2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——大氣離取引分析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（每小題2分，共20分。在每小題列出的四個選項中，只有一個是符合題目要求的，請將正確選項字母填在題后的括號內(nèi)。）1.下列哪種輻射不是大氣電離的主要來源？A.太陽的紫外線B.太陽的X射線C.地球放射性元素衰變D.宇宙射線2.大氣電離層D層的主要特征是？A.電子密度白天最高，主要反射高頻無線電波B.電子密度夜間消失，對高頻無線電波吸收最強C.電子密度白天最低，主要允許高頻無線電波通過D.由離子主導，主要產(chǎn)生極光現(xiàn)象3.影響F2層電子密度日變化的主要因素是？A.地磁場強度B.太陽黑子活動C.白天太陽輻射的垂直積分D.大氣環(huán)流模式4.電離層臨界頻率f<0xE1><0xB5><0xA3>與什么因素有關(guān)？A.電離層電子密度B.無線電波頻率C.發(fā)射天線的功率D.接收天線的靈敏度5.極光主要發(fā)生在哪個大氣層？A.對流層B.平流層C.中層D.電離層6.大氣電導率主要取決于？A.大氣壓強B.大氣溫度C.電離粒子濃度D.大氣濕度7.全球電離層電路的主要構(gòu)成部分不包括？A.電離層B.地球表面C.太陽風D.地球磁場8.雷電活動可以產(chǎn)生哪些電離效應？A.產(chǎn)生極光電離B.增加D層的電子密度C.降低F2層的臨界頻率D.以上都是9.用于測量大氣電離參數(shù)的“國際地圖服務(wù)”（InternationalMapService,IMS）項目主要是通過什么方式獲取數(shù)據(jù)？A.衛(wèi)星遙感B.地面觀測站網(wǎng)絡(luò)C.氣象雷達D.天波超視距雷達10.大氣離取引分析在哪個領(lǐng)域應用最廣泛？A.天氣預報B.空間天氣預報C.海洋學研究D.地質(zhì)勘探二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上。）1.大氣電離是指大氣中的中性粒子由于獲得足夠能量而失去電子的過程。2.電離層的主要功能包括反射和吸收無線電波，以及產(chǎn)生極光現(xiàn)象。3.影響電離層電離過程的主要外部因素是太陽活動和地磁場。4.電離層D層對短波無線電通信具有吸收作用，其吸收在白天最強。5.電離層臨界頻率越高，表示該高度的電離程度越強。三、名詞解釋（每小題4分，共16分。請給出每個名詞的準確定義。）1.電離度2.等電位線3.電離層騷擾4.天波超視距通信四、簡答題（每小題6分，共30分。請簡要回答下列問題。）1.簡述大氣電離的兩種主要物理過程。2.簡述影響電離層F2層電子密度的主要因素。3.簡述大氣閃電對電離層可能產(chǎn)生的影響。4.簡述極光形成的物理過程。5.簡述大氣離取引分析在空間天氣監(jiān)測中的意義。五、計算題（每小題10分，共20分。請根據(jù)題目要求進行計算，并列出必要的公式和步驟。）1.已知某時刻電離層F2層在300km高度的電子密度Ne=1.5×10^11m^-3。計算該高度對應的臨界頻率f<0xE1><0xB5><0xA3>（提示：使用國際無線電通信咨詢委員會CCIR公式或類似簡化公式，并給出計算結(jié)果，無需推導過程）。2.假設(shè)某地大氣電離層的電子濃度為Ne(h)=1.0×10^12*exp(-h/100)m^-3，其中h為高度（單位：km），電子質(zhì)量m_e=9.11×10^-31kg，基本電荷e=1.602×10^-19C。估算在h=100km處，單位體積內(nèi)電子與中性粒子復合形成負離子的平均速率（假設(shè)復合系數(shù)γ=1.0×10^-13m^3/s，結(jié)果以m^-3/s為單位）。六、論述題（12分）試論述太陽活動對電離層的影響機制，并舉例說明其可能帶來的影響。試卷答案一、單項選擇題1.C2.B3.C4.A5.D6.C7.C8.D9.B10.B二、填空題1.能量2.反射、吸收3.太陽活動、地磁場4.吸收、最強5.越高三、名詞解釋1.電離度：指大氣中單位體積內(nèi)獲得一個或多個自由電子的中性粒子數(shù)與總中性粒子數(shù)的比率。2.等電位線：電離層中電位相等的點連接成的閉合曲線。3.電離層騷擾：指由太陽活動、地球內(nèi)部活動等引起的電離層結(jié)構(gòu)和特性的突然或漸進變化。4.天波超視距通信：利用電離層對高頻無線電波的反射或折射進行遠距離通信的技術(shù)。四、簡答題1.大氣電離的主要物理過程包括：光電離，即太陽紫外輻射或X射線將中性原子或分子中的電子撞擊出來；化學電離，即大氣中的某些化學反應產(chǎn)生離子；宇宙射線電離，即高能宇宙射線粒子與大氣粒子碰撞導致電離。2.影響電離層F2層電子密度的主要因素包括：太陽輻射強度和頻率（尤其是日射垂直積分）；大地測量參數(shù)（緯度、季節(jié)、時間）；電離層自身動力學過程（如擴散、漂移、不規(guī)則性）。3.大氣閃電可以產(chǎn)生的影響包括：通過閃電通道產(chǎn)生強烈的輻射脈沖，可能引起電離層騷擾，改變局部電場和磁場，甚至產(chǎn)生極光電離效應，影響無線電通信和導航系統(tǒng)。4.極光形成的物理過程：來自太陽的高能帶電粒子（太陽風）進入地球磁層，被地磁場引導至極區(qū)附近，與高層大氣中的原子或分子（如氧、氮）碰撞，使它們激發(fā)并返回基態(tài)時發(fā)出光子，形成極光。5.大氣離取引分析在空間天氣監(jiān)測中的意義在于：通過研究電離層的結(jié)構(gòu)和變化，可以預測電離層騷擾對無線電通信、導航定位、衛(wèi)星運行等產(chǎn)生的干擾和影響，為空間天氣預警和防護提供依據(jù)。五、計算題1.解：使用CCIR簡化公式f<0xE1><0xB5><0xA3>=9√(Ne/1.24×10^12)。代入Ne=1.5×10^11m^-3，計算得f<0xE1><0xB5><0xA3>=3.4MHz。2.解：復合速率R=γ*Ne(h)*Nn，其中Nn為中性粒子濃度。假設(shè)Nn與Ne成正比，即Nn=Ne(h)，則R=γ*Ne(h)^2。代入γ=1.0×10^-13m^3/s，Ne(h)=1.0×10^12*exp(-100/100)m^-3=1.0×10^11m^-3，計算得R=1.0×10^-13*(1.0×10^11)^2m^-3/s=1.0×10^-11m^-3/s。六、論述題太陽活動對電離層的影響主要通過兩種途徑：直接輻射和粒子事件。1.太陽直接輻射：太陽紫外線和X射線是大氣電離的主要來源。太陽活動增強時，輻射強度增加，導致電離層（尤其是F2層）電子密度升高，臨界頻率和反射高度升高，影響無線電短波通信和導航。太陽活動減弱時則相反。2.太陽粒子事件：太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射（CME）能釋放出高能帶電粒子流（太陽風）。這些粒子被地磁場捕獲并加速沖向極區(qū)，與高層大氣碰撞產(chǎn)生電離和激發(fā)，形成極光，并可能引起電離層騷擾，如突然電離增強（SIDs