2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——行星表面大氣流動(dòng)的起源和特征考試時(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)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在行星大氣中，產(chǎn)生地轉(zhuǎn)風(fēng)的主要原因是（）。A.大氣內(nèi)部溫度差異B.大氣與行星表面的摩擦力C.科里奧利力D.大氣壓強(qiáng)差異2.以下哪個(gè)行星的大氣環(huán)流主要表現(xiàn)為強(qiáng)大的、以輻射加熱為主的直接熱力環(huán)流（Hadleycell）？（）A.金星B.火星C.地球D.木星（注意：此題可能需結(jié)合課程具體側(cè)重）3.科里奧利力對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)的主要影響是（）。A.增大風(fēng)速B.產(chǎn)生風(fēng)向的偏向C.直接驅(qū)動(dòng)大氣向東運(yùn)動(dòng)D.增加大氣濕度4.與地球相比，火星大氣環(huán)流的一個(gè)顯著特點(diǎn)是（）。A.Hadley細(xì)胞更深厚、更廣泛B.極地渦旋在夏季更強(qiáng)盛C.全球性的強(qiáng)熱帶風(fēng)帶D.受地形影響較小5.在行星大氣中，摩擦力主要作用效果是（）。A.增大風(fēng)速，使風(fēng)向更接近地轉(zhuǎn)風(fēng)向B.減小風(fēng)速，使風(fēng)向更偏離地轉(zhuǎn)風(fēng)向C.僅在行星赤道地區(qū)顯著D.主要影響高層大氣環(huán)流6.金星濃厚大氣的主要直接驅(qū)動(dòng)力是（）。A.行星內(nèi)部熱源B.強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射加熱C.大氣環(huán)流內(nèi)部的湍流混合D.行星強(qiáng)烈的自轉(zhuǎn)7.行星表面的地形起伏（如山脈）對(duì)局部大氣環(huán)流的主要影響是（）。A.產(chǎn)生全球性的統(tǒng)一風(fēng)帶B.形成山谷風(fēng)、山地風(fēng)等局地環(huán)流C.削弱科里奧利力的影響D.導(dǎo)致大氣成分發(fā)生根本性改變8.浮力在驅(qū)動(dòng)行星表面大氣垂直運(yùn)動(dòng)中扮演的角色是（）。A.垂直風(fēng)的主要驅(qū)動(dòng)力B.驅(qū)動(dòng)水平大氣的根本動(dòng)力C.導(dǎo)致大氣密度變化，形成對(duì)流D.僅在行星表面附近起作用9.與地球的氣旋系統(tǒng)相比，木星大紅斑等反氣旋系統(tǒng)的主要特征是（）。A.溫度更低，主要由水汽凝結(jié)構(gòu)成B.規(guī)模巨大，持續(xù)時(shí)間極長(zhǎng)，可能由氨等氣體構(gòu)成C.主要存在于行星的極地地區(qū)D.風(fēng)速較小，移動(dòng)速度慢10.行星自轉(zhuǎn)速度對(duì)其表面大氣環(huán)流強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在（）。A.自轉(zhuǎn)越快，科里奧利參數(shù)越大，垂直運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)B.自轉(zhuǎn)越快，摩擦力影響越顯著，水平風(fēng)速越低C.自轉(zhuǎn)速度與大氣環(huán)流強(qiáng)度無(wú)直接關(guān)系D.自轉(zhuǎn)越慢，越容易形成簡(jiǎn)單的全球統(tǒng)一風(fēng)帶二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.驅(qū)動(dòng)行星表面大氣大尺度運(yùn)動(dòng)的主要能量來(lái)源是______。2.在北半球，地轉(zhuǎn)風(fēng)通常向______偏。3.大氣從高壓區(qū)流向低壓區(qū)的根本原因是______。4.在行星氣候系統(tǒng)中，大氣環(huán)流是______的重要環(huán)節(jié)。5.火星大氣環(huán)流以______和______為主導(dǎo)。6.金星表面大氣以極快的______吹拂，風(fēng)向基本不變。7.科里奧利參數(shù)（f=2Ωsinφ）的大小取決于行星的自轉(zhuǎn)角速度Ω和______。8.大氣在絕熱過(guò)程中，上升時(shí)溫度通常______（填“升高”或“降低”）。9.解釋行星大氣環(huán)流特征時(shí)，比較行星學(xué)的方法是一種重要的______。10.沙塵暴等極端天氣現(xiàn)象是大氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)和______共同作用的結(jié)果。三、名詞解釋?zhuān)款}3分，共15分）1.絕熱過(guò)程2.摩擦平衡3.行星風(fēng)帶4.氣旋5.比較行星學(xué)四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述驅(qū)動(dòng)行星表面大氣運(yùn)動(dòng)的主要物理力及其作用。2.簡(jiǎn)要解釋科里奧利力是如何影響地球表面風(fēng)向的。3.簡(jiǎn)述地球Hadley環(huán)流的基本結(jié)構(gòu)及其形成原因。4.為什么金星雖然自轉(zhuǎn)較慢，但其表面大氣運(yùn)動(dòng)卻異常活躍？五、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合不同行星的實(shí)際情況（如質(zhì)量、半徑、自轉(zhuǎn)、大氣成分等），分析影響行星表面大氣環(huán)流強(qiáng)度和模式的主要因素。2.探討行星表面大氣環(huán)流對(duì)于行星宜居性的潛在影響，并舉例說(shuō)明。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.B6.B7.B8.C9.B10.A二、填空題1.太陽(yáng)輻射加熱2.右3.氣壓梯度力4.能量平衡5.直接熱力環(huán)流；行星波6.環(huán)流（或風(fēng)）7.緯度（或地理緯度）8.降低9.研究方法10.地形三、名詞解釋1.絕熱過(guò)程：指系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換（Q=0）而發(fā)生的狀態(tài)變化過(guò)程。在絕熱過(guò)程中，氣體的溫度變化取決于其內(nèi)能的變化（如因膨脹或壓縮做功）。2.摩擦平衡：指在行星地表附近，空氣運(yùn)動(dòng)受到地面摩擦力的顯著影響，風(fēng)速比地轉(zhuǎn)風(fēng)速小，風(fēng)向也偏離地轉(zhuǎn)風(fēng)向，最終達(dá)到風(fēng)、摩擦力和氣壓梯度力三者平衡的狀態(tài)。3.行星風(fēng)帶：指在行星球面上，由行星自轉(zhuǎn)和太陽(yáng)輻射驅(qū)動(dòng)而形成的，具有大致固定的緯向帶狀分布的風(fēng)系區(qū)域。通常以近于東風(fēng)的行星風(fēng)帶最為典型，如地球的trades和westerlies。4.氣旋：指在行星大氣中，中心氣壓最低、氣流在水平方向上輻合上升的大氣渦旋。氣旋通常與云、降水等天氣現(xiàn)象聯(lián)系在一起。5.比較行星學(xué)：指通過(guò)比較不同行星、衛(wèi)星、小行星等天體的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、地質(zhì)構(gòu)造、大氣特征、磁場(chǎng)特征等，以揭示行星形成和演化的普遍規(guī)律及個(gè)體差異的一種科學(xué)研究方法。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述驅(qū)動(dòng)行星表面大氣運(yùn)動(dòng)的主要物理力及其作用。答：驅(qū)動(dòng)行星表面大氣運(yùn)動(dòng)的主要物理力包括：*氣壓梯度力：大氣內(nèi)部壓強(qiáng)不均勻，空氣從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，是大氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)（風(fēng)）的原始動(dòng)力。*科里奧利力：行星自轉(zhuǎn)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)物體（包括大氣）在北半球向右偏，南半球向左偏，它不直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)，但改變了風(fēng)的方向，使風(fēng)呈曲線運(yùn)動(dòng)，并影響氣流的輻合輻散。*摩擦力：行星地表對(duì)近地面大氣運(yùn)動(dòng)的阻礙作用，使風(fēng)速減小，風(fēng)向更接近于地轉(zhuǎn)風(fēng)向，并在低層顯著。*浮力（或稱(chēng)對(duì)流力）：溫度不均導(dǎo)致大氣密度差異，產(chǎn)生垂直運(yùn)動(dòng)。暖而輕的空氣上升，冷而重的空氣下沉，形成對(duì)流。2.簡(jiǎn)要解釋科里奧利力是如何影響地球表面風(fēng)向的。答：地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科里奧利力會(huì)作用于運(yùn)動(dòng)的大氣。在北半球，沿地表水平運(yùn)動(dòng)的風(fēng)（無(wú)論是向北還是向南）會(huì)受到一個(gè)指向運(yùn)動(dòng)方向右側(cè)的力，使得風(fēng)向相對(duì)于氣壓梯度力指示的方向偏向右方。例如，在北半球高壓區(qū)流向低壓區(qū)的風(fēng)，不會(huì)直線吹向低壓中心，而是偏向東北方向。南半球則相反，風(fēng)向偏向左方。在赤道附近，科里奧利參數(shù)接近于零，科里奧利力影響最小，風(fēng)向最接近平行于等壓線。而在兩極，雖然風(fēng)向仍大致平行于等壓線，但風(fēng)速通常較小。3.簡(jiǎn)述地球Hadley環(huán)流的基本結(jié)構(gòu)及其形成原因。答：地球Hadley環(huán)流的基本結(jié)構(gòu)分為三個(gè)主要部分：*低緯（熱帶）輻合帶（ITCZ）：位于赤道附近（約10-20°N/S），來(lái)自?xún)砂肭虻臒釒Ц呖湛諝庠诖讼鲁?，形成副熱帶高壓帶，地面空氣輻合上升?對(duì)流的Hadley細(xì)胞：在ITCZ附近，地面空氣受熱上升，形成熱帶輻合帶。高空空氣流向兩極上空（約30°N/S）。在副熱帶高壓帶附近，空氣下沉，形成副熱帶高壓。下沉的空氣在地面流向赤道，完成循環(huán)。*信風(fēng)帶：在Hadley細(xì)胞的對(duì)流帶（ITCZ）和下沉帶（副熱帶高壓）之間，近地面風(fēng)向穩(wěn)定，分別吹拂為東北信風(fēng)（北半球）和東南信風(fēng)（南半球）。形成原因：太陽(yáng)輻射在赤道地區(qū)最強(qiáng)烈，地面受熱強(qiáng)烈，空氣受熱膨脹上升，形成低氣壓區(qū)（ITCZ）?？諝庀騼蓸O高空流動(dòng)，在緯度約30°處因冷卻下沉，形成副熱帶高壓。下沉的空氣在地面流向赤道，補(bǔ)充上升的空氣。行星自轉(zhuǎn)的科里奧利力使流向兩極的氣流偏向形成東風(fēng)帶。4.為什么金星雖然自轉(zhuǎn)較慢，但其表面大氣運(yùn)動(dòng)卻異?；钴S？答：金星表面大氣異?；钴S的主要原因是其具有極其濃厚的二氧化碳大氣層，以及強(qiáng)烈的大氣內(nèi)部熱量傳輸機(jī)制。盡管金星自轉(zhuǎn)緩慢（公轉(zhuǎn)快但自轉(zhuǎn)慢），但太陽(yáng)輻射導(dǎo)致其大氣高層（約50-65公里）被強(qiáng)烈加熱，產(chǎn)生巨大的熱力梯度。這導(dǎo)致大氣在平流層（mesosphere）形成強(qiáng)大的、以輻射加熱為主導(dǎo)的直接熱力環(huán)流（類(lèi)似于逆向的Hadley細(xì)胞），驅(qū)動(dòng)著大規(guī)模的超級(jí)風(fēng)（風(fēng)速可達(dá)240公里/小時(shí)），其速度遠(yuǎn)超金星的自轉(zhuǎn)速度。此外，金星表面與高層之間存在強(qiáng)烈的逆溫層，阻止了熱量從表面有效向上傳輸，使得大部分熱量積聚在平流層，進(jìn)一步加劇了大氣環(huán)流。五、論述題1.結(jié)合不同行星的實(shí)際情況（如質(zhì)量、半徑、自轉(zhuǎn)、大氣成分等），分析影響行星表面大氣環(huán)流強(qiáng)度和模式的主要因素。答：影響行星表面大氣環(huán)流強(qiáng)度和模式的主要因素是多方面的，主要包括：*行星自轉(zhuǎn)速度：自轉(zhuǎn)速度越快，科里奧利參數(shù)（f=2Ωsinφ）越大，對(duì)水平氣流的偏向作用越強(qiáng)，有利于形成緯向分明的行星風(fēng)帶和更復(fù)雜的環(huán)流結(jié)構(gòu)。自轉(zhuǎn)越慢，科里奧利力影響減弱，大氣可能更傾向于簡(jiǎn)單的大氣環(huán)流模式或受地形影響更大。例如，地球與金星相比，地球自轉(zhuǎn)快，有明顯的風(fēng)帶；金星自轉(zhuǎn)慢，雖有超級(jí)風(fēng)，但模式與地球不同。*太陽(yáng)輻射加熱：太陽(yáng)輻射是驅(qū)動(dòng)大氣環(huán)流的根本能量來(lái)源。輻射加熱的強(qiáng)度和緯度分布不均性是形成大氣垂直運(yùn)動(dòng)（對(duì)流）和水平運(yùn)動(dòng)（風(fēng)）的基礎(chǔ)。輻射強(qiáng)、加熱差異大的行星，其大氣環(huán)流通常更活躍。例如，靠近太陽(yáng)的行星比遠(yuǎn)離太陽(yáng)的行星大氣活動(dòng)更強(qiáng)。*大氣密度和成分：大氣必須達(dá)到一定密度才能有效傳輸動(dòng)量和熱量。大氣成分影響其吸收太陽(yáng)輻射的能力、導(dǎo)熱率、對(duì)流效率等。例如，火星大氣稀薄，熱量傳輸效率低，導(dǎo)致大氣環(huán)流相對(duì)微弱。金星濃厚的CO2大氣導(dǎo)致強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)和平流層加熱，驅(qū)動(dòng)其獨(dú)特的超級(jí)風(fēng)。*行星質(zhì)量與半徑（決定表面引力）：行星質(zhì)量與半徑共同決定表面引力。引力大，能束縛住密度大的大氣層，有利于形成強(qiáng)對(duì)流和大規(guī)模環(huán)流。例如，木星質(zhì)量大、引力強(qiáng)，擁有濃厚且活躍的大氣。*行星地表性質(zhì)與地形：地表反射率（反照率）、熱容量和地形起伏（山脈、盆地）會(huì)影響局地和區(qū)域性的加熱分布，對(duì)大氣環(huán)流產(chǎn)生重要調(diào)制作用，形成山谷風(fēng)、山地風(fēng)等局地環(huán)流，并可能影響大尺度環(huán)流的路徑和強(qiáng)度。例如，地球的青藏高原對(duì)亞洲季風(fēng)有重要影響。*行星內(nèi)部熱源：部分行星（如木衛(wèi)二、某些氣態(tài)巨行星內(nèi)部）具有內(nèi)部熱源，也會(huì)對(duì)大氣環(huán)流產(chǎn)生影響，尤其是在與其他能量來(lái)源（如太陽(yáng)輻射）相互作用時(shí)。綜上，行星表面大氣環(huán)流是行星自轉(zhuǎn)、受熱、引力、大氣性質(zhì)、地表特征等多種因素復(fù)雜相互作用的結(jié)果。2.探討行星表面大氣環(huán)流對(duì)于行星宜居性的潛在影響，并舉例說(shuō)明。答：行星表面大氣環(huán)流是維持行星宜居性（即存在液態(tài)水）的關(guān)鍵因素之一，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：*熱量再分配：太陽(yáng)輻射在行星表面分布不均（赤道多，兩極少），大氣環(huán)流通過(guò)全球性的風(fēng)系將熱量從赤道輸送到兩極，使得行星表面溫度分布更均勻，避免出現(xiàn)極寒或極熱，為液態(tài)水的存在提供更廣闊的空間。如果沒(méi)有有效的大氣環(huán)流，行星表面可能存在巨大的溫差，使得大部分區(qū)域不適合液態(tài)水存在。*維持表面氣壓：大氣環(huán)流是整個(gè)大氣系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的一部分，有助于維持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定和足夠的表面氣壓。適宜的氣壓對(duì)于液態(tài)水的穩(wěn)定存在至關(guān)重要（如水的沸點(diǎn)隨氣壓變化）。*水汽循環(huán)：大氣環(huán)流驅(qū)動(dòng)水汽在全球范圍內(nèi)輸送和循環(huán)。水汽蒸發(fā)后，通過(guò)大氣運(yùn)動(dòng)被輸送到其他區(qū)域，冷卻后凝結(jié)降水，形成地表水（如海洋、湖泊、河流）。這是維持地表液態(tài)水總量和分布的關(guān)鍵機(jī)制。*塑造宜居環(huán)境：大氣環(huán)流影響著行星的天氣系統(tǒng)（如云、雨、風(fēng)暴），進(jìn)而影響地表環(huán)境的穩(wěn)定性。例如，適度的降水和風(fēng)力有助于塑造適宜生物生存的環(huán)境。舉例說(shuō)明：*地球：地球擁有活躍的大氣環(huán)流系統(tǒng)，包括Hadley細(xì)胞、Ferrel細(xì)胞、極地渦旋以及行星風(fēng)帶，有效地將太陽(yáng)輻射的熱量從低緯輸送到高緯，使得全球大部分地區(qū)溫度適宜，形成了廣闊的液態(tài)水圈。水汽循環(huán)也極為活躍，支撐著豐富的生命。*火星：現(xiàn)代火星大氣稀?。s地球的1%），引力小，導(dǎo)致大氣環(huán)流微弱且不穩(wěn)定。雖然存