普考申論題
105年
[天文] 天文學概要
第 三 題
📖 題組：
科學家認為，在太陽系形成初期，行星的大氣成分應該大致相同，與原始太陽星雲一樣，主要成分為氫、氦、氧、二氧化碳、水、甲烷（CH4）、氨（NH3）等。數十億年過去，各自發展出獨有的大氣。下表為水星、金星、地球、火星四顆類地行星的資料。 軌道半徑（AU） 公轉週期（天） 半徑（km） 質量 大氣壓力（atm） 大氣成分 水星 0.4 88 2440 0.055 近於無 金星 0.7 224 6052 0.82 90 CO2(97%) 地球 1.0 365 6378 1.0 1 N2、O2 火星 1.5 687 3397 0.11 0.007 CO2(95%)
科學家認為，在太陽系形成初期，行星的大氣成分應該大致相同，與原始太陽星雲一樣，主要成分為氫、氦、氧、二氧化碳、水、甲烷（CH4）、氨（NH3）等。數十億年過去，各自發展出獨有的大氣。下表為水星、金星、地球、火星四顆類地行星的資料。 軌道半徑（AU） 公轉週期（天） 半徑（km） 質量 大氣壓力（atm） 大氣成分 水星 0.4 88 2440 0.055 近於無 金星 0.7 224 6052 0.82 90 CO2(97%) 地球 1.0 365 6378 1.0 1 N2、O2 火星 1.5 687 3397 0.11 0.007 CO2(95%)
分別說明為何水星幾乎沒有大氣？火星的大氣也十分稀薄？（5 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
考生看到此題應立刻聯想到行星大氣保留的物理條件：氣體分子的熱運動速率（與距離太陽的遠近及溫度相關）與行星的脫離速度（與行星質量、半徑的重力條件相關）之間的抗衡。同時，也需考慮觀測環境中太陽風剝離效應與磁場保護（行星內部狀態）的干擾。
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AI 詳解
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【破題】行星大氣的保留與否，核心取決於氣體分子的熱運動速率是否遠低於行星的脫離速度，以及是否具備抵禦太陽風剝離的全球磁場條件。 【論述】 一、物理模型與符號定義
▼ 還有更多解析內容
行星大氣保留機制
💡 大氣保留取決於行星重力(脫離速度)與氣體熱運動及太陽風剝離。
🔗 類地行星大氣散逸因果鏈
- 1 內在束縛力不足 — 質量小導致重力與脫離速度低，難以束縛氣體。
- 2 外在激發力過強 — 距日近導致高溫，氣體分子動能大，易熱散逸。
- 3 防禦層缺失剝離 — 核心冷卻無磁場，大氣受太陽風直接衝擊與離子濺射。
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🔄 延伸學習：延伸學習：以此模型進一步比較金星與地球的溫室效應差異。
