2025年大学《行星科学》专业题库- 行星非球形到球体进化规律分析

2025年大学《行星科学》专业题库——行星非球形到球体进化规律分析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题干后的括号内）1.在忽略自转和外部扰动的情况下，一个流体天体在自身引力作用下达到的平衡形状最接近于？A.扁球体B.椭球体C.球体D.抛物面2.导致行星自转速度减慢的主要外部力矩来源是？A.太阳光压力B.其他行星的引力扰动C.月球的潮汐引力D.行星内部的放射性元素衰变热3.潮汐力使得被潮汐力显著作用的卫星（如月球）长期演化的最终状态通常是？A.自转周期与其公转周期相等且同方向B.自转周期与其公转周期相等但方向相反C.自转周期远小于其公转周期D.自转轴指向固定不变的天空方向4.行星冷却收缩对其形状的影响主要是？A.导致行星快速变成理想的球体B.使行星赤道部分相对膨胀，极区相对收缩（加剧扁率）C.对行星形状影响很小，主要影响密度分布D.使行星形状变得更不规则5.比较地球和木星，木星自转速度更快但扁率也更大，主要原因可能是？A.木星质量远大于地球B.木星内部粘度更低，更容易变形C.木星接受到的太阳光压更大D.木星形成时期初始角动量更大6.行星科学中用于描述天体形状偏离球体程度的重要参数是？A.自转周期B.离心率C.扁率D.压力7.潮汐加热在行星科学中主要与哪些现象相关？A.行星内部熔融B.行星自转速度变化C.行星轨道参数变化D.以上都是8.如果一个天体的自转速度非常快，那么在自身引力作用下，其赤道部分会？A.收缩B.膨胀C.形成环状结构D.保持不变9.地球的自转轴指向相对星空缓慢地进动，主要驱动因素是？A.月球的潮汐力B.太阳的潮汐力C.地球内部质量的不均匀分布D.地球自转速度的变化10.通过精确测量卫星轨道摄动或引力异常数据，科学家可以推断出？A.行星表面的地形特征B.行星内部的质量分布和结构C.行星的大气成分D.行星的年龄二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.一个正在缓慢自转的流体天体，在自身引力作用下，最终会趋向于一个旋转的______体形状。2.潮汐力是由天体之间________引力差异产生的。3.行星因自转而产生的离心力，在赤道处最大，会导致行星在引力作用下呈现出微小的_______状。4.行星从形成初期的不规则块体演化为近球形，是一个漫长的________过程。5.月球的自转周期等于其公转周期，这种现象称为________。6.地球目前flattening（扁率）值非常小，主要原因之一是存在一个巨大的________，其对自转的阻力很大。7.行星内部的粘塑性使得它能够在外力作用下发生________，从而调整其形状。8.潮汐力不仅可以改变天体的自转状态，还可以通过________作用导致天体内部产生热量。9.通过测量地球的扁率，可以反推地球内部________分布的信息。10.行星科学中，描述天体形状的扁率（f）定义为赤道半径与极半径之差除以赤道半径的________。三、简答题（每小题5分，共15分）1.简述潮汐力是如何导致卫星实现潮汐锁定的。2.为什么木星的扁率比地球大得多？3.行星冷却过程对其形状演化的主要影响是什么？四、论述题（共25分）分析影响行星从非球形向球体状态演化的主要因素，并讨论这些因素之间可能存在的相互作用。以地球和木星为例，比较它们在形状演化上的主要差异及其原因。试卷答案一、选择题1.C2.C3.A4.B5.B6.C7.D8.B9.A10.B二、填空题1.扁2.万有3.扁4.演化/进化5.潮汐锁定6.地球自转轴/地轴7.流变/变形8.潮汐摩擦9.密度10.比三、简答题1.答案：潮汐力导致卫星上出现引力和自转产生的离心力不平衡，形成高潮。高潮会随着卫星自转而移动，对卫星上的物质产生摩擦力，这个摩擦力会消耗卫星的部分自转能量，使自转速度变慢。当卫星自转速度慢到一定程度，使得引力产生的形变（高潮）正好能“拖住”自转，即自转周期等于其围绕中心天体公转的周期时，潮汐力做的功为零，卫星进入潮汐锁定状态。解析思路：考察对潮汐锁定机制基本原理的理解。需要说明潮汐力产生形变和高潮，高潮移动产生摩擦力，摩擦力消耗自转能量，使自转减速，最终达到自转周期等于公转周期的平衡状态。2.答案：木星质量远大于地球，其强大的引力场使得潮汐力效应更显著。同时，木星内部物质在高压下可能具有比地球更低的粘度（或更高的流动性），使得它更容易在外部潮汐力作用下发生形变，从而产生更大的扁率。此外，木星形成时可能获得了更大的角动量，也对其快速自转和扁率有关。解析思路：考察对不同天体形状差异原因的分析。需要结合质量、内部性质（粘度）、形成时的角动量等因素进行对比分析。3.答案：行星冷却过程中，内部的热量逐渐散失，物质密度增大并向内收缩。这种收缩通常是不均匀的，会进一步改变行星的形状。对于快速自转的行星，冷却收缩主要导致赤道部分相对膨胀，极区相对收缩，从而加剧扁率。随着冷却和收缩的进行，行星整体趋向于更紧密、更接近球体的状态。解析思路：考察对行星冷却收缩对形状影响的理解。需要说明冷却导致物质收缩和密度变化，以及这种变化如何影响行星的赤道和极半径，进而影响扁率。四、论述题答案：影响行星从非球形向球体状态演化的主要因素包括：初始形成时的角动量（决定自转速度）、质量大小、内部物质组成与状态（决定密度和流变性）、以及外部引力相互作用（主要是潮汐力）。这些因素之间存在复杂的相互作用。例如，初始角动量大导致行星自转快，产生更大的离心力，初始扁率就高；大的质量使得行星引力强，更容易被其他天体潮汐作用影响，但同时也意味着其内部更致密，刚性强。潮汐力是外部驱动力，它不仅作用于自转快的行星，使其自转减速、扁率调整，还能通过潮汐摩擦加热行星内部，加速其冷却和内部物质重排。行星的内部流变性决定了它在潮汐力和自身引力作用下的变形能力，流变性强则更容易变形调整形状。以地球和木星为例，地球质量小于木星，初始扁率小，且存在巨大的地核，其对自转有较强的阻力，使得地球自转减速较快，目前扁率很小（约1/298）。木星质量巨大，初始角动量也大，自转速度快，产生的离心力大，初始扁率就很高（约1/150）。同时，木星内部物质在高压下可能粘度较低，更容易变形，这使得潮汐力对其形状的持续调整效果更明显，维持了较大的扁率。此外，木星强大的引力场使其成为太阳系中主要的潮汐力作用者，也对其卫星和行星际尘埃产生显著影响，进一步体现了这些因素在行星演化中的复杂作用。地球由于质量相对较小，受到的潮汐力影响相对木星较弱，且内部结构（特别是地核）对其自转和形状的调整起着关键作用。解析思路：考察对行星形状演化驱动因素及其相互作用的全面理解和综合分析能力。需要