金星被厚厚的云層覆蓋著，這是它在天空中顯得如此明亮的原因之一。古代天文學(xué)家對(duì)我們所知的軌道周期(自哥白尼以來(lái))有了很好的認(rèn)識(shí)；現(xiàn)代測(cè)量方法確定金星需要224.65天才能完成繞太陽(yáng)一周的公轉(zhuǎn)，即金星年。

然而，由于云的存在，很難測(cè)量金星一天的時(shí)間長(zhǎng)度，因?yàn)橛^察可見表面特征旋轉(zhuǎn)360度的方法是不可能的。1963年，地球上的雷達(dá)觀測(cè)穿透云層，能夠測(cè)量到243天的自轉(zhuǎn)速率。更令人驚訝的是，金星在其軸上以與大多數(shù)行星相反的方向自轉(zhuǎn)，即所謂的逆行自轉(zhuǎn)。

之后的地面雷達(dá)研究得出了長(zhǎng)度不一致的值，相差約6分鐘。麥哲倫宇宙飛船在1991年完成了487日的軌道測(cè)繪計(jì)劃，得出的正確數(shù)字仍然略有不同：243.0185天，不確定度約為9秒。但再之后的任務(wù)和地面觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，自轉(zhuǎn)速率實(shí)際上并不是恒定的，而是似乎有所變化，模型認(rèn)為，太陽(yáng)潮汐力矩和表面上的大氣阻力至少可以解釋部分變化。了解金星的自轉(zhuǎn)速率對(duì)于未來(lái)金星著陸器任務(wù)至關(guān)重要，就像未來(lái)十年計(jì)劃的任務(wù)一樣。目前自轉(zhuǎn)速度不確定性相當(dāng)于表面上大約21千米的距離，足夠錯(cuò)過(guò)一個(gè)著陸點(diǎn)。

為了減少不確定性，哈佛史密森天體物理學(xué)中心天文學(xué)家約翰·錢德勒(John Chandler)和他所屬的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，對(duì)1988年至2017年間29年的地面雷達(dá)觀測(cè)進(jìn)行了新的分析。得出的結(jié)論是，金星年長(zhǎng)平均為243.0212+-0.00006天。特別是，不確定性是迄今獲得的最小，盡管結(jié)果是一個(gè)平均值，因?yàn)樗环从扯唐谡袷?。在接下?lái)的十年里，研究人員預(yù)計(jì)，進(jìn)一步的改進(jìn)將確保2020年代末的金星著陸器任務(wù)能夠成功。從1988年到2017年收集的地面雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)中，測(cè)量了金星年(LOD)的長(zhǎng)度。

使用了地表特征經(jīng)度的偏移量，該預(yù)測(cè)基于對(duì)麥哲倫任務(wù)圖像在487天間隔內(nèi)分析得出的243.0185天周期。研究得出29?年的平均金星年值為243.0212?±?0.0006天。結(jié)果與先前的估計(jì)一致(但不確定性較小)，包括基于金星快速紅外測(cè)繪數(shù)據(jù)和麥哲倫任務(wù)之間偏移量的估計(jì)。這些偏移量表明16年時(shí)間間隔的平均LOD值為243.0228?±?0.002天，我們無(wú)法檢測(cè)到細(xì)微、短期的速率振蕩，但導(dǎo)出的值為29年期間觀測(cè)數(shù)據(jù)提供了極好的擬合，可用于未來(lái)的著陸點(diǎn)規(guī)劃。

博科園｜研究/來(lái)自：哈佛史密森天體物理學(xué)中心

參考期刊《Icarus》

DOI: 10.1016/j.icarus.2019.06.019

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