第 一 題
下表列出太陽系部分天體的性質,問號表示不確定。 [此處應為題目中的表格數據,包含天體:金星、地球、月球、火星、A、B、鬩神星,以及性質:平均距日(地球=1)、表面平均溫度(°C)、半徑(地球=1)、外觀顏色、平均密度(g/cm³)、表面大氣壓(地球=1)、表面磁場]
小題 (一)
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分析此題需掌握太陽系天體的分類特徵與物理量變化趨勢。首先觀察「平均距日」以界定天體在太陽系中的空間位置(如主帶、巨行星區或柯伊伯帶);接著比較「平均密度」與「半徑」來區分天體的結構組成(類地行星大於3g/cm³、氣體巨行星約1g/cm³、冰岩矮行星約2g/cm³);最後輔以「大氣壓」與「磁場」等特殊性質進行對照確認。
小題 (二)
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本題測驗人類太空探索的歷史與現況。考生需回想目前為止,人類成功執行過『樣本返回任務 (Sample Return Mission)』的天體有哪些,並與題目提供的天體清單(金星、月球、火星、鬩神星等)進行比對。
小題 (三)
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面對此類行星性質推測題,首先需建立「地球基準(Earth=1)」的量感:地球半徑約6400公里,類地行星密度約4~5.5 g/cm³。推測C(火星半徑)時,利用基礎天文常識(火星約為地球一半大)進行比例換算;推測D(未知天體B密度)時,需利用表格隱含的距離排序,判斷其是否跨越「凍結線(Frost line)」,若為類木行星或外太陽系天體,因成分以氣體或冰為主,密度應顯著較低。
小題 (四)
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看到此題,應先聯想『我們為何能看到天體的顏色』,其本質是太陽光被天體反射後的殘留光譜。接著根據天體是否有『濃厚大氣層』進行分類:有厚大氣的天體(如金星、地球)顏色主要受大氣成分、瑞利散射或雲層(如水、硫酸)影響;無或稀薄大氣的天體(如火星、月球、鬩神星)則直接反映表面岩石、礦物或冰層(如氧化鐵、玄武岩、甲烷冰)的化學成分與反照率。
小題 (五)
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考生看到此題應立刻聯想到影響行星表面溫度的兩大關鍵物理因素:大氣層的有無(溫室效應與熱量傳輸)與自轉週期長短(日照持續時間)。在解答時,應採取對比的方式,條列說明地球與月球在這兩項特性的差異如何導致溫度的截然不同。
小題 (六)
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看到金星的高溫與高壓,應立刻聯想到「大氣成分」與「演化歷史」的差異。高溫需用「失控溫室效應(Runaway Greenhouse Effect)」及二氧化碳的紅外線吸收特性來解釋;高壓則需從大氣總質量龐大、缺乏液態水與板塊運動導致碳循環中斷的角度進行論述。
小題 (七)
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看到地球磁場機制,應立即聯想到主流的「發電機理論」(外核液態鐵鎳對流結合地球自轉科氏力)。而在探討對生命發展的影響時,重點在於將地磁視為「防護罩」,論述其如何阻擋太陽風、防止大氣層剝離,並保護生物免受致命輻射傷害。