ACT科学:地球与空间科学

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例子问题

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例子问题1:如何在地球科学和空间科学中找到相互冲突的观点

自20世纪初以来,地球大气温度一直在稳步上升,导致了一种被称为“全球变暖”的现象。虽然稳定的温度变化已被充分记录,但全球变暖的原因仍然存在争议。

科学家1

科学家1认为,“外力”是过去一个世纪气温升高的原因。“外力”可以指导数千年的温度变化。外力的一个例子是地球绕太阳轨道的变化。地球的轨道周期持续26000年,导致了总体的变暖和变冷趋势。

科学家2

科学家2认为,全球变暖是人为造成的现象,原因是二氧化碳或甲烷等温室气体的增加。温室气体具有自然变暖效应,然而,大气中温室气体数量的增加会增强这种效应。自1750年以来,二氧化碳的浓度增加了36%,而大气中甲烷的含量增加了148%。

总结科学家理论之间的差异。

可能的答案:

科学家1认为全球变暖是自然现象,而科学家2认为是人类造成的。

科学家1相信全球变冷周期将很快发生,而科学家2则不这么认为。

科学家1认为全球变暖没有危害,而科学家2认为全球变暖将是灾难性的。

科学家1不相信全球气温有显著变化,而科学家2相信。

正确答案:

科学家1认为全球变暖是自然现象,而科学家2认为是人类造成的。

解释

两位科学家都承认全球变暖是在过去的一个世纪里发生的,然而,科学家1认为全球变暖是地球轨道变化的自然组成部分,而科学家2认为人类对温度的升高有贡献。

例子问题1:如何在地球科学和空间科学中找到相互冲突的观点

自20世纪初以来,地球大气温度一直在稳步上升,导致了一种被称为“全球变暖”的现象。虽然稳定的温度变化已被充分记录,但全球变暖的原因仍然存在争议。

科学家1

科学家1认为,“外力”是过去一个世纪气温升高的原因。“外力”可以指导数千年的温度变化。外力的一个例子是地球绕太阳轨道的变化。地球的轨道周期持续26000年,导致了总体的变暖和变冷趋势。

科学家2

科学家2认为,全球变暖是人为造成的现象,原因是二氧化碳或甲烷等温室气体的增加。温室气体具有自然变暖效应,然而,大气中温室气体数量的增加会增强这种效应。自1750年以来,二氧化碳的浓度增加了36%,而大气中甲烷的含量增加了148%。

有什么数据可以支持科学家1号的理论?

可能的答案:

地球轨道变化图

这张图表描绘了过去5万年中每100年的平均大气温度

这张图表描述了上个世纪每年的平均气温

每年6月21日某一特定地点白昼分钟数的图表

正确答案:

这张图表描绘了过去5万年中每100年的平均大气温度

解释

由于轨道变化非常缓慢(数千年),因此有必要比较很长一段时间内的平均温度变化。描述轨道变化的图表可能很有趣,但是,它对气候变化没有信息。

例子问题1:地球与空间科学

自20世纪初以来,地球大气温度一直在稳步上升,导致了一种被称为“全球变暖”的现象。虽然稳定的温度变化已被充分记录,但全球变暖的原因仍然存在争议。

科学家1

科学家1认为,“外力”是过去一个世纪气温升高的原因。“外力”可以指导数千年的温度变化。外力的一个例子是地球绕太阳轨道的变化。地球的轨道周期持续26000年,导致了总体的变暖和变冷趋势。

科学家2

科学家2认为,全球变暖是人为造成的现象,原因是二氧化碳或甲烷等温室气体的增加。温室气体具有自然变暖效应,然而,大气中温室气体数量的增加会增强这种效应。自1750年以来,二氧化碳的浓度增加了36%,而大气中甲烷的含量增加了148%。

假设科学家1和科学家2都是正确的。在接下来的两万年里,温度会发生怎样的变化?

可能的答案:

平均大气温度将继续以恒定的速度上升。

夏天的温度会更热,而冬天的温度会更低。

大气温度会升高,然而,升高的速度会随着地球轨道的变化而变化。

大气平均温度会周期性地升高和降低。

正确答案:

大气温度会升高,然而,升高的速度会随着地球轨道的变化而变化。

解释

温度继续升高,但升高的速度与地球轨道的变化相关,这表明两位科学家都是正确的。温度的不断升高表明科学家2是正确的,而温度的升高和下降表明科学家1是正确的。

例子问题1:地球与空间科学

根据大爆炸理论,宇宙大约有138亿年的历史,所有的物质和能量都曾被压缩成一个微小的点。然后这个点向四面八方迅速膨胀。这种膨胀一直持续到今天,尽管它已经显著减速,这使得物质冷却到可以形成稳定原子成分的状态。大爆炸理论提出,我们的宇宙在年龄上是有限的,由于没有东西可以比光速更快,所以存在一个宇宙视界这是自宇宙大爆炸以来光或能量所能传播的最大距离。然而,由于宇宙仍在膨胀,从我们的有利位置可见的空间区域并不在彼此的宇宙学视界内。例如,如果A星系距离我们100亿光年,B星系距离我们100亿光年,方向相反,那么它们之间的总距离为200亿光年。宇宙存在的时间只够光、能量或信息在它们之间传播138亿光年;因此,这两个星系之间不可能有任何接触。然而,即使是这些相隔甚远的空间区域也被观察到是极其相似的——尽管它们彼此相距如此之远,但它们具有非常相似的特征和性质。因此,问题是,是什么导致了在宇宙中观察到的这种明显的同质性。如果物质迅速向外膨胀,为什么宇宙在每个方向上都有如此统一的外观?如果大爆炸理论是正确的,有一些解释地平线上的问题是必要的。

科学家1

在目前的宇宙状态中,存在着其他宇宙视界之外的区域,因此不可能受到它们的影响。但情况并非总是如此。在大爆炸发生后的某一时刻,宇宙中的所有物质都经历了一段指数级膨胀时期,这段时期被称为通货膨胀在此之前,美国的经济扩张速度回落到一个更稳定的水平。这种暴胀导致宇宙的所有区域都具有相同的特征,尽管它们在现代状态下无法以任何方式相互影响。

科学家2

虽然有足够的证据表明大爆炸发生过,但视界问题和平坦度问题表明,大爆炸并不是宇宙起源的全部。视界问题是可以解决的,如果我们不把大爆炸看作是“一切的开始”,而是规定大爆炸之后看到的膨胀在大爆炸发生之前已经发生了一段时间。这标志着大爆炸是一种“因果视界”,它不允许我们直接观察之前任何时期的证据。如果我们假设宇宙是循环的,那么宇宙的同质性就被解释为连续的膨胀和压缩循环的结果,这自然会导致宇宙具有统一的特征。

如果科学家1的理论是正确的,下面哪一个问题是值得科学家进一步研究的?

可能的答案:

是什么直接导致了大爆炸后向外膨胀速率的波动?

所有的空间区域是如何变得同质的?

宇宙中的所有物质和能量是如何被压缩成一个点的呢?

信息有可能以比光速更快的速度传播吗?

有没有可能开发出一种方法来收集大爆炸前膨胀时期的信息?

正确答案:

是什么直接导致了大爆炸后向外膨胀速率的波动?

解释

如果科学家1号的理论是正确的,那就意味着在大爆炸之后有一段快速膨胀的时期。这一假设自然而然地引出了一个问题:“是什么导致了大爆炸后直接向外膨胀速率的波动?”

科学家1号的理论已经为宇宙的同质性提供了一个推理,并对大爆炸做出了解释。科学家的理论没有假设在大爆炸之前有一段时间的膨胀,也不要求信息的传播速度超过光速。

例子问题1:地球与空间科学

根据大爆炸理论,宇宙大约有138亿年的历史,所有的物质和能量都曾被压缩成一个微小的点。然后这个点向四面八方迅速膨胀。这种膨胀一直持续到今天,尽管它已经显著减速,这使得物质冷却到可以形成稳定原子成分的状态。大爆炸理论提出,我们的宇宙在年龄上是有限的,由于没有东西可以比光速更快,所以存在一个宇宙视界这是自宇宙大爆炸以来光或能量所能传播的最大距离。然而,由于宇宙仍在膨胀,从我们的有利位置可见的空间区域并不在彼此的宇宙学视界内。例如,如果A星系距离我们100亿光年,B星系距离我们100亿光年,方向相反,那么它们之间的总距离为200亿光年。宇宙存在的时间只够光、能量或信息在它们之间传播138亿光年;因此,这两个星系之间不可能有任何接触。然而,即使是这些相隔甚远的空间区域也被观察到是极其相似的——尽管它们彼此相距如此之远,但它们具有非常相似的特征和性质。因此,问题是,是什么导致了在宇宙中观察到的这种明显的同质性。如果物质迅速向外膨胀,为什么宇宙在每个方向上都有如此统一的外观?如果大爆炸理论是正确的,有一些解释地平线上的问题是必要的。

科学家1

在目前的宇宙状态中,存在着其他宇宙视界之外的区域,因此不可能受到它们的影响。但情况并非总是如此。在大爆炸发生后的某一时刻,宇宙中的所有物质都经历了一段指数级膨胀时期,这段时期被称为通货膨胀在此之前,美国的经济扩张速度回落到一个更稳定的水平。这种暴胀导致宇宙的所有区域都具有相同的特征,尽管它们在现代状态下无法以任何方式相互影响。

科学家2

虽然有足够的证据表明大爆炸发生过,但视界问题和平坦度问题表明,大爆炸并不是宇宙起源的全部。视界问题是可以解决的,如果我们不把大爆炸看作是“一切的开始”,而是规定大爆炸之后看到的膨胀在大爆炸发生之前已经发生了一段时间。这标志着大爆炸是一种“因果视界”,它不允许我们直接观察之前任何时期的证据。如果我们假设宇宙是循环的,那么宇宙的同质性就被解释为连续的膨胀和压缩循环的结果,这自然会导致宇宙具有统一的特征。

科学家1有什么理由批评科学家2的理论?

可能的答案:

它否定了没有科学解释的大爆炸理论

它并没有解释为什么在大爆炸之后不久会有一个快速扩张的通货膨胀期

它实际上并没有解决视界问题

它是无法检验的,因此超出了自然科学的范畴

它建立在一个过时的宇宙模型上

正确答案:

它是无法检验的,因此超出了自然科学的范畴

解释

科学家2号的理论依赖于大爆炸发生前的理论膨胀期,这从我们的有利位置是无法观测到的。由于无法设计出任何实验或仪器来证明或反驳这种理论化的循环膨胀,所以这个理论是不可检验的,而不可检验的理论则超出了自然科学的范畴。

所有其他答案选项要么歪曲了科学家2的理论,要么要求它解释理论中没有假设的特征。

例子问题1:地球与空间科学

根据大爆炸理论,宇宙大约有138亿年的历史,所有的物质和能量都曾被压缩成一个微小的点。然后这个点向四面八方迅速膨胀。这种膨胀一直持续到今天,尽管它已经显著减速,这使得物质冷却到可以形成稳定原子成分的状态。大爆炸理论提出,我们的宇宙在年龄上是有限的,由于没有东西可以比光速更快,所以存在一个宇宙视界这是自宇宙大爆炸以来光或能量所能传播的最大距离。然而,由于宇宙仍在膨胀,从我们的有利位置可见的空间区域并不在彼此的宇宙学视界内。例如,如果A星系距离我们100亿光年,B星系距离我们100亿光年,方向相反,那么它们之间的总距离为200亿光年。宇宙存在的时间只够光、能量或信息在它们之间传播138亿光年;因此,这两个星系之间不可能有任何接触。然而,即使是这些相隔甚远的空间区域也被观察到是极其相似的——尽管它们彼此相距如此之远,但它们具有非常相似的特征和性质。因此,问题是,是什么导致了在宇宙中观察到的这种明显的同质性。如果物质迅速向外膨胀,为什么宇宙在每个方向上都有如此统一的外观?如果大爆炸理论是正确的,有一些解释地平线上的问题是必要的。

科学家1

在目前的宇宙状态中,存在着其他宇宙视界之外的区域,因此不可能受到它们的影响。但情况并非总是如此。在大爆炸发生后的某一时刻,宇宙中的所有物质都经历了一段指数级膨胀时期,这段时期被称为通货膨胀在此之前,美国的经济扩张速度回落到一个更稳定的水平。这种暴胀导致宇宙的所有区域都具有相同的特征,尽管它们在现代状态下无法以任何方式相互影响。

科学家2

虽然有足够的证据表明大爆炸发生过,但视界问题和平坦度问题表明,大爆炸并不是宇宙起源的全部。视界问题是可以解决的,如果我们不把大爆炸看作是“一切的开始”,而是规定大爆炸之后看到的膨胀在大爆炸发生之前已经发生了一段时间。这标志着大爆炸是一种“因果视界”,它不允许我们直接观察之前任何时期的证据。如果我们假设宇宙是循环的,那么宇宙的同质性就被解释为连续的膨胀和压缩循环的结果,这自然会导致宇宙具有统一的特征。

以下哪一项如果成立,最能支持科学家2的说法?

可能的答案:

新的证据表明,宇宙大爆炸后不久,宇宙曾有过一段快速膨胀的时期。

新的证据对宇宙中遥远区域的同质性提出了质疑。

新的宇宙学证据表明,大爆炸之前就开始了一段膨胀时期。

在科学界,对宇宙循环理论的接受更为广泛。

科学家们确定,宇宙实际上比之前所说的要古老得多,这使得信息有更长的时间来传播很远的距离。

正确答案:

新的宇宙学证据表明,大爆炸之前就开始了一段膨胀时期。

解释

科学家2号的理论基于这样一种观点,即大爆炸之前有其他膨胀事件。支持这一观点的唯一答案选择是这样的:“新的宇宙学证据表明,在大爆炸之前就开始了一段膨胀时期。”

一个理论被广泛接受并不能提供支持它的证据。其他选项的答案并不支持科学家2的理论,在某些情况下还会破坏它。

问题941:行为科学

宇宙的起源一直是物理学家们争论不休的话题。在20世纪中叶,关于宇宙的起源有两种流行的模型。第一个模型被称为大爆炸理论,它认为宇宙是在大约140亿年前自发形成的。第二种模型被称为稳态理论,认为宇宙没有起点和终点,它一直在膨胀,而且密度恒定。

最初,大爆炸理论被物理学家和天文学家广泛忽视。事实上,“大爆炸”这个名字是由弗雷德·霍伊尔创造的,他是稳态理论的支持者,他用贬义的方式使用这个词。大爆炸理论认为,在物质(一种占据空间并拥有质量的物理物体)产生之前,宇宙均匀地充满了高能量密度和非常高的温度和压力。宇宙迅速膨胀和冷却导致了原子的产生。最初产生的原子比目前地球上发现的原子轻得多,其中最轻的是氢、氦和锂。在宇宙最初形成之后,它继续膨胀。大爆炸理论现在是宇宙起源的流行理论。

稳态理论认为,宇宙在时间和空间上没有起点和终点,但宇宙一直在膨胀。此外,稳态理论指出,新的恒星和星系取代旧的恒星和星系,宇宙的整体外观不会随着时间的推移而改变。

两种证据来源被用来支持或反驳所讨论的假设。第一个数据是原始气体云的存在,这是宇宙中含有比当前宇宙中发现的气体更轻的气体的口袋。第二个证据是其他星系也有“红移”现象。红移这个术语表明,当物体移动得更远时,它们发出的光会改变波长,看起来更红。

哪个模型表明宇宙的年龄更大?

可能的答案:

稳态理论

没有解决方案,因为大爆炸理论的支持者无法就宇宙的年龄达成一致。

生活大爆炸

没有解,因为稳态理论没有提出宇宙的有限年龄。

正确答案:

没有解,因为稳态理论没有提出宇宙的有限年龄。

解释

大爆炸理论的支持者同意宇宙起源于140亿年前。然而,稳态理论认为宇宙一直存在,然而,由于这是一个抽象的时间框架,不可能确定“一直存在”是否大于140亿年前。

问题941:行为科学

宇宙的起源一直是物理学家们争论不休的话题。在20世纪中叶,关于宇宙的起源有两种流行的模型。第一个模型被称为大爆炸理论,它认为宇宙是在大约140亿年前自发形成的。第二种模型被称为稳态理论,认为宇宙没有起点和终点,它一直在膨胀,而且密度恒定。

最初,大爆炸理论被物理学家和天文学家广泛忽视。事实上,“大爆炸”这个名字是由弗雷德·霍伊尔创造的,他是稳态理论的支持者,他用贬义的方式使用这个词。大爆炸理论认为,在物质(一种占据空间并拥有质量的物理物体)产生之前,宇宙均匀地充满了高能量密度和非常高的温度和压力。宇宙迅速膨胀和冷却导致了原子的产生。最初产生的原子比目前地球上发现的原子轻得多,其中最轻的是氢、氦和锂。在宇宙最初形成之后,它继续膨胀。大爆炸理论现在是宇宙起源的流行理论。

稳态理论认为,宇宙在时间和空间上没有起点和终点,但宇宙一直在膨胀。此外,稳态理论指出,新的恒星和星系取代旧的恒星和星系,宇宙的整体外观不会随着时间的推移而改变。

两种证据来源被用来支持或反驳所讨论的假设。第一个数据是原始气体云的存在,这是宇宙中含有比当前宇宙中发现的气体更轻的气体的口袋。第二个证据是其他星系也有“红移”现象。红移这个术语表明,当物体移动得更远时,它们发出的光会改变波长,看起来更红。

其他星系的红移支持哪一种理论?

可能的答案:

两种理论

生活大爆炸

稳态理论

正确答案:

两种理论

解释

其他星系的红移表明它们正在向更远的地方移动,宇宙正在膨胀。宇宙膨胀是这两种理论的组成部分,因此,这一现象支持这两种理论。

问题#945:行为科学

宇宙的起源一直是物理学家们争论不休的话题。在20世纪中叶,关于宇宙的起源有两种流行的模型。第一个模型被称为大爆炸理论,它认为宇宙是在大约140亿年前自发形成的。第二种模型被称为稳态理论,认为宇宙没有起点和终点,它一直在膨胀,而且密度恒定。

最初,大爆炸理论被物理学家和天文学家广泛忽视。事实上,“大爆炸”这个名字是由弗雷德·霍伊尔创造的,他是稳态理论的支持者,他用贬义的方式使用这个词。大爆炸理论认为,在物质(一种占据空间并拥有质量的物理物体)产生之前,宇宙均匀地充满了高能量密度和非常高的温度和压力。宇宙迅速膨胀和冷却导致了原子的产生。最初产生的原子比目前地球上发现的原子轻得多,其中最轻的是氢、氦和锂。在宇宙最初形成之后,它继续膨胀。大爆炸理论现在是宇宙起源的流行理论。

稳态理论认为,宇宙在时间和空间上没有起点和终点,但宇宙一直在膨胀。此外,稳态理论指出,新的恒星和星系取代旧的恒星和星系,宇宙的整体外观不会随着时间的推移而改变。

两种证据来源被用来支持或反驳所讨论的假设。第一个数据是原始气体云的存在,这是宇宙中含有比当前宇宙中发现的气体更轻的气体的口袋。第二个证据是其他星系也有“红移”现象。红移这个术语表明,当物体移动得更远时,它们发出的光会改变波长,看起来更红。

原始气体云的发现支持哪一种理论?

可能的答案:

生活大爆炸

无论是理论

稳态理论

两种理论

正确答案:

生活大爆炸

解释

稳态理论表明,宇宙的所有部分看起来都是一样的。原始云有一种“更古老”的外观,反驳了稳态理论的那一部分。大爆炸理论指出,现代宇宙是由一个更古老的宇宙创造的。原始云团的存在为这一理论提供了可信度,因为在那里发现的气体质量比地球上的小。事实上,对原始云的观测是支持大爆炸理论的最新确凿证据之一。

问题941:行为科学

全球变暖被定义为地球大气温度的缓慢上升,是由污染物和二氧化碳(CO .)引起的2).虽然温度的逐渐升高无法反驳,但科学家们对其原因争论不休。

科学家1:

全球变暖是由大气中CO的增加引起的2这是由人类消耗化石燃料直接造成的。天然CO2从碳汇释放的同位素与CO的同位素比值不同2从化石燃料中释放出来。一氧化碳放射性同位素的当前测量2证明它来自人类活动,而不是自然。地球的碳汇无法吸收这些大量的非天然CO2排放。大约50%的CO2人类生产的碳留在大气中,无法被吸收。

科学家2:

大气中CO的上升2这些水平是全球变暖的结果,而不是原因。当温度升高时,CO2在碳汇中被释放。而人类确实会导致CO的释放2时,碳汇会吸收它。碳汇的活动增加,从而允许更高水平的CO2吸收。人类活动导致全球变暖的支持者指出平流层的变暖和变冷,然而,这些温度波动是由太阳热量的变化引起的。这些支持者也把海洋的酸度看作是人类活动造成的证据,然而,在过去的一万年里,海洋酸度的上升是在正常波动范围内的。

每个科学家的主要信念可以用下列哪一种陈述来最好地描述?

可能的答案:

科学家1和科学家2都不相信全球变暖是人类造成的。

科学家2不相信全球变暖的存在。

科学家2相信人类是全球变暖的原因,而科学家1不相信。

科学家2不相信全球变暖的存在,而科学家1相信全球变暖是由人类造成的。

科学家1相信人类是全球变暖的原因,而科学家2不相信。

正确答案:

科学家1相信人类是全球变暖的原因,而科学家2不相信。

解释

科学家1认为CO2从人类使用中释放出来是导致全球变暖的最主要原因。他详细介绍了不同的CO2同位素来支持他的理论。科学家2认为CO的增加2水平是由于全球变暖,而不是原因。科学家2通过指出碳汇能够吸收过量的CO来支持这一观点2人类创造的。两位科学家都同意全球变暖确实存在。

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