行星地球概论复习思考与练习参考答案.pdf

1 《行星地球概论》复习思考与练习参考答案第一章宇宙中的地球复习思考与练习 (P28) 1．什么叫天体？天体有哪些存在形式？答： 天体就是宇宙中各种星体和星际物质的统称可以分为自然天体和人造天体两大类人们根据不同的物理性状，把自然天体天体分为恒星、行星、卫星、彗星、流星、星云和星际物质等，通过射电探测手段和空间探测手段所发现的红外源、紫外源、射电源、X 射线源和 γ 射线源， 也都是天体， 这些都属于自然天体用运载火箭发射到外层空间运行的人工研制的物体，称为人造天体如人造地球卫星、宇宙飞船、人造行星、星际探测器等等2．如果太阳有第十个大行星，其轨道半长轴等于77.2 A.U. ，试求它的公转周期？答： T=a3/2=77.23/2=678.3 恒星年3．太阳的距离、大小和质量是怎样测定的？答：①天文上测定天体距离（太阳系范围内）的基本手段，就是大地测量中常用的三角测量法在地球半径已知的条件下，通过测定天体的地平视差，来推算它的距离但是，在测定太阳距离时，由于距离遥远，其地平视差太小，以及技术上的种种困难，不难直接用这个方法于是，天文上通过对某个小行星距离的测定，来推算太阳的距离近年来，人们用雷达测定金星与地球的距离，进而推算出日地距离最新值为1.49597892× 108km。

②已知日地距离，就可以根据太阳的视半径，推算其线半径太阳的平均视半径为16′（这个角度是容易测定的）如日地距离为a，太阳半径为R，那么便有R＝149600000 × stnl6′＝700000 km，这个数值相当于地球半径的109 倍由太阳的半径可知，其表面积是地球表面积的12000 倍；太阳的体积为地球体积的1300000 倍③太阳是太阳系的中心天体其质量可以通过行星（如地球）的运动来测定，因为绕转运动是由中心天体的引力造成的，而引力大小同它的质量有关地球轨道的偏心率很小，地球绕太阳公转，可近似地看作圆周运动换句话说，太阳对地球的引力，正好就是地球绕太阳运动所需的向心力于是有：等式两边消去m 后，得太阳的质量：2 式中的 R、V 和 G 都是可以测定或已知的：日地平均距离R＝1.496× 1011m；地球公转平均速度V＝2.978 × 104m/S;万有引力常数G＝6.67 × 10-11N· m2/kg2将这些数值代入上式，得太阳质量M 为： M＝1.989× 1030kg，或 1.989 ×1027t，这个数字相当于地球质量的33 万余倍，或全部行星质量总和的745 倍4．太阳的结构有何特点？太阳活动对地球有何影响？答： 1）为了研究方便，将太阳大致分成内三层构造 （核反应区、辐射区和对流区）和外三层构造 （光球、色球和日冕） ，其中 外部构造特征见下表。

太阳外部构造特征一览表构造定义范围平均温度精细结构结构光球包围对流区的一层薄膜， 厚约 500km肉眼所见光亮夺目的太阳表面，太阳大气的最低层5770K，向内部或外部的温度梯度变化很大米粒组织、 黑子和光斑呈各种纤维结构，可在日面边缘部分观测到色球日全食时，当耀眼的光球被月球全部遮住时，在日轮边缘上呈现出犬齿状的玫瑰色环状物位于光球之上，厚度2000km 以上的大气中层平时肉眼不可见，可通过色球仪观测色球温度变化剧烈，100km：4600K→4200K；400km：5500K；色球中层： 8000K；色球高层处： 5 万 K；色球 -日冕过渡区： 100万 K日珥、耀斑和谱斑等可分为低、中、高三层日冕日全食时，在日轮周围呈现乳白色光辉的环状物就是日冕应用近紫外和x 光观测在色球层之外，为极稀薄的太阳最外层大气，由高温低密度的等离子体组成低日冕区已是百万度以上的高温区冕流和极羽、冕洞、日冕凝聚区等 一般随 时 间 缓 慢变化日 冕 可 分 为内、中、外三层日冕的形状同太阳活动有关在太阳活动极大年，日冕接近圆形；而在太阳宁静年则比较扁，赤道区较为延伸日冕直径大致等于太阳视圆面直径的1.5-3 倍以上。

2）太阳活动对地球的影响太阳活动是指发生在太阳大气层局部区域的、在有限时间间隔内的各种物理过程的总称主要表现为太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和太阳射电等变化现象其中，太阳黑子是太阳活动的明显标志，耀斑是太阳活动最急剧猛烈的形式太阳以电磁波和高能粒子流的形式，向外放射着巨大的能量和物质太阳的能量流和物质流对地球发生着深刻的影响，它对自然地理环境的形成、发展及演化具有决定性的作用3 1、太阳风与地球磁层地球周围存在一个偶极磁场，当太阳风等离子体吹向地球时，使地球磁场被太阳风包围，形成地球磁层一方面（好的方面） ，由于地球磁层的存在，使得太阳风高能带电粒子不能到达地面，从而保护了地球表面有机体的生存和发展；另一方面（坏的方面），总有一部分高能带电粒子闯入磁层内，被磁层禁锢在地球高层通过空间探测器，1958 年美国范 · 艾伦发现了包围地球的强辐射带，称为“ 范· 艾伦辐射带” 这个强辐射带分内、外两层，像套在地球赤道周围的两个轮胎环子，它对人类冲出地球的宇宙活动，会造成严重辐射的危害，要注意采取预防措施2、对地球电离层的影响距地面约80-150km 的大气层，在太阳紫外线、x 射线、粒子辐射的作用下发生电离，称为电离层。

1) 较高的电离E 层和 Fl层，因太阳短波辐射强烈，电离程度高，自由电子密度大，主要反射短波电波；(2) 电离 D 层，由于太阳短波辐射较弱，电离程度差， 自由电子密度小，只能反射长波3) 当太阳活动增强时，会激发电离层大气分子进一步电离，造成离子浓度增高和吸收电波增强 尤其是太阳耀斑爆发后，会引起地球向阳半球面短波信号衰减或中断短波无线电信号的中断，一般是几秒钟至几分钟，特别情况下长达半小时至1 小时以上3、对地磁的影响1) 太阳活动引起地球磁场的不规则变化，叫做“ 磁扰 ” 十分强烈的磁扰现象称为“ 磁暴” 地球上发生磁暴时，磁针失灵，不能正确指示方向，从而影响野外工作，尤其是磁力探矿同时，对军事战斗，以及飞机和船舶的定向、定位也都带来影响2) 另外，在地球高纬度地区，经常出现一种变幻莫测、美丽壮观的极光现象，这也是太阳活动引起的它主要发生在100-200km 的高空，有的高达l000km3) 形成极光现代研究认为极光是围绕地球两半球的一种大规模放电过程和表现形式这种放电过程，是通过太阳风与地球磁层的相互作用来实现的实验证明极光在南、北极地区同纬度、同时间会一起出现与消失4、太阳活动与其他方面的关系。

太阳辐射是地球气候形成的重要因素由于太阳活动引起太阳辐射的改变，必然导致气候相应的变化例如：(1) 有人研究树木年轮的生长状况，是受当时的气温、降水的影响，它既记录着气候历史的变化，又反映了太阳活动的情况，与太阳活动11 年周期相符2) 根据我国2000 多年太阳黑子的记录，黑子的11 年、 22 年或更长周期，与我国历史上大范围旱、涝灾害有很好的对应关系3) 此外，现代构造运动的重要标志之一—— 地震活动同太阳活动亦有密切关系5．何谓太阳系？它是怎样组成的？行星的分布和运动都有哪些基本规律？答：由太阳以及在其引力作用下围绕它运转的天体所构成的天体系统，称为太阳系 它4 包括太阳，行星、矮行星及太阳系小天体，其中行星及其卫星是太阳系中重要的成员太阳系的运动特征和结构特征：（ 1）行星的距离分布有规律性，遵循提丢斯-波得定则，但日星距离远近悬殊、分布密度悬殊 2）行星轨道的共同特征是具有“ 三性 ” ：同向性太阳的自转、 大多数行星的自转和公转、大多数卫星的公转，从天北极俯视呈逆时针方向，即自西向东近圆性行星公转轨道均接近正圆共面性行星公转轨道几乎都在同一平面上，它们与地球公转轨道面的倾角都很小。

3）行星在质量和大小等方面都是“ 两头小，中间大” 4）太阳系的角动量分布异常6．彗星的本质特征是什么？什么是流星体和流星？如果地球没有大气，地面上仍能看到彗星吗？仍能看到流星吗？答：彗星本质上是在偏心率很大的轨道上绕日运行的冰物质，彗星奇特的外貌是它通过近日点前后的暂时现象沿着椭圆轨道环绕太阳运行的行星际空间尘粒和固体物，称为流星体闯入大气的流星体，因与大气分子发生剧烈的碰撞和摩擦而产生明亮的光辉和余迹，叫流星如果地球没有大气，地面上仍能看到彗星，但看不到流星7．比较类地行星和类木行星，它们的物理性质有何差异？为什么只有地球上存在着生命？答： 类地行星的共同特征为：距太阳近，体积质量小，平均密度大，表面温度较高，中心有铁核，金属元素含量高，卫星少或没有；巨行星的共同特征是：距太阳比类地行星远，体积质量大，平均密度小，表面温度低，主要由氢、氦、氖等物质构成，卫星多且有光环；远日行星的共同特征为：距日远， 表面温度最低， 都在200℃以下，平均密度介于前两类行星之间，表层气体以氢和甲烷为主，有卫星，天王星和海王星有光环地球成为有生命活动的世界，主要是因为地球在太阳系中具备为生命的形成和发展所必需的自然条件：首先， 地球不但与太阳的距离适中，而且自转和公转的速度也比较适中。

这就使得全球能均匀地接收到适量的太阳辐射，表面平均温度为15 C，适于万物生长由于温度的关系，使水在大范围内以液体出现，形成水圈 这种适于生命发生发展的条件，是太阳系其他行星所不具备的其次，在八大行星中，地球虽然质量不大，但是密度最大，主要由重元素组成，具有一层坚硬的岩石圈这样， 不但使液态水有了贮存之地，而且岩石经风化作用等孕育了生物必需的土壤其他行星有的是由气体或液体组成（木星、土星），有的虽有固体外壳，但无水可存（水星、金星）或有冰无水（天王星、海王星），同样不具备生物生存条件5 第三， 地球的质量以及与质量相关的引力适中这就使气体能够聚集在周围，形成包围地球的大气圈， 并经过长期演化形成了适宜的氮氧成分和适量的二氧化碳及水汽大气的这种组成不但是生命活动的必备条件，而且由于大气层的存在，又使得地球上生物免遭太阳紫外线等的直接杀伤（如臭氧层的保护作用）和流星体的直接撞击，并使水和热量得以调节和运动其他天体有的因引力太小无大气（木星、冥王星），有的因引力过大，大气层浓厚，且多由氢和氦（木星、土星）组成，有的含二氧化碳量过大（金星、火星），都不宜于生命活动第四，地球不但有铁质核心，还有适中的自转速度，因而形成了较强的永久性磁场。

地磁场在太阳风作用下形成了防止太阳紫外线和高能粒子流危害有机体的磁层而水星和金星只有微弱的磁场，火星没有磁场， 这是因为火星缺少金属核心，水星和金星自转速度太慢了的缘故8．试述开普勒三定律设某行星距太阳为25A.U. ，那么，它绕太阳公转的周期应有多长？设某小行星绕太阳公转的周期为8 年，问：它与太阳的平均距离是多少？答： T=125 年 ，a=4A.U 9．选择题（1）在太阳系中，质量和体积最小的是：_________A．水星B．火星C．金星D．冥王星（2）在太阳系九大行星中，公转轨道平面同黄道平面交角最大的是：______A．水星B．冥王星C．金星D．木星（3）下列天体属于积聚态天体的有：________A．恒星B．星云C．星际物质D．电磁波（4）关于彗星的叙述，正确的是：________A．彗星是一种“ 长寿 ”B．一种体积、质量都很小的天体C．其奇特外貌是过近日点前后的暂时现象D．彗发、彗尾在彗星绕日运行中一直存在，所以人们肉眼能见到它长长的尾巴（5）在太阳光球层和色球层分别出现的太阳活动主要和明显的标志是：_______A．黑子和光斑B．耀班和日珥C．黑子和日珥D．耀斑和黑子（6）恒星同行星最根本的区别是：A．相对位置是否移动B．发展阶段不同C．质量大小不同D．星光是否闪烁复习思考与练习 (P45) 1．何谓恒星和星座？恒星的基本特点是什么？什么是恒星自行？光谱能传递天体的什6 么信息 ? 答：恒星由炽热气体组成的、能够自身发光的球形或类似球形的天体。