2025年大学《大气科学》专业题库- 大气电荷分布特性分析

2025年大学《大气科学》专业题库——大气电荷分布特性分析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.下列哪一项不是大气电离的主要机制？A.宇宙射线B.放射性物质衰变C.大气化学反应D.光电效应2.大气电导率主要受以下哪一项因素影响最大？A.大气温度B.大气密度C.大气成分D.地球磁场3.电离层的主要电离源是？A.地面无线电波B.宇宙射线C.太阳辐射D.大气闪电4.大气电场的方向通常是指？A.从高电势区指向低电势区B.从低电势区指向高电势区C.垂直于地面D.平行于地面5.下列哪一项不是大气电荷的测量方法？A.电离层垂直探测B.火箭探测C.卫星探测D.地面电场仪6.极光现象主要发生在？A.赤道地区B.中纬度地区C.极区D.低纬度地区7.大气电场的日变化通常表现为？A.白天增强，夜晚减弱B.白天减弱，夜晚增强C.全天保持不变D.白天和夜晚均增强8.大气电导率随高度变化的趋势是？A.自下而上逐渐增大B.自下而上逐渐减小C.在一定高度保持不变D.呈波动变化9.地球磁场对大气电荷分布的影响主要体现在？A.使大气电荷分布均匀化B.使大气电荷分布极化C.对大气电荷分布没有影响D.改变大气电场的方向10.下列哪一项不是大气电荷的应用？A.极光现象的解释B.雷电的形成与预报C.大气电磁波传播的影响D.大气污染监测二、填空题1.大气电离是指______的过程，使中性大气分子或原子变成带电粒子。2.大气电导率是指______的比值，表示大气导电能力的强弱。3.电离层是地球大气层中一个电离度较高的区域，其主要分布在______千米以上。4.大气电场的形成主要是由大气中的______和______共同作用的结果。5.大气电荷的测量方法主要包括______、______和______等。6.极光现象是大气中的______与地球磁场相互作用产生的发光现象。7.大气电场的日变化通常表现为______增强，夜晚______减弱。8.大气电导率随高度变化的趋势是自下而上逐渐______。9.地球磁场可以束缚来自太阳的______，从而影响大气电荷的分布。10.大气电荷的研究对于______、______等领域具有重要意义。三、简答题1.简述大气电离的主要机制。2.简述大气电场的形成原因。3.简述影响大气电荷分布的主要因素。4.简述大气电荷在雷电形成中的作用。四、计算题假设在某一高度上，大气电场强度为100伏/米，大气电导率为0.01西门子/米，求该高度上大气电流密度的大小。五、论述题论述太阳活动对大气电荷分布的影响。试卷答案一、选择题1.C2.C3.C4.A5.D6.C7.A8.A9.B10.D二、填空题1.电离2.电荷量通电能力3.604.正电荷负电荷5.电离层垂直探测火箭探测卫星探测6.高能带电粒子7.白天电场8.增大9.高能带电粒子10.极光现象雷电的形成与预报三、简答题1.解析思路：大气电离是指中性大气分子或原子在外界能量作用下失去或获得电子，变成带电粒子（正离子或负离子）的过程。主要机制包括：宇宙射线的高能粒子轰击大气分子，使其电离；太阳辐射（尤其是紫外线）照射大气分子，使其电离；放射性物质衰变释放的射线照射大气分子，使其电离；大气中的光电效应，即分子吸收光子后电离。2.解析思路：大气电场的形成主要是由大气中的正负电荷分布不均匀造成的。地球本身带负电，而大气中存在各种电离过程和电荷输送过程，导致不同高度和不同区域的正负电荷分布不均匀，从而形成了大气电场。通常情况下，电场方向是从高空指向地面，因为高空电子密度相对较低，而地面存在较多的正电荷。3.解析思路：影响大气电荷分布的主要因素包括：电离源强度（如太阳活动、宇宙射线强度）；大气成分（不同气体成分的电离能力不同）；大气状态（如温度、压力、湿度）；地球磁场；大气环流；地表特征等。4.解析思路：大气电荷在雷电形成中起着至关重要的作用。大气中的电荷分离和积累会导致云层内部以及云层与地面之间形成强大的电场，当电场强度超过空气的击穿场强时，就会发生空气的电离和击穿，形成雷电通道。大气电荷的分布和变化直接影响着雷电的发生位置、强度和频率。四、计算题解析思路：根据欧姆定律的微分形式，电流密度j等于电场强度E与电导率σ的乘积，即j=Eσ。将题目中给出的电场强度E=100伏/米和电导率σ=0.01西门子/米代入公式，即可求得电流密度j=100V/m×0.01S/m=1A/m²。五、论述题解析思路：太阳活动对大气电荷分布的影响主要体现在以下几个方面：首先，太阳活动（如太阳耀斑、日冕物质抛射）会释放大量的高能带电粒子，这些粒子会进入地球大气层，与大气分子碰撞电离，改变大气电离层的结构和电荷分布；其次，太阳辐射的强度和光谱成分也会随太阳活动而变化，影响大气中的各种电离过程和