高考申論題
108年
[天文] 太陽系
第 一 題
📖 題組:
太陽系行星可以分成「類地行星」與「類木行星」。試問:
太陽系行星可以分成「類地行星」與「類木行星」。試問:
📝 此題為申論題,共 5 小題
小題 (一)
列出那些行星屬於類地行星,並依照體積大小,由大至小排列。(5 分)
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考生應先回想太陽系八大行星的分類,區分出位於內太陽系的四顆岩石行星(類地行星)。接著提取各行星的物理特性(半徑/體積)記憶,確認地球為最大,金星次之(兩者體積相近),火星大約為地球的一半,水星為最小,最後依序條列作答即可。
小題 (二)
類木行星又分成氣態為主或冰體為主兩種。那幾個行星以氣態為主?那幾個以冰體為主?說明造成這種差別的主要原因。(15 分)
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作答此題需先將類木行星(木星、土星、天王星、海王星)依據成分準確對應至「氣態」與「冰體」兩類。解釋原因時,務必引用「核心吸積模型」與「雪線(Frost Line)」假說,點出「物質密度」與「原行星盤氣體耗散時間差」是造成兩者最終質量與成分差異的核心物理機制。
小題 (三)
海王星軌道以外的古伯帶天體(Kuiper belt objects)屬於氣態還是冰體天體?(5 分)
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考生看到此題應先聯想太陽系的「溫度梯度」與「雪線(Frost line)」概念。古伯帶位於海王星外,距離太陽極遠且溫度極低,輕元素無法以氣態大量維持,且這些天體質量較小不足以吸積氫氦氣體,因此必然是冰與岩石組成的冰體天體。
小題 (四)
列出一項曾經探測古伯帶天體的太空任務的名稱,並舉出其中一項重要的科學發現。(5 分)
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看到此題應立即聯想人類歷史上首個直接飛掠古伯帶天體的探測任務——NASA的「新視野號」(New Horizons)。作答時,先明確寫出任務名稱,接著從其探測目標(冥王星或阿羅科斯 Arrokoth)中挑選一項最具代表性的地質特徵或對太陽系早期動力學模型有貢獻的發現進行條列說明。
小題 (五)
木星、金星與地球都有大氣層,這些大氣層的主要化學成分各為何?(5 分)
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看到本題應聯想行星形成機制與大氣演化路徑的差異。木星因質量大且距離太陽較遠,保留了星雲早期的原始大氣;而金星與地球則經歷了內部除氣作用及不同演化歷程(如失控溫室效應或生物圈作用),形成了次生大氣。