地球科学概论2006地球科学问题.doc

第一部分*1地球系统包括那些圈层？固体地圈（岩石圈和土壤圈）、水圈、气圈、生物圈和人类五大子系统构成*2地球系统有那些主要的特点？无标度系统、相对稳定性、开放性（封闭系统）、整体性、灾害群发性、受人类影响日趋显著*3人类对宇宙的认识可分为几个基本阶段？各有什么特点？4个。l 16世纪前，地心学说（天体测量学、航线、授时、编历）日心学说。哥白尼通过长期观察太阳系各行星与太阳和地球的位置关系，否定了统治一千多年的地心学l 17世纪掌握了行星层次天体运动规律：观测：伽里略望远镜、牛顿望远镜(1672,)；理论：伽里略力学体系、开普勒三定律(每一行星以椭圆运动，太阳在一个焦点上；从太阳出发的半径矢量在相同的时间内扫多相同的面积；行星在轨道上运行的时间的平方正比于其长轴的三次方)，发现了天王星和冥王星，精确测量各行星的轨道、各行星卫星的位置和轨道、彗星的位置和轨道；发现了出许多小行星。l 20世纪上半叶在恒星层次认识宇宙：宇宙起源理论（三大理论：和恒星演化理论的建立（恒星天文学、恒星物理学、恒星演化理论、恒星光谱学）l 20世纪下半叶在星系层次认识宇宙：所有电磁波段的观测：大型的光学望远镜、红外望远镜、射电望远镜（90年代哈勃望远镜的运作），观测尺度达150亿光年（超出银河系！）；观测地点发展到高空（U2飞机）、太空、月亮、宇宙探测器（免受地球的影响）；60年代阿波罗登月计划的实现，90年代火星探险计划的实施人类走出地球，进入太空；理论：提出了许多宇宙模型：大爆炸宇宙模型、稳恒态宇宙模型、等级式宇宙模型）4银河系的结构有什么特点？银河系(1500-2000亿颗恒星+无数的星际物质)：银晕（10104l.y.）-银盘(-8.5104l.y.)核球(1.3104l.y.,厚104l.y.)-银核(103l.y.)；分布不均匀，主要分布在在4条扁长的旋臂上， 4条旋臂围绕银核旋转；太阳围绕银核旋转的速度为250km/s，旋转一周需2.53.0108l.y.-银河年。*5宇宙大爆炸理论里关于基本粒子诞生的时间界限是多少？1秒6宇宙观测实验里氢光谱的红移说明了什么？整个总星系处于膨胀的变化中7请指出稳恒宇宙学说和宇宙大爆炸理论的主要缺陷。稳恒宇宙学说的主要缺陷 整个总星系处于膨胀的变化中在膨胀中，密度要变小，为了保持密度不变，必须有新物质从虚无中不断创生。这违反了许多的普适守恒定律。大爆炸理论的主要缺陷 在大爆炸的10-43秒，宇宙小于其量子波长，由量子不确定性主宰，没有“钟”和“尺子”可以量度，时间和空间不存在了；不能回答大爆炸的起因是什么？大爆炸是否一直进行下去？大爆炸1秒内的物质的性质和行为又是什么？论述题：*1谈谈你对地球系统的认识（1-2）。2请你回顾一下人类对宇宙的认识史（3，6，7）。第二部分1星系的起源理论主要有几个学派？其依据各是什么？*一分为二观点的超密说：宇宙大爆炸向四周抛出大小不同的超密块超密块爆发向四周演化。爆炸中留有超密块残留物，还会再爆炸，因此有超密块爆炸生成星系的作用还未停止。银河系的银核发现强射电源区，是对超密说的支持。l 合二为一观点的星云说：大爆炸后宇宙空间充满密度极低的星际气体和尘埃物质，再自引力的作用下这些物质收缩凝聚形成许多大型的星际云，星际云再经过凝聚、加热过程诞生许多恒星，从而形成星系。20世纪已观测到离我们100亿光年的原始星系云，处于电离氢状态，体积与银河系相近，估计为宇宙大爆炸后遗留下的、尚为形成星系的原始星云物质。为星云学说提供了佐证。*可能两种方式都存在。2恒星的是如何产生的？ 弥漫稀薄的气体和星云（尘埃）经过凝聚和加热过程而形成的*3恒星的演化将经历几个主要（时期）过程？4*4试叙述恒星演化不同（时期）过程的主要特点。 *标志恒星幼年期的最主要特征是什么：原始星云中心在引力的作用下收缩，势能转变为热能，温度上升。不发光（原恒星）；中心点燃氢“氢闪”*标志恒星青壮年期的最主要特征是什么：核心部分的氢不断燃烧，温度上升至106K，热核反应开始。热核爆炸的排斥力与自身吸引力平衡，进入稳定的漫长的演化过程*晚年期：恒星中心10%的氢消耗怡尽，核心部分在吸引力的作用下收缩，中心部分密度变大，温度生高108-109K,，外壳膨胀，密度变小。表面温度低，但光度大红巨星或超巨星*衰亡期与超新星爆发：恒星内部热核反应形成铁元素是衰亡期的标志。因为铁的热核反应不但不能放热，而且将大量吸收热量。在巨大的向心吸引力的作用下，恒星的内核向中心猛烈坍塌，释放出巨大的能力，导致恒星外壳爆炸，温度急剧上升数万倍、上亿倍。短暂的爆炸后，余下的恒星质量在顷刻间坍塌收缩为体积极小、密度极高的致密星，密度大于1014g/cm3 (相当于1千万吨/cm3)。5元素合成定理B2FH的主要内容是什么？各种元素和同位素不是在大爆炸一次形成的，而是在恒星热核反应中逐步形成的；恒星内部的热核反应是向重元素方向发展的，温度越高，合成的元素越重*6致密星分为几类，其分类标准是什么？ M不断热辐射降温（几十亿年），直至不辐射可见光黑矮星(最终温度与宇宙的3K相同，死亡了！)。1.4(1.5)MsM2Ms; 中子星（由中子组成的、直径10公里左右、密度1014-1015g/cm3；具有强磁场，高强度辐射脉冲无线电波，10亿年左右死亡） 2-3Ms黑洞。*7试叙述地球圈层的形成过程？原始地球（温度较低，轻重元素浑然一体）-不断吸收太阳星云物质，质量不断增大，核心引力和放射性物质的锐变作用下增温,内部物质熔化，重力分层亲铁元素下沉形成铁镍地核，亲石元素上浮，降温至300K，形成地幔和地壳（原始地壳），更轻的元素通过火山喷发形成原始水圈和原始火山气圈。8利用放射性元素的衰变速率会不会受外界（温度、压力）条件的变化而变化？不会*9构成蛋白质的基本（能量）元素是那些？ C, H, O, N;*10生物与非生物的物质基础是否相同？是*11为什么会有生物与非生物的之分？ 生物与非生物的物质基础是一样的，不存在“有”和“无”的本质的区别。生物仅仅是非生物演化到特地阶段的产物*12构成动物和植物的物质基础有和差别？其演化过程有和差别？不同生命（高低）：物质基础一样，演化阶段一样*13导致不同物种之间差异的根本原因是什么？ 基因中的核糖核酸的排列、顺序或个数上的极小的不同*14真核生物与单细胞原核生物的主要区别在那里？ 单细胞原核生物不需要氧气，细胞核模不分异，不能自己制造食物。 真核生物（喜氧生物）有氧呼吸获取的能量是无氧呼吸的19倍，极大地提高了新陈代谢速度，促使细胞核和细胞质的分化（分异），出现了真核生物。从而出现了有性繁殖和多细胞体型，并出现了动植物的分异。 15厌氧自养原核生物与厌氧自养原核生物的主要区别在那里？ 厌氧易养原核生物（38*108年）；原始大气没有（或很少）氧气，不需要氧气，细胞核模不分异，不能自己制造食物，分解海洋的有机质和硫化物以获取能量，生存于海底。厌氧自养原核生物（20*108年）；细胞核模不分异，但由于食物危机和环境压力，能自己制造食物，能进行光合作用，从而合成有机物。生存于海表，既浮游生物（海生藻类）。易于扩散形成生物圈；而产生大量的游离氧，使原始大气圈转变为氧化大气圈；16人和动物的主要区别是什么？ 人类能有意识地自己制造工具、集体制造工具。17宇宙恒星个数的数量级是多少？至少有500亿个类似银河系的星系，每个星系越有2000亿个恒星18为什么地球文明与其它行星文明未能相遇？地球46亿年，人类历史250万年，近代文明几百年，而宇宙（太阳系）100亿年论述题*请扼要回答生物与非生物、动物和植物的异同点。第三部分1人类与与动物界分离的标志是什么？以制造石器工具，学会用火为标志，与动物界分离2人类社会的发展趋势和特点是什么？ 个阶段的时间越来越短，生产力越来越发达，科技发展越来越快（呈非线性关系）*3地球史分为几个一级地质年代单位？那几个？太古宙：25-46亿年，原始蛋白质和原核生物（细菌和蓝藻）元古宙：5.4-25亿年，低等无脊椎动物和软躯体动物，海生藻类和高级藻类显生宙：（5.4亿年以来）*4显生宙可分为以几个二级地质年代单位？那几个？显生宙可分为：古生代251-540百万年；中生代65-251百 万年；新生代65百万年以来。 *5地球已发生重大生物集群灭绝事件有几次？重大生物集群灭绝（绝种，终极灭绝，没有谱系留下来）事件（7）： 元古宙末（650Ma）、寒武纪末（495）、奥陶纪末（435）、晚盆泥末（365）、二叠纪末（251）（恐龙和晡乳类出现）、三叠纪末（203）和白垩纪末（65）*6恐龙灭绝和灵长类的出现是出现什么地质年代（第三地质单位）？恐龙灭绝和灵长类的出现在白垩纪末（65）7何谓太阳活动？太阳活动指太阳上发生的一系列物理过程的总称8太阳活动的主要现象有那些？太阳活动(solar activity)主要有：黑子、（色球层的）、光斑、谱斑、耀斑、日珥、日冕及日冕层的膨胀（太阳风）等*9何谓太阳常数？其值是多少？在日地平均距离(1496X108km)处的地球大气顶界，垂直于太阳光线的1cm2面积上，每分钟接受的太阳辐射能量称为太阳常数，以热量单位表示为825J/1cm2分。10类地行星、巨行星和远日行星的主要区别（物质结构）在那里？类地行星 离太阳较近、含重元素高、内部存在金属核：水星、金星、地球和火星，具有体积小、质量小、密度大等共同特征。巨行星 由氢、氦氖等轻元素组成。木星和土星 体积巨大，质量大，密度小 远日行星 主要由氮、碳、氧及其氢化物组成，密度介于上述两类行星之间，离太阳远，天王星、海王星、冥王星11太阳系由那些物体组成？太阳系构成：太阳、9大行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质。12太阳黑子数的变化是否会导致太阳常数的变化？什么变化关系？ 会，变小*13太阳黑子活动有那几类周期？11.1年周期、22年磁周期、80年周期和数百年一遇的蒙德极小期。论述题：请你从地球物理学的角度谈谈你对太阳的认识（7，8，9，11-13）第四部分*1 天文单位是如何定义的？日地平均距离 1.49*108km*2-6地球较其它行星具备了那些有利于生命演化的条件？为什么地球是人类的唯一家园？ 地球大气圈对生命演化起到什么作用？地球岩石圈对生命演化起到什么作用？地球磁场对生命演化起到什么作用？2-6逃逸速度大小-气圈形成及厚薄；水汽；氧（21%！-生命和光合作用）；臭氧（温室效应和吸收紫外线）；CO2温室效应；b地球磁场（永久偶极磁场），阻挡或捕获来自太阳和宇宙的高能粒子（射线），保护生物界免受宇宙的射线的伤害；c密度（大，有重元素，大量元素（生命过程大量需要的）：Ca, Mg, P, K, S, Na; 微量元素（生命过程需极少，但不可缺少）：Cu, Zn, B, Mn, Mo(钼),Co(钴)，Fe, Al, Cr(铬)，F, I, Br, Si, Sr(锶)，Ti(钛)，Sn,Ga(镓)；d岩石圈（水、土壤生物，陆地动植物；层圈分异-板快运动物质、能量的交换）7当位于西经90度的美国新墨西哥州的时间是2日下午5点（17点），此时位于东经116度的北京的时间是几时？略8天球坐标的基本假设是什么？其研究对象是什么？假想太阳和和恒星绕地球运动！研究天体的视位置和视运动。将地理坐标系扩展为半径为无穷大的球系（体）9何为黄道？黄极？太阳的视运动轨线为黄道； 用赤经和赤纬 过地心的黄道法线为黄极（黄北极，黄南极）*10何为黄赤交角？它等于几度？黄道面与赤道面的交角（黄赤交角）为2302621.42”;11在天球坐标里是如何确定地平面的？如以观察者为中心，上下线交天球于天顶和天底；垂直该线且过观察者的平面为地平面（因人的位置而异）12 白道和黄道的交角是几度？月亮绕地球的轨线为白道，与黄道交角50913 产生潮汐的原因是什么？地球的月垂点离月球近，所受月球的引力大于地球的平均值，其差值产生了指向月球的引潮力（涨潮）；而地球的反垂点所受月球的引力小于地球的平均值，其差值产生了背向月球的引潮力（也是涨潮）14潮汐摩擦对海洋对流起什么作用？潮汐与潮流与海底、海岸的摩擦（潮汐摩擦）所产生的热是海洋对流的重要能源之一15何为太阳的回归运动？太阳相对于天赤道的上下往复运动，称为太阳的回归运动；所能到达的南北界限为南北回归线。论述题*为什么说地球是人类的唯一家园？ （2-6）第五部分1地球有几种基本运动，那几种？14。2地球穿越银道面运动的平均周期大概是几年？ 6700万; 3 地球随太阳绕银心运动的周期大概为几年？2.9亿;*4 产生地球章动的物理原因是什么？其平均周期是多少？ 地轴晃动，18.61年; *5 产生地球浮动的物理原因是什么？行星摄动*6 地球近日点的进动周期是多少年？2.19万 ; *7米兰科维奇的轨道三参数是什么？ 轨道偏心率、岁差、黄赤交角；*8 地球轨道偏心率的平均周期是多少？ 9.5万，40万；*9 产生岁差的物理原因是什么？其平均周期是多少？地轴发生进动，2.55万； *10 黄赤交角变化的平均周期是多少？4万；11地球昼夜长短、四季变化和气候带的形成是有地球的何种运动所决定的？地球公转；12地球自转速率变化有几种形式？ 长期减慢、地质时期变化、周期变化和不规则变化;13 地球自转对地球生物起什么作用？ 日夜变化（温度、气压、降水、山谷风、海陆风）是光合作用（光反应和暗反应的循环）制造有机物以及人类、动物形成生活习惯（生物钟）的决定性条件； 论述题请谈谈你对地球基本运动的认识。（1-12）第六部分1、被大气吸收的短波辐射占太阳辐射的百分之几？19%2、 被地球下垫面吸收的短波辐射占太阳辐射的百分之几？71%3、 *按温度随高度的变化分，大气的垂直结构可分为几层？其温度分布各有什么特点？大气由对流层（8-18km,随纬度而异；1%的厚度占75%的质量；垂直温度梯度-0.65oC/100m; 温度随高度的增加而减小）、平流层（对流层顶-50km,由于臭氧的吸热，温度随高度的增加而上升,-83oC-3oC）、中层（50-80km, 温度随高度迅速减小，-3113oC;没有水汽，没有云层）、热层（分子氧和原子氧几乎吸收了全部0.17微米的紫外线、分之少无法热传递，温度迅速随高度增加；-113-+1000K；没有明显顶部，上界为250-500km）和外层（热层顶以上、与星际空间过度地带；4、 *对流层大气的特征时间尺度是多少？1个月。5、 *何谓温室效应？ 阳光下的玻璃房，玻璃房里的物体也辐射能量，但由于温度比太阳低许多，故不是辐射能量较高的可见光，而是能量较低的红外线（辐射）。但红外线不易通过玻璃，6、 *温室气体的必备条件是什么？ 一是对短波辐射透明，以保证地表面在白天吸热；二是对某些长波辐射具有强烈的吸收作用（增温），从而使地球晚上对太空的长波辐射能量的总量减少（地球辐射净收入增加）。晚上不会太冷。7、 *大气里常见的温室气体有哪些？ 常见的温室气体：CO2,水汽H2O,CO, CH4,O3。8、 天文辐射的时空特点有那些？ 天文辐射的特点：空间上：热量分布不均匀，赤道多，极地少；气温随纬度而异，气候带； 时间上：冬小夏大，四季气候9、 *工业前大气里的CO2含量是多少？1970和1993年各又是多少？ 280、325、 357ppm;10、 *平流层臭氧的主要作用有那些？ 1保护人类免受紫外线辐射；2由于是平流层的主要热源，因此决定了平流层的温度结构，从而对大气环流和地球气候起着重要的作用。11、 *为什么平流层的臭氧层很薄？ 臭氧层：20-30km大气里的臭氧浓度最大（太高，紫外线强，几乎全分解为氧原子，没有氧分之；太低，紫外线弱，几乎不分解出氧原子）12、 *南极臭氧洞有什么特点？ 南极臭氧洞：时间上的洞：每年9-10月南极上空大气的臭氧含量急剧下降，形成时间的谷；空间上：一般随纬度增加臭氧增加，但到了南极环极涡旋外达到极大值，而后进入环极涡旋后，总量急剧下降；390-420降到210-290ppm(1979