2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——太陽系磁場變異與星際物理現(xiàn)行考試時間：______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(nèi)。）1.與地球磁場的偶極結(jié)構(gòu)相比，太陽磁場的顯著特征之一是存在準穩(wěn)態(tài)的（）。A.偶極場B.環(huán)狀磁場C.流環(huán)磁場D.帶狀磁場2.太陽活動周期中，黑子數(shù)量和強度達到峰值的時間大約是（）。A.1年B.3年C.11年D.22年3.導(dǎo)致地球極光現(xiàn)象的主要能量來源是（）。A.地球內(nèi)部放射性元素衰變B.太陽風(fēng)粒子與地球磁層頂?shù)呐鲎睠.月球引力對大氣的影響D.地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力4.在太陽大氣層中，通常認為能量從色球?qū)觽鬟f到日冕的主要機制是（）。A.輻射傳輸B.對流C.熱傳導(dǎo)D.波動加熱（如Alfven波）5.星際介質(zhì)中，由低溫、高密度氣體和塵埃組成的區(qū)域被稱為（）。A.HII區(qū)B.分子云C.超新星遺跡D.星際熱氣泡6.星際磁場（ISF）的主要成分通常是（）。A.恒星風(fēng)等離子體B.氫原子和氦原子C.水分子和氨分子D.等離子體和磁場線7.法拉第旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象是由于（）。A.星際塵埃對星光的光散射B.星際氣體吸收星光中的某些譜線C.線偏振光通過具有張量的介質(zhì)時偏振面旋轉(zhuǎn)D.星際磁場對中性原子束流的偏轉(zhuǎn)8.太陽風(fēng)的主要來源區(qū)域是（）。A.太陽光球?qū)覤.太陽色球?qū)覥.日冕開放磁區(qū)（日冕洞）D.太陽行星際空間9.對行星磁層形成和演化具有重要保護作用，但較弱或缺失的行星是（）。A.木星B.地球C.火星D.土星10.探測器Ulysses繞過太陽近日點時，觀察到太陽風(fēng)性質(zhì)發(fā)生顯著變化，這主要支持了（）。A.太陽風(fēng)起源于日冕底部B.太陽風(fēng)是均勻各向同性的C.日冕存在顯著的自轉(zhuǎn)D.太陽風(fēng)主要由電離氫組成二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上。）1.太陽磁場的起源通常與太陽內(nèi)部的______和______有關(guān)。2.黑子通常表現(xiàn)為太陽表面的______區(qū)域，其溫度比周圍區(qū)域低。3.日冕物質(zhì)拋射（CME）是太陽大氣中劇烈的______事件，能向行星際空間拋射大量的等離子體。4.星際介質(zhì)的主要成分按數(shù)量排序，前兩者是______和______。5.星際磁場對星際氣體云的引力坍縮和分子云的形成具有重要的影響，主要通過______和______機制。三、簡答題（每題5分，共15分。）1.簡述太陽活動周期中，從一次太陽黑子出現(xiàn)到下一次最大活動期，磁場結(jié)構(gòu)大致經(jīng)歷的演變過程。2.解釋什么是太陽風(fēng)，簡述其來源和主要性質(zhì)。3.簡述觀測星際磁場的主要方法及其基本原理。四、計算題（6分。）假設(shè)一束來自方向與地球磁力線平行且與太陽風(fēng)運動方向垂直的中性氫原子束流，進入地球磁層頂附近，受到地球磁場的偏轉(zhuǎn)。已知該處地磁場近似為水平方向的均勻磁場，磁感應(yīng)強度為B=5×10^-5T，氫原子質(zhì)量為m≈1.67×10^-27kg，電荷量為e=1.6×10^-19C。求該氫原子束流在磁場中做圓周運動的半徑。五、論述題（13分。）結(jié)合太陽磁場的基本知識和太陽風(fēng)的形成機制，論述太陽活動（特別是日冕物質(zhì)拋射）對地球空間環(huán)境可能產(chǎn)生的主要影響及其物理過程。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.D5.B6.B7.C8.C9.C10.C二、填空題1.磁流體動力學(xué)，發(fā)電機2.暗黑3.爆發(fā)4.氫，氦5.磁場壓強，磁場對等離子體的拖曳力（或磁場引導(dǎo)電流產(chǎn)生阻力）三、簡答題1.解析思路：描述太陽磁場11年周期的演變。開始時主要是雙極磁場，隨著周期進行，出現(xiàn)扇形磁場，然后是環(huán)狀磁場，最后再次回歸雙極磁場。同時描述對應(yīng)黑子、耀斑等活動類型的出現(xiàn)。2.解析思路：定義太陽風(fēng)是日冕中高速流動的等離子體。來源是日冕開放磁區(qū)（日冕洞）的低溫等離子體。性質(zhì)包括高溫、低密度、高速（幾百到上千公里每秒），并攜帶太陽風(fēng)磁場。3.解析思路：方法一：射電法，利用中性原子（如氫原子）束流在磁場中運動產(chǎn)生法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，通過測量旋轉(zhuǎn)角來推算磁場強度和方向。方法二：質(zhì)譜儀法，直接測量進入探測器的等離子體粒子流的速度分布，結(jié)合粒子運動軌道與磁場的關(guān)系反推磁場。方法三：磁強計法，在空間飛行器上攜帶磁強計直接測量星際磁場矢量。四、計算題解析思路：中性氫原子受到的磁場力提供向心力。根據(jù)牛頓第二定律F=ma，其中a是向心加速度v2/r。磁場力F=evB。所以evB=mv2/r。解出半徑r=mv/(eB)。計算：r=(1.67×10^-27kg)×(10^3m/s)/(1.6×10^-19C×5×10^-5T)=2.01×10^4m。五、論述題解析思路：從太陽活動（CME）出發(fā)，描述其包含的高能帶電粒子、擾動磁場以及膨脹的等離子體云。分別闡述這三者對地球的影響：1）高能粒子沖擊地球磁層