2025年大学《行星科学》专业题库- 行星间相互作用与碰撞事件

2025年大学《行星科学》专业题库——行星间相互作用与碰撞事件考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填入括号内。）1.下列哪一项不是行星间引力相互作用的主要表现形式？A.潮汐力B.轨道共振C.行星轨道进动D.星子散射2.当一个天体接近大质量行星时，受到的引力作用导致其自转速度显著加快，这种效应最可能是由什么引起的？A.轨道共振B.潮汐锁C.引力摄动D.YORP效应3.以下哪种类型的碰撞事件最有可能导致形成具有平坦形态和中央峰的撞击坑？A.低速正面碰撞B.高速斜向碰撞C.低速斜向碰撞D.高速正面碰撞4.根据大碰撞假说，地球的月球主要是由哪两种天体碰撞产生的？A.一个行星和一颗大型星子B.两个同等大小的原行星C.一个巨行星和一颗小型星子D.地球的一部分被抛出5.行星系统形成早期，大量的星子相互碰撞，这个过程对行星的形成起到了什么关键作用？A.清空了原始星云B.导致了行星的轨道迁移C.提供了物质积累的主要途径D.使行星形成了浓厚的大气层6.柯伊伯带天体与海王星发生轨道共振的主要方式是？A.3:2共振B.2:1共振C.1:1共振D.4:3共振7.潮汐力不仅影响卫星，也能显著改变行星的形状，例如地球的？A.地球同步卫星B.月球C.潮汐摩擦D.行星环8.以下哪个现象不是大型碰撞事件的潜在后果？A.行星成分的混合B.行星内部热量显著增加C.行星轨道发生剧烈改变D.行星表面形成巨大的撞击坑链9.解释“洛希极限”时，需要考虑的主要物理量是？A.天体的质量B.天体的密度C.引力场强度D.天体的自转速度10.在行星科学中，研究行星间相互作用与碰撞事件的主要目的是？A.确定行星的精确尺寸B.解释行星的起源和演化历史C.预测未来可能发生的近地天体撞击D.评估行星资源的开发潜力二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填入横线上。）1.行星对其卫星施加的引力，由于距离变化会产生______效应，可能导致卫星的______。2.当两个天体围绕共同质心运动时，如果其中一个天体相对于质心的角速度大于自转角速度，其自转可能会被逐渐______。3.撞击坑的形态可以反映碰撞发生时的______和______。4.木星的引力对柯伊伯带天体产生______效应，阻止了大量天体进入内太阳系。5.位于太阳系最外层，由大量冰质和岩石碎块组成的盘状区域称为______。6.行星系统形成过程中，通过不断______和碰撞，从小颗粒生长到行星规模的天体。7.某些小行星表面出现的“亮斑”被认为是物质被______效应加热喷射形成的。三、名词解释（每题3分，共12分。请给出简洁、准确的定义。）1.轨道共振2.撞击坑中央峰3.星子4.YORP效应四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述潮汐力对卫星可能产生的两种主要影响。2.与小型星子碰撞相比，大型行星碰撞可能产生哪些不同的后果？3.解释什么是“清空作用”在行星系统演化中的意义。4.简述大碰撞假说解释地球-月球系统形成的关键点。五、论述题（10分。请结合具体实例或理论，深入探讨一个相关主题。）试述行星间引力相互作用（特别是轨道共振和引力摄动）在行星系统清空和天体轨道演化中的作用与机制。试卷答案一、选择题1.D2.B3.A4.A5.C6.A7.C8.D9.B10.B二、填空题1.潮汐慢化2.停滞3.能量动量4.阻挡5.奥尔特云6.碰撞增长7.YORP（园洲共振光加热）三、名词解释1.轨道共振：两个或多个天体在轨道运动中，其公转周期之间存在简单的整数比关系，导致它们在轨道上的某些位置频繁排列成特定几何形状（如成直线或角度），从而产生周期性的引力相互作用。2.撞击坑中央峰：大型撞击事件形成的撞击坑底部中央向上隆起的山脉结构，通常由撞击产生的反弹物质堆积而成。3.星子：在行星系统形成早期，存在于原始星云中，由冰、岩石和尘埃颗粒聚集而成的小型天体，是行星形成的主要物质单元。4.YORP效应：由阳光（或其他电磁辐射）照射导致天体自转速度发生变化的效应，特别是对小型、疏松的天体，光压不均匀分布可产生力矩使其加速自转或改变自转方向。四、简答题1.潮汐力对卫星可能产生的两种主要影响是：一是导致卫星被引力拉长，产生潮汐变形；二是如果卫星与行星的距离适中，潮汐力会逐渐耗散卫星和行星的旋转能量，使卫星的自转速度趋于与公转速度同步，即潮汐锁定。同时，潮汐摩擦也会使行星自转速度减慢。2.大型行星碰撞与小型星子碰撞的后果不同之处在于：大型行星碰撞释放的能量和动量巨大，足以彻底改变行星的形状（如形成大型撞击坑、中央峰），可能彻底摧毁一个行星或导致两者合并，并深刻改变行星的成分、内部结构和轨道；而小型星子碰撞能量较低，通常形成相对较小的撞击坑，主要改变行星表面的成分和地貌，对行星整体结构和轨道影响较小。3.清空作用在行星系统演化中的意义是指：在行星形成早期，行星（特别是巨行星）通过引力吸引和引力散射（如通过轨道共振或直接碰撞）清除其轨道附近的大部分星子和其他天体，形成相对空旷的轨道区域（如类地行星带、柯伊伯带、奥尔特云的维持），从而稳定了自身的轨道，并为后续天体的运行创造了空间。4.大碰撞假说解释地球-月球系统形成的关键点包括：早期地球与一个火星大小的原行星（称为“忒伊亚”）在地球轨道附近发生了一次大规模的斜向碰撞；碰撞过程将大量物质抛入地球轨道，这些碎片最终吸积形成了月球；碰撞也极大地改变了地球的组成和轨道，使地球获得当前的水分和角动量。五、论述题行星间引力相互作用，特别是轨道共振和引力摄动，在行星系统清空和天体轨道演化中扮演着至关重要的角色。轨道共振是指两个天体公转周期存在简单整数比关系时，它们在轨道特定位置会周期性地排列成特定几何配置，从而产生增强或减弱的引力效应。例如，木星对其轨道内侧的柯伊伯带天体施加的引力作用，使得许多天体陷入2:1轨道共振（其公转周期是木星的2倍），导致它们被限制在特定半径范围内，无法向内迁移并与内行星相撞，从而有效地“清空”了该区域。引力摄动则是指天体之间普遍存在的相互引力干扰，即使没有严格的共振关系，天体也会相互改变对方的轨道参数。长期累积的引力摄动是行星轨道演化、迁移和散射的主要原因。例如，木星的引力扰动改变了大量内部小行星的轨道，将一些送入内太阳系与地