2025年大學《行星科學》專業(yè)題庫——行星環(huán)境重力場對地殼結構變化影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內。）1.在計算布格異常時，主要消除的是（）。A.自由空氣異常B.理論重力C.地形改正D.均衡異常2.下列哪一項不是重力異常的主要類型？（）A.布格異常B.自由空氣異常C.古地磁異常D.均衡異常3.根據(jù)Airy-Pratt均衡假說，山脈下方地幔的密度變化是（）。A.增大B.減小C.不變D.無法確定4.衛(wèi)星重力測量主要探測的是行星的（）。A.表面地形B.重力位C.磁場強度D.電磁輻射5.重力加速度與下列哪個因素成正比？（）A.行星半徑的平方B.行星半徑的立方C.行星質量的平方D.行星質量的立方根6.在行星科學中，高重力異常通常與哪種地殼結構變化有關？（）A.地殼加厚B.地殼減薄C.沉積物堆積D.侵蝕作用7.自由空氣異常主要反映了（）。A.地下深處物質密度的變化B.地表地形的影響C.行星整體質量分布D.均衡調整的效果8.重力數(shù)據(jù)在探測行星水冰時，主要利用的是（）。A.水冰密度小于巖石的平均密度B.水冰具有強磁性C.水冰會強烈吸收特定波長的電磁波D.水冰表面反照率高9.與地球相比，火星布格異常普遍較小，這主要說明（）。A.火星質量比地球小B.火星地殼比地球地殼厚C.火星地幔密度比地球地幔密度大D.火星表面地形起伏比地球小10.重力梯度（重力位二階導數(shù)）主要用來探測（）。A.行星整體質量分布B.地下密度異常的水平梯度C.重力異常的大小D.行星自轉速度二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上。）1.重力位是描述引力場的標量函數(shù)，其梯度定義為______。2.均衡假說認為，地殼的垂直運動是______調整的結果，以維持地表重力均衡。3.衛(wèi)星測高技術通過測量衛(wèi)星的______來反推行星的引力場和形狀。4.地殼中沉積物的存在通常會導致局部的______異常。5.行星表面的重力加速度不僅取決于行星的質量，還與其______有關。6.布格異常是總異常減去______異常和地形改正后得到的重力異常。7.重力反演是指根據(jù)觀測到的______數(shù)據(jù)，推斷地下密度結構的分布過程。8.探測到顯著均衡異常的地區(qū)，通常意味著該地區(qū)的地殼______與平均地殼存在差異。9.重力數(shù)據(jù)是研究行星______結構、構造變形和資源分布的重要工具。10.除了地球，重力場研究在______和月球等天體的行星科學中也扮演著關鍵角色。三、簡答題（每題5分，共20分。）1.簡述引力和重力的區(qū)別與聯(lián)系。2.簡述自由空氣異常和布格異常的計算原理及其主要意義。3.簡述均衡調整理論（Airy-Pratt模型）的基本思想。4.簡述重力數(shù)據(jù)在行星科學中的一種具體應用。四、計算題（每題10分，共20分。）1.已知某行星半徑為R，質量為M，萬有引力常數(shù)為G。求該行星表面的重力加速度g的表達式。2.假設某地觀測到的總重力為g_total，自由空氣異常為GA，地形改正為CT。求該地的布格異常g_bouguer。五、論述題（10分。）論述重力場數(shù)據(jù)如何幫助科學家理解行星地殼結構的形成和演化過程。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.A4.B5.C6.A7.B8.A9.C10.B二、填空題1.引力2.重力位3.路徑彎曲4.重力（或負重力）5.赤道半徑6.自由空氣7.重力8.厚度9.內部10.火星三、簡答題1.簡述引力和重力的區(qū)別與聯(lián)系。解析思路：引力是物體之間由于質量而產生的相互吸引力，是廣義相對論的范疇，是基本力之一。重力是物體在某個天體（如行星）引力場中，受到的由該引力場產生的、指向天體中心的力。對于天體表面的物體，重力近似等于該天體的引力減去因天體自轉產生的離心力。聯(lián)系在于，重力是引力在天體表面或近表面的一種表現(xiàn)形式。2.簡述自由空氣異常和布格異常的計算原理及其主要意義。解析思路：自由空氣異常（FA）是指從地表觀測點重力減去一個隨觀測點海拔高度線性增加的理論改正值（1km高度增加0.3086mGal）。它近似考慮了從地表到觀測點深度范圍內物質的質量對觀測點產生的“附加”引力效應，不包含地下深部物質的影響。布格異常（BA）是在自由空氣異?；A上，進一步減去由觀測點上方地形（高度變化）引起的重力效應改正。布格異常主要反映了觀測點下方一定深度（理論上到地心）物質質量分布相對于均勻球體的偏差，是研究地下深部結構的主要重力異常類型。3.簡述均衡調整理論（Airy-Pratt模型）的基本思想。解析思路：Airy-Pratt模型解釋了山脈和盆地等地形起伏與重力異常之間的關系。其核心思想是：地殼像一個漂浮在水上的木筏，其垂直運動會受到下方的地幔“浮力”的支撐，以維持地表的重力均衡。高地（如山脈）下方地幔密度減?。ɑ虻刃У?，地幔物質“抬升”），產生向上的浮力，以支撐地表的額外質量；低地（如盆地）下方地幔密度增大（或等效地，地幔物質“下沉”），以補償?shù)乇碣|量的缺失。該理論用地幔密度的局部變化來解釋地表的重力均衡狀態(tài)。4.簡述重力數(shù)據(jù)在行星科學中的一種具體應用。解析思路：重力數(shù)據(jù)在行星科學中有廣泛應用，例如：探測行星內部結構，通過分析全球重力場圖可以推斷地核、地幔、地殼的密度分布和分層結構；研究行星構造，如識別裂谷帶、造山帶等地質構造單元，解釋其形成機制；尋找行星資源，如利用重力異常探測密度比周圍巖石或土壤小的水冰、礦產資源等；評估行星形變，如監(jiān)測由火山活動、冰蓋消融等引起的地表形變及其對重力場的影響。四、計算題1.已知某行星半徑為R，質量為M，萬有引力常數(shù)為G。求該行星表面的重力加速度g的表達式。解析思路：根據(jù)牛頓萬有引力定律，行星表面某物體受到的引力F等于行星對其質量m的引力加速度g乘以m，即F=mg。同時，該物體也受到行星對其的萬有引力F=G*M*m/R^2。將兩者相等，得到mg=G*M*m/R^2。兩邊同時除以m，得到g=G*M/R^2。這是行星表面重力加速度的基本表達式。答案：g=G*M/R^22.假設某地觀測到的總重力為g_total，自由空氣異常為GA，地形改正為CT。求該地的布格異常g_bouguer。解析思路：布格異常是總異常減去自由空氣異常和地形改正后的結果。根據(jù)定義，g_bouguer=g_total-GA-CT。這是重力數(shù)據(jù)處理的基本關系式。答案：g_bouguer=g_total-GA-CT五、論述題論述重力場數(shù)據(jù)如何幫助科學家理解行星地殼結構的形成和演化過程。解析思路：重力場數(shù)據(jù)是研究行星地殼結構及其形成演化的關鍵工具。首先，重力異常反映了地殼的密度結構。高重力異常通常指示地殼局部增厚或存在密度相對較低的巖石圈根（如地幔部分熔融）。低重力異常則可能對應地殼減薄、沉積物堆積區(qū)或存在密度較高的侵入體。其次，通過分析重力場的空間分布和梯度，可以識別大型構造單元，如裂谷、造山帶、板塊邊界等，這些構造是地殼變形和演化的直接體現(xiàn)。再次，重力數(shù)