2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——恒星相對位置對行星氣候的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題后括號內(nèi)）1.在其他條件相同的情況下，一顆接收到的恒星輻射總量是地球的倍。若該行星的軌道偏心率也為0，其表面獲得年平均恒定輻射的熱量大約是地球的多少倍？A.0.25B.0.5C.1D.22.對于一顆位于其恒星“宜居帶”內(nèi)的類地行星，其軌道偏心率增大，最可能導(dǎo)致的結(jié)果是？A.平均表面溫度顯著升高并保持穩(wěn)定B.季節(jié)變化幅度減小，氣候更穩(wěn)定C.極端溫度事件（酷暑/嚴寒）的頻率增加D.全球大氣環(huán)流模式變得單一化3.恒星的哪種活動特征主要通過對行星大氣高層的直接能量加熱和粒子轟擊來影響行星氣候？A.光度緩慢變化B.耀斑和日冕物質(zhì)拋射（CME）C.光譜線的周期性吸收D.星周盤的存在4.開普勒第三定律（P2∝a3）在研究行星氣候時，主要的應(yīng)用價值在于？A.直接計算行星的表面重力加速度B.估算行星表面的平均溫度（忽略其他因素）C.建立行星軌道參數(shù)與其公轉(zhuǎn)周期之間的關(guān)系，進而推算能量輸入的相對穩(wěn)定性D.精確測量行星的質(zhì)量5.與地球相比，火星表面溫度遠低于地球，最主要的原因是？A.火星自轉(zhuǎn)速度比地球慢B.火星距離太陽的平均距離遠大于地球C.火星大氣層比地球大氣層稀薄得多，且主要成分不同D.火星存在比地球更強的溫室效應(yīng)6.行星軌道的傾角（相對于其恒星系統(tǒng)的共同質(zhì)心平面）對行星氣候的直接影響主要體現(xiàn)在？A.改變行星接收恒星的平均能量B.引起行星公轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性變化C.（長期）導(dǎo)致行星在軌道運行中周期性地遮蔽恒星，產(chǎn)生“凌日效應(yīng)”D.造成行星在軌道上的“近日點”和“遠日點”接收到的恒定輻射強度不同7.假設(shè)一顆行星位于一個雙星系統(tǒng)中，其軌道平面與雙星連心線重合。當(dāng)該行星依次經(jīng)過雙星連心線時，其接收到的總輻射會發(fā)生顯著變化。這種現(xiàn)象主要揭示了？A.行星軌道偏心率對氣候的影響B(tài).恒星自轉(zhuǎn)對行星輻射分布的影響C.多體引力環(huán)境對行星軌道穩(wěn)定性的影響D.行星大氣對恒星能量進行選擇性吸收8.地球歷史上的“雪球地球”事件，通常被解釋為強烈的溫室效應(yīng)被反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致全球冰雪覆蓋反射率急劇增加，進而引發(fā)更嚴寒的循環(huán)。這個過程最能說明行星氣候系統(tǒng)的哪種特性？A.能量平衡的精確性B.對初始條件的敏感性（Boulewareinstability）C.大氣成分的穩(wěn)定性D.自轉(zhuǎn)軸傾角的長期穩(wěn)定性9.如果一顆類地行星位于其恒星的“runawaygreenhouse”區(qū)域，其主要的大氣演化趨勢是？A.水蒸氣逐漸凝結(jié)形成液態(tài)水海洋B.二氧化碳等溫室氣體被大氣快速清除C.大氣層不斷增厚，主要成分變?yōu)槎趸糄.大氣主要成分轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨夂脱鯕?0.在比較不同恒星周圍的行星氣候潛力時，“恒星金屬豐度”是一個重要的參考指標(biāo)，其主要影響機制在于？A.直接決定行星形成時地幔中揮發(fā)性物質(zhì)的多少B.影響恒星的壽命和演化階段C.金屬豐度高的恒星更容易產(chǎn)生活動強烈的耀斑，對行星大氣有破壞作用D.金屬豐度高的恒星光譜中金屬譜線更密集，便于精確測量其參數(shù)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題橫線上）11.行星與其恒星的軌道角動量守恒，導(dǎo)致行星距離恒星越近，其公轉(zhuǎn)速度越________。12.行星的氣候狀態(tài)不僅取決于其接收到的恒星能量總量，還受到其________、大氣成分和氣候反饋機制等多種因素的影響。13.“凌日法”探測系外行星的主要原理是觀測行星transiting（穿過）其恒星的盤面時，引起的恒星亮度________現(xiàn)象。14.對于具有較大偏心率的橢圓軌道，行星在其軌道上的________點接收到的恒定輻射強度最大，而在________點接收到的恒定輻射強度最小。15.恒星的自轉(zhuǎn)速度會影響其釋放的________輻射，并對行星接收到的輻射分布產(chǎn)生________的影響。16.地球與金星雖然距離太陽遠近相似，但氣候差異巨大，這主要是由于兩者大氣________不同的結(jié)果。17.在行星氣候演化的研究中，通過分析行星表面的________礦物或沉積物，可以反演出過去時期的古氣候和古大氣成分信息。18.當(dāng)一個行星系統(tǒng)中的內(nèi)層行星受到外部大質(zhì)量行星的________時，其軌道可能被劇烈改變，進而影響其氣候命運。19.行星的大氣________（例如水汽、二氧化碳）能夠吸收特定波段的地球自身發(fā)射的長波輻射，從而導(dǎo)致行星表面溫度高于其無大氣情況下的平衡溫度，即產(chǎn)生溫室效應(yīng)。20.恒星的________是其一生中能量輸出長期變化的重要來源，這對圍繞其運行的行星氣候可能產(chǎn)生持續(xù)或突發(fā)性的影響。三、名詞解釋（每題3分，共15分）21.行星軌道偏心率(OrbitalEccentricity)22.恒星活動周期(StellarActivityCycle)23.宜居帶(HabitableZone)24.大氣反照率(Albedo)25.軌道共振(OrbitalResonance)四、簡答題（每題5分，共20分）26.簡述軌道偏心率（eccentricity）對行星季節(jié)變化強度的影響機制。27.解釋恒星活動（如耀斑）可能對行星大氣層產(chǎn)生哪些直接或間接的影響。28.為什么說僅僅知道一顆行星位于其恒星的“宜居帶”內(nèi)，并不能完全確定其具備表面液態(tài)水的氣候條件？29.簡述“溫室效應(yīng)”和“runawaygreenhouse”現(xiàn)象在概念和過程上的主要區(qū)別。五、論述題（10分）30.以地球和火星為例，綜合分析恒星相對位置（包括距離、恒星特性、軌道參數(shù)等）及其自身演化對兩者氣候形成和演化的關(guān)鍵影響，并探討這些因素如何導(dǎo)致了兩者當(dāng)前截然不同的氣候狀態(tài)。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.B4.C5.B6.C7.C8.B9.C10.B二、填空題11.大12.距離13.微小14.遠日點，近日點15.磁，非對稱16.密度17.巖石18.拉攝/攝動19.組成20.活動性三、名詞解釋21.行星軌道偏心率是指行星軌道長軸與行星到恒星連線之間的夾角，用于描述行星軌道偏離圓軌道的程度。偏心率值為0表示圓軌道，值越大表示橢圓軌道越扁平。22.恒星活動周期是指恒星上如耀斑、日冕物質(zhì)拋射等劇烈活動現(xiàn)象呈現(xiàn)出的周期性重復(fù)發(fā)生的特征。這些活動會影響恒星的光度、磁場等，進而可能影響行星接收到的能量和環(huán)境。23.宜居帶（也稱“生命宜居帶”）是指圍繞恒星運行、理論上可能允許液態(tài)水存在的行星軌道范圍。液態(tài)水的存在被認為是生命起源和維持的重要條件之一。24.大氣反照率是指一個物體表面反射的太陽輻射總量與其接收到的太陽輻射總量之比。高反照率的行星表面（如被冰雪覆蓋）會反射更多陽光，吸收較少熱量，從而有助于維持較低的溫度。25.軌道共振是指一個行星系統(tǒng)的兩個或多個行星，其公轉(zhuǎn)周期之間存在簡單的整數(shù)比關(guān)系。這種共振會導(dǎo)致行星軌道之間的引力相互作用，可能改變行星的軌道參數(shù)，甚至導(dǎo)致其中一顆行星被彈出系統(tǒng)或被捕獲。四、簡答題26.軌道偏心率越大，意味著行星在軌道上的距離恒星的遠近變化越顯著。當(dāng)行星靠近恒星（近日點）時，接收到的恒定輻射強度增大，表面溫度升高；當(dāng)行星遠離恒星（遠日點）時，接收到的恒定輻射強度減小，表面溫度降低。因此，偏心率越大，行星接收到的年總能量雖然可能不變，但季節(jié)性的溫差（或冷熱期溫差）會越大。27.恒星活動，特別是耀斑和日冕物質(zhì)拋射（CME），會向行星方向發(fā)射高能帶電粒子流和電磁輻射。這些高能粒子可以直接轟擊并電離行星高層大氣，導(dǎo)致大氣電離層擴張或擾動；高能輻射可以分解大氣中的某些分子（如破壞臭氧層）；高速粒子流甚至可能將行星大氣的一部分直接剝離（剝離層）。此外，伴隨的磁場變化也可能影響行星的輻射環(huán)境和氣候模式。28.“宜居帶”主要基于行星接收到足夠的熱量以維持表面液態(tài)水的可能性來定義，但這忽略了行星自身的熱輸出、大氣層的存在及其作用、行星的軌道穩(wěn)定性等多種關(guān)鍵因素。例如，金星位于太陽的宜居帶內(nèi)，但其極厚的二氧化碳大氣造成了強烈的溫室效應(yīng)，表面溫度遠超水的沸點；而火星雖然距離太陽較遠，且大氣稀薄，但其過去可能存在過更濃厚的大氣和水。因此，宜居帶是一個初步篩選條件，而非生命存在的絕對保證。29.溫室效應(yīng)是指行星大氣中的某些氣體成分（溫室氣體，如二氧化碳、水汽）能夠吸收行星自身向外輻射的長波紅外能量，并向所有方向重新輻射，部分能量返回地表，從而使得行星表面溫度高于僅由恒星能量決定的平衡溫度。runawaygreenhouse是一種失控的溫室效應(yīng)過程：當(dāng)行星表面溫度升高到足以使大氣中的水蒸氣（或其他強效溫室氣體）大量蒸發(fā)時，更強的溫室效應(yīng)導(dǎo)致溫度進一步急劇升高，使得更多的溫室氣體被加熱并逃逸到太空，最終大氣層變薄，溫室效應(yīng)急劇減弱，行星表面溫度驟降，形成類似金星表面的極端高溫干燥環(huán)境。主要區(qū)別在于溫室效應(yīng)是穩(wěn)定或增強地表溫度，而runawaygreenhouse是溫室效應(yīng)導(dǎo)致自身崩潰，溫度反而急劇升高。五、論述題30.地球和火星的氣候差異主要源于恒星相對位置（距離太陽遠近）及其相關(guān)因素的綜合作用。*距離太陽遠近（軌道半長軸）：地球距離太陽約1.5億公里，接收到的恒定總能量遠大于距離太陽約2.5億公里的火星。這是地球表面平均溫度約為15°C，而火星平均溫度約為-63°C的最基本原因。*恒星特性（太陽）：地球圍繞的是太陽，太陽的光度和活動相對穩(wěn)定。太陽的長期演化（約50億年）也處于主序星階段，能量輸出穩(wěn)定，為地球提供了持續(xù)的能量來源。火星形成時期可能存在更活躍的早期太陽，但穩(wěn)定的主序星階段對地球氣候的維持至關(guān)重要。*軌道參數(shù)：地球軌道偏心率較?。s0.017），導(dǎo)致其接收能量的季節(jié)性變化相對平緩。火星軌道偏心率較大（約0.093），其季節(jié)性溫差非常顯著，加劇了其氣候的不穩(wěn)定性。此外，地球自轉(zhuǎn)軸傾角（約23.5°）導(dǎo)致了明顯的四季變化，這進一步復(fù)雜化了其氣候模式并可能促進了生命的演化?；鹦亲赞D(zhuǎn)軸傾角較小（約25°，但有長期變化），季節(jié)變化相對不劇烈。*大氣成分與厚度：地球擁有濃厚且富含氮氧的大氣，具有強大的溫室效應(yīng)（主要是水汽和二氧化碳）和復(fù)雜的天氣系統(tǒng)，能夠有效調(diào)節(jié)表面溫度和吸收短波輻射?；鹦谴髿鈽O其稀薄（主要是二氧化碳，總壓僅約1kPa），溫室效應(yīng)弱，無法有效保持熱量，導(dǎo)致表面溫度劇變且極地存在大量水冰。*行星