科學(xué)家們無(wú)法進(jìn)行測(cè)量是有原因的。

天文學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直在努力確定金星上的一天能持續(xù)多久，但新的研究表明，困難不是來(lái)自有缺陷的測(cè)量，而是來(lái)自金星本身自轉(zhuǎn)的真實(shí)變化。

在一項(xiàng)新的研究中，科學(xué)家們?cè)谑嗄甑臅r(shí)間里利用一個(gè)巨大的雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)反射我們鄰近星球的光波。由此，研究人員能夠測(cè)量出金星地軸傾斜程度，它的核心有多大，以及它完成一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)需要多長(zhǎng)時(shí)間。

“金星是我們的姐妹行星，但這些基本屬性仍然未知”，加州大學(xué)洛杉磯分校的行星科學(xué)家，這項(xiàng)新研究的主要作者Jean-Luc Margot在一份聲明中說(shuō)道。

為了解開這些無(wú)盡的謎團(tuán)，Margot和他的同事們借助于兩個(gè)強(qiáng)大的雷達(dá)設(shè)備：美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)位于加利福尼亞的戈德斯通(Goldstone)天線和西弗吉尼亞州綠堤天文臺(tái)(Green Bank Observatory)的大型主天線。

在2006年至2020年期間，該團(tuán)隊(duì)使用該雷達(dá)系統(tǒng)將一束光線從戈德斯通反射到金星。研究人員隨后研究了返回地球上兩個(gè)地點(diǎn)的信號(hào)，比較了每個(gè)地點(diǎn)接收到回聲的時(shí)間差，間隔約20秒。

聲明中，Margot將這項(xiàng)技術(shù)比作向一個(gè)球面鏡照射光線，“我們把金星看成是一個(gè)巨大的迪斯科球，用一個(gè)能量極大的手電筒去照射它，這種亮度大約是一般手電筒的100,000倍。通過(guò)分析迪斯科球的反射，我們能夠推斷這個(gè)球體的旋轉(zhuǎn)特征”。

研究人員用這個(gè)系統(tǒng)一共觀察了金星121次。這種技術(shù)要求極為苛刻，保證所有的設(shè)備都處于完美的狀態(tài)，所有的嘗試中研究人員僅21次獲得了有用的數(shù)據(jù)。

Margot說(shuō)到“要使一切在短短30秒時(shí)間內(nèi)運(yùn)行是一種挑戰(zhàn)，大多數(shù)我們能獲得一些數(shù)據(jù)，但是想要獲得所有需要的數(shù)據(jù)是很罕見的”。

但是通過(guò)分析觀察到的現(xiàn)象，科學(xué)家能夠精準(zhǔn)計(jì)算金星自轉(zhuǎn)的傾斜角度（2.6392°，遠(yuǎn)小于地球傾角23°）。同時(shí)，科學(xué)家也分析測(cè)出金星核大小約為4350英里（7000公里），大約為金星直徑的58%，但是科學(xué)家強(qiáng)調(diào)計(jì)算結(jié)果是不確定的。

但是，科學(xué)家能夠十分準(zhǔn)確地計(jì)算金星一天的時(shí)間，并且計(jì)算結(jié)果解釋了為什么以往數(shù)據(jù)不匹配的問(wèn)題。研究人員準(zhǔn)確地認(rèn)為金星上一天的時(shí)間平均為243.0226個(gè)地球日。但是，從一個(gè)金星日到另一個(gè)金星日，金星完成一次完整的自轉(zhuǎn)時(shí)間差最多能達(dá)到20分鐘。

Margot說(shuō)：“這或許解釋了為什么之前的測(cè)試并不一致的現(xiàn)象”。

研究人員認(rèn)為這種差異是由金星快速移動(dòng)且濃厚的大氣層引起的。地球的大氣層會(huì)影響地球的自轉(zhuǎn)，但相對(duì)于金星來(lái)說(shuō)，地球云層中物質(zhì)更少，一天的時(shí)間差僅為毫秒級(jí)別。金星上濃密的大氣層只需四天的時(shí)間使緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的金星轉(zhuǎn)起來(lái)，科學(xué)家還并不理解這種現(xiàn)象，但這確實(shí)會(huì)影響行星的自轉(zhuǎn)。

但是如果我們想向金星發(fā)射更多的航天器，我們需要進(jìn)行清除的工作，否則航天器的著陸點(diǎn)將會(huì)偏離科學(xué)家預(yù)計(jì)點(diǎn)的19英里（30公里）遠(yuǎn)。

Margot說(shuō)：“如果沒(méi)有這些測(cè)量，我們完全就是在盲目地飛行”。

相關(guān)研究4月29發(fā)表于Nature Astronomy期刊上。

相關(guān)知識(shí)

金星是離太陽(yáng)第二近的行星。它以羅馬神話中愛與美的女神命名。作為夜空中除月亮外最亮的自然物體，金星會(huì)產(chǎn)生相位變化（類似月相）并且在特殊情況下在白天肉眼可見。金星軌道在地球軌道之內(nèi)，所以從來(lái)不會(huì)出現(xiàn)在離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的位置，要么于黃昏后的西方落下，要么于破曉前的東方升起。金星的一年相當(dāng)于224.7個(gè)地球日。金星自轉(zhuǎn)一周需243個(gè)地球日，比太陽(yáng)系中所有其他行星自轉(zhuǎn)周期都長(zhǎng)，且其自轉(zhuǎn)方向與除了天王星的其他所有行星都相反（這意味著太陽(yáng)在金星上是西升東落的）。金星沒(méi)有衛(wèi)星，在太陽(yáng)系行星中僅有金星和水星有此特點(diǎn)。

金星是一顆類地行星，由于其大小、質(zhì)量、與太陽(yáng)距離及主要成分構(gòu)成均與地球類似，因此有時(shí)也被稱為地球的姊妹星。但它在其他方面與地球有著本質(zhì)上的不同。金星有著四顆類地行星中最濃密的大氣，其中超過(guò)96%的氣體為二氧化碳。金星地表大氣壓為地球海平面大氣壓的92倍，大約相當(dāng)于地球900米（3000英尺）深的海底壓力。

盡管水星離太陽(yáng)更近，金星表面溫度卻是太陽(yáng)系所有行星中最高的，平均溫度為737開（464攝氏度；867華氏度）。金星表面被不透明且高反光的硫酸云層所覆蓋，因此無(wú)法從可見光段對(duì)其表面進(jìn)行觀測(cè)。它在過(guò)去可能有過(guò)海洋，但是可能由于溫室效應(yīng)導(dǎo)致的溫度升高最終蒸發(fā)殆盡。金星上的水可能被光離解，產(chǎn)生的自由氫原子由于行星磁場(chǎng)太弱導(dǎo)致被太陽(yáng)風(fēng)吹散至太陽(yáng)系空間中。

BY：?Meghan Bartels?

FY：Astronomical volunteer team

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