2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——行星中長(zhǎng)波輻射傳輸研究考試時(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)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，一個(gè)黑體的輻射功率與其絕對(duì)溫度的四次方成正比。以下哪個(gè)選項(xiàng)正確描述了這一規(guī)律？A.輻射功率與絕對(duì)溫度成正比B.輻射功率與絕對(duì)溫度的平方成正比C.輻射功率與絕對(duì)溫度的四次方成正比D.輻射功率與絕對(duì)溫度的平方根成正比2.在行星大氣中，導(dǎo)致大氣溫度隨高度變化的根本原因是？A.大氣成分的變化B.太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度變化C.大氣環(huán)流的影響D.大氣輻射傳輸過程3.以下哪個(gè)選項(xiàng)是描述大氣中氣體吸收紅外輻射能力的物理量？A.折射率B.透過率C.吸收率D.發(fā)射率4.在行星輻射傳輸模型中，逐層模型和球坐標(biāo)模型的主要區(qū)別在于？A.逐層模型考慮了大氣層結(jié)，而球坐標(biāo)模型沒有B.球坐標(biāo)模型考慮了大氣層結(jié)，而逐層模型沒有C.逐層模型適用于球坐標(biāo)系，而球坐標(biāo)模型適用于直角坐標(biāo)系D.逐層模型只考慮了輻射傳輸，而球坐標(biāo)模型考慮了平流傳輸5.克拉珀龍方程主要用于描述？A.大氣中水汽的凝結(jié)和蒸發(fā)過程B.大氣中溫度隨高度的變化C.大氣輻射傳輸過程D.大氣環(huán)流的形成和演變6.以下哪個(gè)選項(xiàng)是行星有效溫度的主要決定因素？A.行星的質(zhì)量B.行星的半徑C.行星與太陽(yáng)的距離D.行星大氣的成分7.羅杰斯傳輸模型是一種常用的行星大氣輻射傳輸模型，其主要特點(diǎn)包括？A.考慮了大氣非局域熱平衡效應(yīng)B.僅考慮了大氣中的主要吸收氣體C.采用逐層求解的方法D.忽略了大氣中的散射效應(yīng)8.在行星氣候模型中，中長(zhǎng)波輻射傳輸過程主要影響？A.行星的軌道參數(shù)B.行星的表面溫度C.行星的公轉(zhuǎn)周期D.行星的自轉(zhuǎn)速度9.以下哪個(gè)選項(xiàng)是行星大氣成分探測(cè)的主要方法？A.光學(xué)顯微鏡觀測(cè)B.輻射遙感技術(shù)C.放射性同位素示蹤D.直接采樣分析10.金星與地球相比，其地表溫度遠(yuǎn)高于地球的主要原因是什么？A.金星比地球離太陽(yáng)更近B.金星大氣中二氧化碳含量遠(yuǎn)高于地球C.金星比地球半徑更大D.金星比地球的自轉(zhuǎn)速度更快二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.根據(jù)基爾霍夫定律，一個(gè)物體的輻射能力與其吸收率成________。2.行星大氣的絕對(duì)溫度隨高度的變化稱為________。3.輻射傳輸方程描述了________在介質(zhì)中的傳播過程。4.絕對(duì)溫度是描述物體冷熱程度的物理量，其單位是________。5.行星大氣的成分主要包括氮?dú)?、氧氣、二氧化碳和水汽等，其中________是主要的溫室氣體。6.球坐標(biāo)模型適用于描述________的輻射傳輸過程。7.在行星輻射傳輸模型中，輻射參數(shù)化方案主要用于描述________對(duì)輻射傳輸?shù)挠绊憽?.行星有效溫度是指假設(shè)行星是一個(gè)________黑體時(shí)的輻射溫度。9.溫室效應(yīng)是指大氣中的溫室氣體吸收地表發(fā)射的長(zhǎng)波輻射，并將其重新輻射回地表，從而導(dǎo)致地表溫度升高的現(xiàn)象。10.行星遙感技術(shù)是指利用________來獲取行星信息的技術(shù)。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述黑體輻射的特點(diǎn)。2.簡(jiǎn)述行星大氣輻射傳輸模型的基本原理。3.簡(jiǎn)述行星大氣中溫室效應(yīng)的形成機(jī)制。4.簡(jiǎn)述行星中長(zhǎng)波輻射傳輸研究對(duì)理解行星氣候系統(tǒng)的重要性。四、計(jì)算題（每題10分，共20分。）1.假設(shè)一個(gè)黑體的絕對(duì)溫度為300K，請(qǐng)計(jì)算其輻射功率密度（單位面積、單位時(shí)間、單位立體角內(nèi)的輻射能量）。已知斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)σ=5.67x10^-8Wm^-2K^-4。2.假設(shè)一個(gè)行星大氣層分為兩層，底層大氣溫度為250K，頂層大氣溫度為200K，兩層的厚度均為1km。假設(shè)太陽(yáng)輻射在底層大氣中被吸收了50%，請(qǐng)計(jì)算太陽(yáng)輻射在穿過這兩層大氣后，其強(qiáng)度衰減了多少？假設(shè)大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的透過率為0.8。五、論述題（每題15分，共30分。）1.論述行星中長(zhǎng)波輻射傳輸模型在行星大氣溫度結(jié)構(gòu)反演中的應(yīng)用。2.論述人類活動(dòng)對(duì)地球大氣中長(zhǎng)波輻射傳輸過程的影響。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.A5.A6.C7.C8.B9.B10.B二、填空題1.正比2.溫層結(jié)構(gòu)3.輻射能流4.開爾文5.二氧化碳6.行星大氣7.云層8.黑體9.溫室效應(yīng)10.電磁波三、簡(jiǎn)答題1.黑體輻射的特點(diǎn)是：輻射能力與絕對(duì)溫度的四次方成正比；在任何溫度下，所有波長(zhǎng)的輻射都能發(fā)射；在特定溫度下，黑體輻射譜在每個(gè)波長(zhǎng)處具有唯一的最大值，且最大值隨溫度升高向短波方向移動(dòng)。2.行星大氣輻射傳輸模型的基本原理是：基于輻射傳輸方程，描述電磁輻射在行星大氣中的傳播過程，包括吸收、散射和發(fā)射等過程。模型通常將大氣劃分為若干層，并假設(shè)每層具有均勻的物理屬性，通過迭代計(jì)算求解每個(gè)層面的輻射能流和輻射溫度。3.行星大氣中溫室效應(yīng)的形成機(jī)制是：大氣中的溫室氣體（如二氧化碳、水汽等）能夠吸收地表發(fā)射的長(zhǎng)波輻射（紅外輻射），并將其重新輻射回地表，部分輻射再次被地表吸收，從而導(dǎo)致地表溫度升高的現(xiàn)象。4.行星中長(zhǎng)波輻射傳輸研究對(duì)理解行星氣候系統(tǒng)的重要性體現(xiàn)在：能夠幫助我們理解行星大氣的能量平衡過程，解釋行星表面和低層大氣的溫度結(jié)構(gòu)，評(píng)估溫室效應(yīng)的影響，并預(yù)測(cè)行星氣候的變化。四、計(jì)算題1.輻射功率密度P=σT^4=5.67x10^-8Wm^-2K^-4x(300K)^4=4.597x10^9Wm^-2sr^-1。2.底層大氣吸收了50%的太陽(yáng)輻射，剩余50%的輻射穿過底層大氣，強(qiáng)度衰減為原來的50%。頂層大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的透過率為0.8，即吸收20%。因此，太陽(yáng)輻射在穿過頂層大氣后，強(qiáng)度進(jìn)一步衰減為穿過底層大氣后強(qiáng)度的80%?？倧?qiáng)度衰減為(1-0.8)x(1-0.5)=0.1，即強(qiáng)度衰減了10%。五、論述題1.行星中長(zhǎng)波輻射傳輸模型在行星大氣溫度結(jié)構(gòu)反演中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：通過觀測(cè)行星大氣發(fā)出的紅外輻射，并結(jié)合輻射傳輸模型，可以反演出行星大氣的溫度結(jié)構(gòu)。具體而言，將觀測(cè)到的紅外輻射強(qiáng)度代入輻射傳輸模型，通過調(diào)整模型中的大氣參數(shù)（如溫度廓線、氣體成分等），使得模型計(jì)算結(jié)果與觀測(cè)結(jié)果相匹配，從而反演出行星大氣的溫