C.行星大氣的逃逸機(jī)制D.行星氣候的長期變化二、填空題（每空1分，共15分）1.行星大氣的垂直結(jié)構(gòu)通常分為對(duì)流層、__________、中間層、熱層和散逸層。2.溫室氣體通過吸收地球向外輻射的長波輻射，導(dǎo)致行星表面溫度升高，這種現(xiàn)象被稱為__________。3.影響行星表面接收太陽輻射總量變化的軌道參數(shù)包括偏心率、__________和__________。4.地球大氣中含量第二多的氣體是__________。5.能夠吸收可見光并使大氣呈現(xiàn)藍(lán)色的氣體是__________。6.大氣中水蒸氣含量隨溫度升高而__________（增加/減少）。7.金星表面極端高溫的主要原因是其濃厚大氣層產(chǎn)生的強(qiáng)烈__________效應(yīng)。8.行星大氣的成分不僅決定了其物理化學(xué)性質(zhì)，也深刻影響著該行星的__________。9.比較不同行星的大氣成分和氣候，是理解行星__________和尋找潛在宜居環(huán)境的重要途徑。10.大氣對(duì)太陽輻射的反射作用稱為__________。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.大氣環(huán)流2.輻射強(qiáng)迫3.行星宜居帶4.逃逸速度四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述溫室效應(yīng)的基本原理及其對(duì)地球氣候的重要性。2.比較地球和火星大氣的主要差異及其可能的原因。3.簡述Milankovitch旋回包含的三種主要周期及其對(duì)地球氣候可能產(chǎn)生的影響。4.解釋大氣中的水汽反饋機(jī)制是如何影響地球氣候系統(tǒng)的。五、論述題（10分）討論人類活動(dòng)對(duì)地球大氣成分和氣候系統(tǒng)可能產(chǎn)生的主要影響，并分析這些變化可能帶來的后果。試卷答案---一、選擇題1.B解析：地球大氣按體積計(jì)算，氮?dú)饧s占78%，是含量最多的氣體。2.C解析：金星擁有極其濃厚的大氣層（主要是二氧化碳），產(chǎn)生了非常強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致其表面溫度高達(dá)約460攝氏度。3.C解析：大氣中的臭氧（O3）分子能夠強(qiáng)烈吸收太陽輻射中的大部分紫外線（尤其是波長小于310納米的紫外線）。4.B解析：氮?dú)猓∟2）和氧氣（O2）是地球大氣的主要成分，但它們對(duì)地球紅外輻射的吸收能力很弱，不屬于典型的溫室氣體。5.B解析：行星大氣的垂直分層主要是根據(jù)大氣溫度隨高度變化的特征來劃分的，例如地球大氣從地面向上依次是對(duì)流層（溫度遞減）、平流層（溫度遞增）、中間層（溫度遞減）等。6.C解析：Milankovitch旋回描述了地球軌道偏心率、地軸進(jìn)動(dòng)和歲差這三種長期周期性變化，其中軌道偏心率的變化（約100萬年周期）對(duì)地球接收的太陽輻射總量影響最為顯著。7.D解析：經(jīng)過長期演化，火星大氣的主要成分是二氧化碳，其體積分?jǐn)?shù)估計(jì)約占95%以上。8.C解析：雪線是指海拔高度上冰雪開始能夠長期存在的界限，其位置主要受當(dāng)?shù)貧鉁氐挠绊懀瑲鉁卦降?，雪線越低。9.B解析：液態(tài)水的存在需要適宜的溫度范圍和壓力條件。擁有足夠厚實(shí)的大氣層可以調(diào)節(jié)行星表面的溫度，防止其過于極端，并為行星表面提供必要的壓力，使水能夠以液態(tài)形式存在。10.C解析：“Jeans逃逸”理論描述了氣體分子克服行星引力逃逸出去的條件，主要與分子的動(dòng)能（與溫度有關(guān)）和行星的引力勢能（與行星質(zhì)量有關(guān)）相關(guān)，解釋了大氣逃逸的物理機(jī)制。二、填空題1.平流層2.溫室效應(yīng)3.偏心率和地軸進(jìn)動(dòng)4.氮?dú)?N2)5.氧氣(O2)6.增加7.溫室8.氣候9.演化10.反照率(或輻射反射率)三、名詞解釋1.大氣環(huán)流：指行星大氣中大規(guī)模、有規(guī)律的氣流運(yùn)動(dòng)模式，包括全球性的氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)（如Hadley環(huán)流、Ferrel環(huán)流、Polar細(xì)胞）和局地性風(fēng)系（如信風(fēng)、西風(fēng)帶），是熱量和水分在全球范圍內(nèi)輸送的主要驅(qū)動(dòng)力。2.輻射強(qiáng)迫：指由于大氣成分、表面特性或空間環(huán)境等因素的變化，導(dǎo)致到達(dá)地球頂層的太陽輻射或地球向外輻射的凈變化量，是衡量人類活動(dòng)或自然因素對(duì)氣候系統(tǒng)影響強(qiáng)度的重要指標(biāo)，單位通常是瓦特每平方米（W/m2）。3.行星宜居帶：又稱“生命宜居帶”或“類地行星帶”，是指圍繞恒星運(yùn)行、其軌道范圍內(nèi)行星表面可能存在穩(wěn)定液態(tài)水的溫度范圍區(qū)域。液態(tài)水的存在被認(rèn)為是生命（尤其是地球形態(tài)的生命）存在的關(guān)鍵條件之一。4.逃逸速度：指一個(gè)物體（如大氣分子）必須具有的初始速度，才能克服行星的引力，不再返回該行星表面而永遠(yuǎn)逃離。其大小主要取決于行星的質(zhì)量和半徑。四、簡答題1.簡述溫室效應(yīng)的基本原理及其對(duì)地球氣候的重要性。解析：溫室效應(yīng)的基本原理是：太陽短波輻射（主要是可見光）能夠穿透地球大氣層到達(dá)地表，地表吸收太陽輻射后升溫并向上輻射長波紅外輻射。大氣中的溫室氣體（如二氧化碳、水蒸氣、甲烷等）選擇性地吸收這些長波紅外輻射，然后向各個(gè)方向再次輻射，其中一部分向下輻射回地表，從而對(duì)地表起保溫作用。沒有溫室效應(yīng)，地球表面平均溫度將過低（約-18攝氏度），無法支持目前形式的生命。適度的溫室效應(yīng)是地球保持溫暖、擁有液態(tài)水的關(guān)鍵，對(duì)維持地球宜居環(huán)境至關(guān)重要。但過強(qiáng)的溫室效應(yīng)（如金星）或溫室氣體濃度過度增加（如人類活動(dòng)導(dǎo)致的問題），則會(huì)導(dǎo)致氣候異常。2.比較地球和火星大氣的主要差異及其可能的原因。解析：主要差異：*密度：地球大氣密度大，可進(jìn)行大規(guī)模的全球性大氣環(huán)流和天氣現(xiàn)象；火星大氣密度極?。ú坏降厍虻?%），大氣現(xiàn)象相對(duì)微弱，缺乏明顯的全球性環(huán)流。*主要成分：地球大氣以氮?dú)猓?8%）和氧氣（21%）為主；火星大氣以二氧化碳（約95%）為主，含有少量氮?dú)?、氬氣和水蒸氣（季?jié)性）。*壓力：地球表面平均大氣壓約為1013百帕；火星表面平均大氣壓僅為約7毫巴，不到地球的1%。*溫度：地球表面溫度相對(duì)穩(wěn)定；火星表面溫度變化極大，且整體遠(yuǎn)低于地球。*溫室效應(yīng)：地球有顯著的溫室效應(yīng)（主要由CO2、水蒸氣等引起）；火星也有溫室效應(yīng)（主要由CO2引起），但效率遠(yuǎn)低于地球，不足以使全球升溫至液態(tài)水存在的水平。可能的原因：*質(zhì)量與引力：地球質(zhì)量遠(yuǎn)大于火星，引力更強(qiáng)，更容易捕獲并維持住較重的大氣分子。火星質(zhì)量小，引力弱，難以удержать輕分子（如氫、氦）和較重分子（如氮、氧）。*磁場：地球擁有全球性磁場，能有效偏轉(zhuǎn)太陽風(fēng)粒子，保護(hù)大氣層不被太陽風(fēng)持續(xù)剝離?；鹦谴艌鲈缫严Щ驕p弱，大氣層直接暴露在太陽風(fēng)下，導(dǎo)致輕分子不斷流失。*火山活動(dòng)與內(nèi)部熱量：地球有活躍的板塊構(gòu)造和持續(xù)的火山活動(dòng)，可能向大氣釋放了豐富的氣體（如CO2），并維持了內(nèi)部熱量，有利于大氣層的維持和演化?；鹦腔鹕交顒?dòng)歷史長但可能已減弱。*逃逸速度：地球的逃逸速度（約11.2公里/秒）遠(yuǎn)高于火星（約5.03公里/秒），使得大氣分子更難逃逸。3.簡述Milankovitch旋回包含的三種主要周期及其對(duì)地球氣候可能產(chǎn)生的影響。解析：Milankovitch旋回描述了影響地球接收太陽輻射變化的長期周期性天文因素，主要包括三種：*偏心率（Eccentricity）周期：指地球繞太陽運(yùn)行的橢圓軌道形狀在近圓（偏心率小，約21,000年周期）和偏心（偏心率大，約100,000年周期）之間的變化。偏心率變化影響地球在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)與太陽的距離差異，從而影響全年接收的太陽輻射總量，尤其在高緯度地區(qū)。*地軸進(jìn)動(dòng)（Precession）周期：指地球自轉(zhuǎn)軸在空間中緩慢掃過的圓錐形軌跡（周期約26,000年）。進(jìn)動(dòng)導(dǎo)致春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)在黃道上的位置發(fā)生移動(dòng)，使得在近日點(diǎn)時(shí)，北半球是夏季還是冬季發(fā)生變化，從而影響季節(jié)性輻射差異。*歲差（Apsides）周期：指地球公轉(zhuǎn)橢圓軌道的近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)在黃道上的位置緩慢移動(dòng)（周期約20,000年）。這個(gè)周期與偏心率周期共同作用，進(jìn)一步影響不同半球在不同季節(jié)接收到的太陽輻射強(qiáng)度。這些周期性變化導(dǎo)致地球接收的太陽輻射總量和季節(jié)分布發(fā)生長期、緩慢的變化，是驅(qū)動(dòng)地球第四紀(jì)冰期-間冰期氣候旋回的重要外部強(qiáng)迫因素。當(dāng)這些周期變化組合到特定相位時(shí)，可能導(dǎo)致地球能量平衡被打破，引發(fā)大規(guī)模的冰川進(jìn)退等氣候劇變。4.解釋大氣中的水汽反饋機(jī)制是如何影響地球氣候系統(tǒng)的。解析：水汽反饋是地球氣候系統(tǒng)中最強(qiáng)效的正反饋機(jī)制之一。其過程如下：*初始變化：當(dāng)?shù)厍虮砻鏈囟壬邥r(shí)（例如由于溫室氣體濃度增加導(dǎo)致輻射強(qiáng)迫增強(qiáng)），溫暖的空氣能夠容納更多的水汽，大氣中的水汽含量會(huì)增加。*吸收與輻射：水汽本身也是一種重要的溫室氣體，能夠吸收地球向外輻射的長波紅外輻射，并將其向各個(gè)方向再次輻射，包括向地表輻射。這意味著水汽含量的增加會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)溫室效應(yīng)，導(dǎo)致地球表面溫度進(jìn)一步升高。*反之亦然：當(dāng)?shù)厍虮砻鏈囟冉档蜁r(shí)，空氣中能夠容納的水汽量減少，水汽含量會(huì)下降。水汽作為一種溫室氣體，其減少會(huì)削弱溫室效應(yīng)，導(dǎo)致地球表面溫度進(jìn)一步降低。因此，水汽反饋機(jī)制會(huì)放大初始的溫度變化。例如，人類活動(dòng)導(dǎo)致的溫室氣體增加使地球變暖，而水汽反饋會(huì)加劇這種變暖趨勢。這個(gè)正反饋機(jī)制使得氣候系統(tǒng)對(duì)初始擾動(dòng)更加敏感，是理解和預(yù)測氣候變化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。五、論述題討論人類活動(dòng)對(duì)地球大氣成分和氣候系統(tǒng)可能產(chǎn)生的主要影響，并分析這些變化可能帶來的后果。解析：人類活動(dòng)對(duì)地球大氣成分和氣候系統(tǒng)產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.溫室氣體濃度增加：工業(yè)革命以來，化石燃料的燃燒（發(fā)電、交通、工業(yè)）、土地利用變化（如森林砍伐）和某些農(nóng)業(yè)活動(dòng)（如甲烷排放）導(dǎo)致大氣中二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）等溫室氣體的濃度顯著增加。特別是CO2濃度已遠(yuǎn)超工業(yè)化前水平。2.氣溶膠排放：人類活動(dòng)也向大氣中排放大量氣溶膠（微小固體或液體顆粒），如硫酸鹽、硝酸鹽、黑碳（煙塵）等。氣溶膠對(duì)氣候的影響是復(fù)雜的，一些直接反射太陽輻射會(huì)導(dǎo)致冷卻（如硫酸鹽），而另一些則通過吸收或作為凝結(jié)核影響云層而可能導(dǎo)致增溫（如黑碳）。3.平流層臭氧消耗：雖然已有所控制，但人類曾大量使用含氯氟烴（CFCs）等物質(zhì)，這些物質(zhì)破壞了平流層中的臭氧層，導(dǎo)致臭氧空洞的形成，增加了地表接收到的紫外線輻射。近年來，隨著《蒙特利爾議定書》的執(zhí)行，臭氧層正在緩慢恢復(fù)。4.其他氣體變化：人類活動(dòng)還導(dǎo)致大氣中一氧化二氮、氟化代甲烷、氫氟碳化物等強(qiáng)效溫室氣體的濃度增加，盡管其絕對(duì)量可能較小，但單位質(zhì)量的增溫潛能非常高。這些大氣成分的變化進(jìn)而導(dǎo)致了一系列氣候系統(tǒng)的影響和后果：1.全球變暖：溫室氣體濃度的增加導(dǎo)致溫室效應(yīng)增強(qiáng)，地球系統(tǒng)吸收的凈能量增加，引起全球平均氣溫上升。這表現(xiàn)為全球地表和海洋溫度持續(xù)升高，熱浪、極端高溫事件頻次和強(qiáng)度增加。2.海平面上升：全