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太陽系3金星

2022-10-05 12:47 作者:瘋子獵蝽  | 我要投稿

金星(英語、拉丁語:Venus,天文符號:♀),在太陽系的八大行星中,是從太陽向外的第二顆行星,軌道公轉(zhuǎn)周期為224.7天,沒有天然的衛(wèi)星。金星在中國古代稱為太白、明星或大囂,早晨出現(xiàn)于東方稱啟明,晚上出現(xiàn)于西方稱長庚。到西漢時期,《史記?天官書》作者司馬遷從實(shí)際觀測發(fā)現(xiàn)太白為白色,與“五行”學(xué)說聯(lián)系在一起,正式把它命名為金星。英文名稱源自羅馬神話的愛與美的女神維納斯(Venus),古希臘人稱為阿佛洛狄忒,也是希臘神話中愛與美的女神。金星的天文符號用維納斯的梳妝鏡來表示。

金星在夜空中的亮度僅次于月球,是第二亮的天體,視星等可以達(dá)到-4.7等,足以在地面照射出影子。由于金星是在地球內(nèi)側(cè)的內(nèi)行星,它永遠(yuǎn)不會遠(yuǎn)離太陽運(yùn)行:它的離日度最大值為47.8°。金星是一顆與地球相似的類地行星,常被稱為地球的姊妹星。它有著四顆類地行星中最濃厚的大氣層,其中超過96%都是二氧化碳,金星表面的大氣壓力是地球的92倍。其表面的平均溫度高達(dá)735 K(462 °C),是太陽系中最熱的行星,比最靠近太陽的水星還要熱。

金星被一層高反射、不透明的硫酸云覆蓋著,阻擋了來自太空中,可能抵達(dá)表面的可見光。它在過去可能擁有海洋,但是隨著失控的溫室效應(yīng)導(dǎo)致溫度上升而全部蒸發(fā)掉。水最有可能因?yàn)槿狈π行谴艌龆艿焦庵峦懽兎纸獬蓺浜脱?,而自由氫被太陽風(fēng)吹散,逃逸到星際空間。2020年9月15日,科學(xué)家在金星大氣層中偵測到磷化氫存在,這可能是地外生命存在的跡象。

  • 中文名

  • 金星

  • 外文名

  • Venus

  • 別????名

  • 太白、啟明、長庚

  • 分????類

  • 行星、類地行星

  • 質(zhì)????量

  • 4.8675?1024?kg

  • 直????徑

  • 12103.6 km(±1.0)

  • 表面溫度

  • 464 ℃(737 K)

  • 逃逸速度

  • 10.36 km/s

  • 反照率

  • 0.76(球面,0.689 幾何)

  • 視星等

  • -4.92 至 -2.98 等

  • 自轉(zhuǎn)周期

  • 243天

  • 半長軸

  • 0.723332 天文單位

  • 離心率

  • 0.006772

  • 公轉(zhuǎn)周期

  • 224.701 天

  • 平近點(diǎn)角

  • 50.115 度

  • 軌道傾角

  • 3.39458 度

  • 升交點(diǎn)經(jīng)度

  • 76.680 度

  • 近日點(diǎn)

  • 0.718440天文單位

  • 遠(yuǎn)日點(diǎn)

  • 0.728213 天文單位

  • 表面引力

  • 8.87 m/s2

  • 表面積

  • 4.6023×108?平方千米

運(yùn)動軌道

公轉(zhuǎn)

金星屬于內(nèi)行星,它的繞日公轉(zhuǎn)導(dǎo)致不同相位

金星繞軸自轉(zhuǎn)的方向與太陽系內(nèi)大多數(shù)的行星是相反的。金星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為224.701天,半長徑約為10850萬千米。雖然所有的行星軌道都是橢圓的,但金星軌道的離心率小于0.01當(dāng)金星的位置介于地球和太陽之間時,稱為下合(內(nèi)合),會比任何一顆行星更接近地球這時的平均距離是4100萬千米,平均每584天發(fā)生一次下合。由于地球軌道和金星軌道的離心率都在減少,因此這兩顆行星最接近的距離會逐漸增加。而在離心率較大的期間,金星與地球的距離可以接近至3820萬千米。

自轉(zhuǎn)

金星的自轉(zhuǎn)周期是243天,是主要行星中自轉(zhuǎn)最慢的。金星的恒星日比金星的一年還要長(243金星日相對于224.7地球日),但是金星的太陽日比恒星日為短,在金星表面的觀測者每隔116.75天就會看見太陽出沒一次,這意味著金星的一天比水星的一天(176地球日)短。太陽會從西邊升起,然后在東邊落下。金星在赤道的轉(zhuǎn)速只有6.5千米/小時,而地球在赤道的轉(zhuǎn)速大約是1600千米/小時。?[2]?

如果從太陽的北極上空鳥瞰太陽系,所有的行星都是以反時針方向自轉(zhuǎn),但是金星是順時針自轉(zhuǎn),金星的順時針轉(zhuǎn)是逆行的轉(zhuǎn)動。當(dāng)行星的自轉(zhuǎn)被測量出來時,如何解釋金星自轉(zhuǎn)的緩慢和逆行,是科學(xué)家的一個難題。當(dāng)他從太陽星云中形成時,金星的速度一定比原來更快,并且是與其他行星做同方向的自轉(zhuǎn),但計(jì)算顯示在數(shù)十億年的歲月中,作用在它濃厚的大氣層上的潮汐效應(yīng)會減緩它原來的轉(zhuǎn)動速度,演變成當(dāng)前的狀況。

金星與地球平均584天的會合周期,幾乎正好是5個金星的太陽日。金星逆向自轉(zhuǎn)現(xiàn)象有可能是很久以前金星與其它小行星相撞而造成的,除了這種不尋常的逆行自轉(zhuǎn)以外,金星還有一點(diǎn)不尋常。金星的自轉(zhuǎn)周期和軌道是同步的,這么一來,當(dāng)兩顆行星距離最近時,金星總是以同一個面來面對地球(每5.001個金星日發(fā)生一次)。這可能是潮汐鎖定(tidal locking)作用的結(jié)果--當(dāng)兩顆行星靠得足夠近時,潮汐力就會影響金星自轉(zhuǎn)。

位相變化

金星同月球一樣,也具有周期性的圓缺變化(相位變化),但是由于金星距離地球太遠(yuǎn),肉眼是無法看出來的。金星的相位變化,曾經(jīng)被伽利略作為證明哥白尼的日心說的有力證據(jù)。?[3]?

金星相位變化

金星凌日

2004年的金星凌日

由于水星、金星是位于地球繞日公轉(zhuǎn)軌道以內(nèi)的“地內(nèi)行星”。因此,當(dāng)金星運(yùn)行到太陽和地球之間時,可以看到在太陽表面有一個小黑點(diǎn)慢慢穿過,這種天象稱之為“金星凌日”。天文學(xué)中,往往把相隔時間最短的兩次“金星凌日”現(xiàn)象分為一組。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)規(guī)律通常是8年、121.5年,8年、105.5年,以此循環(huán)。據(jù)天文學(xué)家測算,這一組金星凌日的時間為2004年6月8日和2012年6月6日。這主要是由于金星圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)13圈后,正好與圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)8圈的地球再次互相靠近,并處于地球與太陽之間,這段時間相當(dāng)于地球上的8年。公元17世紀(jì),著名的英國天文學(xué)家哈雷曾經(jīng)提出,金星凌日時,在地球上兩個不同地點(diǎn)同時測定金星穿越太陽表面所需的時間,由此算出太陽的視差,可以得出準(zhǔn)確的日地距離??上?,哈雷本人活了86歲,從未遇上過“金星凌日”。在哈雷提出他的觀測方法后,曾出現(xiàn)過4次金星凌日,每一次都受到科學(xué)家的極大重視。他們不遠(yuǎn)千里,奔赴最佳觀測地點(diǎn),從而取得了一些重大發(fā)現(xiàn)。1761年5月26日金星凌日時,俄羅斯天文學(xué)家羅蒙諾索夫,就一舉發(fā)現(xiàn)了金星大氣。19世紀(jì),天文學(xué)家通過金星凌日搜集到大量數(shù)據(jù),成功地測量出日地距離1.496億千米(稱為一個天文單位)。

1769年金星凌日記錄的黑滴效應(yīng)

人們用10倍以上倍率的望遠(yuǎn)鏡即可清楚地看到金星的圓形輪廓,40~100倍率左右的望遠(yuǎn)鏡觀測效果最佳。雖然觀測這次“金星凌日”難度不算很大,但天文專家提醒,在觀看時,千萬不能直接用肉眼、普通的望遠(yuǎn)鏡或是照相機(jī)觀測,而要戴上合適的濾光鏡,同時觀測時間也不能過長,以免被強(qiáng)烈的陽光灼傷眼睛。金星入凌和出凌時,細(xì)心的觀察者可能會發(fā)現(xiàn)所謂的“黑滴”現(xiàn)象。實(shí)際上,當(dāng)對著亮光將兩個手指逐漸靠近,當(dāng)很接近的時候,可以發(fā)現(xiàn)盡管手指還沒有接觸,就能夠看到上下手指之間有陰影把它們聯(lián)系了起來,像是手指間有水滴一樣,這就是所謂的“黑滴”現(xiàn)象。在凌始內(nèi)切和凌終內(nèi)切時,即太陽邊緣和內(nèi)行星邊緣互相靠得很近即將接觸時,會發(fā)現(xiàn)有非常細(xì)的絲將兩個邊緣連接,這就是凌日時的黑滴現(xiàn)象。成因是大氣層的視寧度、光的衍射以及望遠(yuǎn)鏡“極限分辨率”的等多種作用造成的視輪邊緣的模糊。除此之外,在入凌和出凌階段,有時候金星視面邊緣會鑲上一絲極細(xì)的“暈環(huán)”或“光環(huán)”。這個“暈環(huán)”是由于金星大氣層頂部反射、散射陽光形成的。使用目鏡投影方式可看到它,但如果將望遠(yuǎn)鏡加濾光片,則會更清楚。“暈環(huán)”大小的變化,環(huán)亮度是否均勻,是否能在太陽圓輪的背景下看到,這些都是很有意思的。


觀測

地面觀測

金星是一顆內(nèi)層行星,從地球用望遠(yuǎn)鏡觀察它的話,會發(fā)現(xiàn)它有位相變化。伽利略對此現(xiàn)象的觀察是贊成哥白尼的有關(guān)太陽系的太陽中心說的重要證據(jù)。在太空探測器探測金星以前,有的天文學(xué)家認(rèn)為金星的化學(xué)和物理狀況和地球類似,在金星上發(fā)現(xiàn)生命的可能性比火星還大。20世紀(jì)50年代后期,天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡第一次觀測了金星的表面。

金星位于中部靠右,比其他所有行星或恒星都亮,木星位于中部靠上

金星的軌道比水星的要大。當(dāng)進(jìn)行處于西方(在太陽之右)或東方(在太陽之左)的最大距角時,看起來它距太陽比水星距太陽遠(yuǎn)一倍。金星是天空中最亮的天體之一,觀察它的最佳時間可能是當(dāng)太陽恰好位于地平線以下的時候。必須注意,千萬不能用眼睛直接看太陽。太陽落山金星隨后落下,此時它位于太陽之左;太陽升起前金星首先升起,此時它位于太陽之右。很容易分辨出金星,它明亮而略呈黃色。當(dāng)金星呈大“新月”形時,用雙筒望遠(yuǎn)鏡觀測它是最合適的。此時金星位于最大距角點(diǎn)與下合點(diǎn)之間在下合點(diǎn)時金星位于地球與太陽之間,便看不到它了,注意調(diào)好望遠(yuǎn)鏡的焦距使之能觀察遙遠(yuǎn)的物體。

金星號

前蘇聯(lián)于1961年1月24日發(fā)射巨人號金星探測器,在空間啟動時因運(yùn)載火箭故障而墜毀。1961年2月12日試驗(yàn)發(fā)射金星1號,這個成功飛往金星的探測器重643千克,在1965年11月12日和5日發(fā)射“金星2號和金星3號均告失敗,金星3號重達(dá)963千克,當(dāng)它在金星上硬著陸后,一切通信遙測信號全部中斷,估計(jì)是儀器設(shè)備摔毀了。盡管如此,前蘇聯(lián)科學(xué)家認(rèn)為還是有收獲的,因?yàn)槿〉每芍苯印懊小苯鹦堑氖讘?zhàn)告捷。

1967年1月12日,成功發(fā)射了金星4號探測器,同年10月抵達(dá)金星,向金星釋放了一個登陸艙,在它穿過大氣層的94分鐘時間里,測量了大氣溫度、壓力和化學(xué)組成。1969年發(fā)射了金星5號和金星6號,再次闖入金星大氣探測,探測器最后降落在金星表面上,由于硬著陸儀器設(shè)備損壞,因此不能探測金星表面情況。1970年8月17日金星7號探測器成功發(fā)射,它穿過金星濃云密霧,冒著高溫?zé)霟?,首次?shí)現(xiàn)金星表面的軟著陸。“金星7號”測得金星表面大氣壓力強(qiáng)至少為地球的90倍,溫度高達(dá)470℃。

前蘇聯(lián)金星9號著陸器拍攝的金星表面180度拼合照片

1978年9月9日和9月14日,前蘇聯(lián)又發(fā)射了金星11號和12號,兩者均在金星成功實(shí)現(xiàn)軟著陸,分別工作了110分鐘。特別是金星12號在12月21日向金星下降的過程中,探測到金星上空閃電頻繁、雷聲隆隆,僅在距離金星表面11千米下降到5千米的這段時間就記錄到1000次閃電,有一次閃電竟然持續(xù)了15分鐘。

1981年10月30日和11月4日先后上天的“金星13號”和“金星14號”,其著陸艙攜帶的自動鉆探裝置深入到金星地表,采集了巖石標(biāo)本。研究表明,金星上的地質(zhì)構(gòu)造仍然很活躍,金星的巖漿里含有水分。從二者發(fā)回的照片知道,金星的天空是橙黃色,地表的物體也是橙黃色的。金星13號著陸區(qū)的溫度是457℃,金星14號的著陸地點(diǎn)比較平坦,是一片棕紅色的高原,地面覆蓋著褐色的沙礫,巖石層比較堅(jiān)硬,各層輪廓分明。金星13號下降著陸區(qū)的氣壓是89個大氣壓;金星14號下降著陸區(qū)為94個大氣壓,這樣大的壓力相當(dāng)于地球海洋900米深處所具有的壓力。在距離地面30千米到45千米的地方有一層像霧一樣的硫酸氣體,這種硫酸霧厚度大約25千米,具有很強(qiáng)的腐蝕性。探測表明,金星赤道帶有從東到西的急流,最大風(fēng)速達(dá)每秒110米。金星大氣有97%是二氧化碳,還有少量的氮、氬及一氧化碳和水蒸氣。主要由二氧化碳組成的金星大氣,好似溫室的保護(hù)罩一樣,它只讓太陽光的熱量進(jìn)來,不讓其熱量跑出去,因此形成金星表面的高溫和高壓環(huán)境。

1983年6月2日和6月7日,金星15號和金星16號相繼發(fā)射成功,二者分別于10月10日和14日到達(dá)金星附近,成為其人造衛(wèi)星,它們每24小時環(huán)繞金星一周,探測了金星表面以及大氣層的情況。探測器上的雷達(dá)高度計(jì)在圍繞金星的軌道上對金星表面進(jìn)行掃描觀測,雷達(dá)的表面分辨率達(dá)1~2千米,可看清金星表面的地形結(jié)構(gòu),成功繪制了北緯30度以北約25%金星表面地形圖。1984年12月前蘇聯(lián)發(fā)射了金星-哈雷探測器,1985年6月9日和13日于金星相會,向金星釋放了浮升探測器——充氦氣球和登陸艙,它們攜帶的電視攝像機(jī)對金星云層進(jìn)行了探測,發(fā)現(xiàn)金星大氣層頂有與自轉(zhuǎn)同向的大氣環(huán)流,速度高達(dá)320千米/小時,登陸設(shè)備還鉆探和分析了金星土壤。金星-哈雷探測器在完成任務(wù)后利用金星引力變軌,飛向哈雷彗星。綜觀前蘇聯(lián)金星探測的特點(diǎn)在于,主要是投放降落裝置考察,以特殊的工藝戰(zhàn)勝金星上高溫高壓,取得了金星表面寶貴的第一手資料。

水手號

20世紀(jì)60年代初,美國宇航局根據(jù)肯尼迪總統(tǒng)提出的登月計(jì)劃,全力開展探月活動;但又看到前蘇聯(lián)對金星的探測活動,格外著急。美國當(dāng)局立即決定分兵兩路,在實(shí)施登月的同時,拿出一部分力量來探測金星。美國于1961年7月22日發(fā)射“水手1號”金星探測器,升空不久因偏離航向,只好自行引爆。1962年8月27日發(fā)射“水手2號”金星探測器,飛行2.8億千米后,于同年12月14日從距離金星3500千米處飛過時,首次測量了金星大氣溫度,拍攝了金星全景照片,但由于設(shè)計(jì)上的缺陷,在探測過程中,光學(xué)跟蹤儀、太陽能電池板、蓄電池組和遙控系統(tǒng)都先后出了故障,未能圓滿執(zhí)行計(jì)劃。1967年6月14日發(fā)射“水手5號”金星探測器,同年10月19日從距離金星3970千米處通過,作了大氣測量。1973年11月3日發(fā)射“水手10號”水星探測器,1974年2月5日路過金星,從距離金星5760千米處通過,對金星大氣作了電視攝影,發(fā)回上千張金星照片。

水手2號金星探測器概念圖
水手10號拍攝的金星紫外照片
水手10號拍攝的金星照片及其右側(cè)2020年增強(qiáng)對比度的處理

水手10號金星探測器

先驅(qū)者號

從1978年起,美國把行星探測活動的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到金星。1978年5月20日和8月8日,分別發(fā)射了“先驅(qū)者-金星1號和2號”其中1號在同年12月4日順利到達(dá)金星軌道,并成為其人造衛(wèi)星,對金星大氣進(jìn)行了244天的觀測,考察了金星的云層、大氣和電離層,研究了金星表面的磁場,探測了金星大氣和太陽風(fēng)之間的相互作用;還使用船載雷達(dá)測繪了金星表面地形圖。1988年1月兩位美國地質(zhì)學(xué)家報(bào)告說,金星表面的阿芙洛狄忒高原地區(qū)具有與地球上洋脊十分相似的特征,他們分析了美國“先驅(qū)者-金星1號”宇宙飛船環(huán)繞金星時用雷達(dá)信號測量金星表面的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)金星阿芙洛狄忒高原的巖層斷裂模式與地球上洋中脊附近的情況很相似,其主脊兩側(cè)的特征近似呈鏡像對稱,這也正是洋中脊的重要特征。那里的高山、峽谷以及斷層諸方面的分布特征表明金星的地殼在擴(kuò)張,其每年幾厘米的擴(kuò)張速度與地球的海(洋)底擴(kuò)張相仿。

“先驅(qū)者-金星2號”帶有4個著陸艙一起進(jìn)入金星大氣層,其中一個著陸艙著陸后連續(xù)工作了67分鐘,發(fā)回了一些圖片和數(shù)據(jù)。在金星的云層中不同層次具有明顯的物理和化學(xué)特征,金星上降雨時,落下的是硫酸而不是水,探測還表明,金星上有極其頻繁的閃電;金星地形和地球相類似,也有山脈一樣的地勢和遼闊的平原;存在著火山和一個巨大的峽谷,其深約6千米、寬200多千米、長達(dá)1000千米;金星表面有一個巨大的直徑達(dá)120千米的凹坑,其四周陡峭,深達(dá)3千米。

麥哲倫號

為了在探測金星方面取得更大的成就,美國宇航局決定要利用其在雷達(dá)探測技術(shù)方面的先進(jìn)設(shè)備,透過金星濃密的云層,詳細(xì)勘察金星的全貌和地質(zhì)構(gòu)造。1989年5月4日,亞特蘭蒂斯號航天飛機(jī)將麥哲倫號金星探測器帶上太空,并于第二天把它送入金星的航程。麥哲倫號金星探測器重量達(dá)3365千克,造價達(dá)4.13億美元。后來的事實(shí)說明,“麥哲倫”號是迄今最先進(jìn)最為成功的金星探測器。“麥哲倫”號裝有一套先進(jìn)的電視攝像雷達(dá)系統(tǒng),可透過厚厚的云層測繪出金星表面上小如足球場的物體圖像,其清晰度勝過迄今所獲金星圖像的10倍。它裝載的高分辨率綜合孔徑雷達(dá),其發(fā)射、接收天線與著名的“旅行者”號探測器定向天線相似,也是3.65米直徑的拋物面形天線,但其性能比前者提高了許多,它在金星赤道附近250千米高空時,分辨率也可達(dá)到270米。“麥哲倫”的中心任務(wù)是對金星作地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)探測研究,通過先進(jìn)的雷達(dá)探測技術(shù),研究金星是否具有與河床和海洋構(gòu)造,因前蘇聯(lián)有科學(xué)家推測,大約40億年前金星上有過汪洋大海。

麥哲倫號經(jīng)過15個月的航行,于1990年8月10日點(diǎn)燃反向制動火箭,使其速度由每小時3.96萬千米減至2.79萬千米,進(jìn)入圍繞金星的軌道?!胞溦軅悺碧綔y器運(yùn)行中沿金星子午線繞一圈約需要189分鐘,掃描寬度為20~25千米;從北極區(qū)域到南緯60度計(jì)劃進(jìn)行37分鐘的觀測,行程約1.5萬千米。8月16日“麥哲倫”發(fā)回第一批進(jìn)行照片。

麥哲倫號拍攝到金星上一個40千米×80千米大的熔巖平原,雷達(dá)的測繪圖像非常清晰,可以清楚地辨認(rèn)出火山熔巖流、火山口、高山、活火山、地殼斷層、峽谷和巖石坑。金星火山數(shù)以千計(jì),火山周圍常有因隕石撞擊而形成的沉積物,像白色花朵。麥哲倫號發(fā)現(xiàn)金星上的塵土細(xì)微而輕盈,較易于被吹動,探測表明金星表面確實(shí)是有風(fēng)的,很可能像“季風(fēng)”那樣,時刮時停,有時還會發(fā)生大風(fēng)暴。金星表面溫度高達(dá)280℃~540℃。它沒有天然衛(wèi)星,沒有水滴,其磁場強(qiáng)度也很小,大氣主要以二氧化碳為主,一句話,它不適宜生命存活。它的表面70%左右是極為古老的玄武巖平原,20%是低洼地,高原大約占了金星表面的10%,金星上最高的山是麥克斯韋火山,高達(dá)12000米。在金星赤道附近面積達(dá)2.5萬平方千米的平原上,有3個直徑為37~48千米的火山口。金星上環(huán)繞山極不規(guī)則,總共約有900個,而且痕跡都非常年輕。

“麥哲倫”拍攝了金星絕大部分地區(qū)的雷達(dá)圖像,它的許多圖像與前蘇聯(lián)“金星15號”和“金星16號”探測器所攝雷達(dá)照片經(jīng)??梢灾睾掀唇悠饋?,使判讀專家得以相互印證,從而使得人們對金星有進(jìn)一步的了解?!胞溦軅悺碧枏?990年8月10日至1994年12月12日一直圍繞金星進(jìn)行探測,最后在金星大氣中焚毀。1990年2月飛往木星的“伽利略”號探測器途徑金星,成功地拍攝金星的紫外。紅外波段的圖像,照片上顯示金星大氣頂部的硫酸云霧透過紫外光非常突出。雖說金星空間探測碩果累累,但仍然有許多待解之謎。據(jù)報(bào)道,2001年日本文部科學(xué)省宇宙科學(xué)研究所制定出一個金星探測計(jì)劃,準(zhǔn)備在2007年用M5火箭發(fā)射金星探測器,預(yù)計(jì)它在2009年進(jìn)入圍繞金星的大橢圓軌道,其近地點(diǎn)約300千米,遠(yuǎn)地點(diǎn)約60000千米;它通過攜帶的5臺可穿透金星大氣的特殊紅外攝像機(jī)、紫外攝像機(jī)探測金星大氣和地質(zhì)構(gòu)造。未來的金星探測需要長壽命的登陸艙、專門的下降探測裝置、遙控探測氣球以及監(jiān)視金星大氣的軌道器等。

曉號

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)在2010年5月發(fā)射的金星探測器曉號,原定在2010年12月7日進(jìn)入金星軌道,但曉號開始進(jìn)行引擎反向噴射、準(zhǔn)備減緩速度進(jìn)入金星軌道時,通訊設(shè)備卻發(fā)生故障,與地面指揮中心短暫失聯(lián),以至于引擎停擺,與金星擦身而過。曉號必須等到2016年后才能再度接近金星軌道,運(yùn)作小組表示,屆時曉號若仍完好無損,將再次挑戰(zhàn)進(jìn)入金星軌道。


衛(wèi)星光環(huán)

不存在的衛(wèi)星

人們曾經(jīng)認(rèn)為金星有一個衛(wèi)星,名叫尼斯,以埃及女神塞斯(沒有凡人看過她面紗下的臉)命名。它的首次發(fā)現(xiàn)是由意大利出生的法國天文學(xué)家喬凡尼·多美尼科·卡西尼在1672年完成的。天文學(xué)家對尼斯的零星觀察一直持續(xù)到1982年,但是這些觀察之后受到了懷疑(實(shí)際上是其它昏暗的星體在巧合的時間出現(xiàn)于恰好的位置上)所以認(rèn)為金星沒有衛(wèi)星。

雖然小行星2002 VE68維持著與它相似的軌道,但金星還沒有天然的衛(wèi)星。依據(jù)加州理工學(xué)院的Alex Alemi和David Stevenson兩人對早期太陽系研究所建立的模型顯示,在數(shù)十億年前經(jīng)由巨大的撞擊事件,金星曾至少有過一顆衛(wèi)星。依據(jù)Alemi和Stevenson的說法,大約過了一千萬年后,另一次的撞擊改變了這顆行星的轉(zhuǎn)向使得金星的衛(wèi)星逐漸受到螺旋向內(nèi),直到與金星碰撞并合而為一。如果后續(xù)的碰撞創(chuàng)造出衛(wèi)星,它們也會被相同的方法吸收掉。Alemi和Stevenson的研究,科學(xué)界是否會接納,也依然是情況未明。


溫度

由于金星上強(qiáng)烈的溫室效應(yīng),致使金星表面溫度平均為464攝氏度,且基本上沒有地區(qū)、季節(jié)、晝夜的差別。在近赤道的低地,金星的表面極限溫度可高達(dá)500攝氏度。盾狀火山馬特山附近Ganis丘陵為金星表面溫度最高的地區(qū),約為527-827攝氏度,而麥克斯韋山脈頂部為金星表面溫度最低點(diǎn),約為380攝氏度。金星上溫度最低的區(qū)域是云層頂端,大約為-45攝氏度。


地理特征

編輯?播報(bào)


大氣層

2018年拍攝的金星紫外照片顯示了云層結(jié)構(gòu)

金星的天空是橙黃色的。金星上也有雷電,曾經(jīng)記錄到的最大一次閃電持續(xù)了15分鐘。金星的大氣主要由二氧化碳組成,并含有少量的氮?dú)?。金星的大氣壓?qiáng)非常大,為地球的92倍,相當(dāng)于地球海洋中1千米深度時的壓強(qiáng)。大量二氧化碳的存在使得溫室效應(yīng)在金星上大規(guī)模地進(jìn)行著。如果沒有這樣的溫室效應(yīng)溫度會下降400℃。在近赤道的低地,金星的表面極限溫度可高達(dá)500℃。這使得金星的表面溫度甚至高于水星雖然它離太陽的距離要比水星大的兩倍,并且得到的陽光只有水星的四分之一(高空的光照強(qiáng)度為2613.9W/m2,表面為1071.1W/m2)。盡管金星的自轉(zhuǎn)很慢(金星的“一天”比金星的“一年”還要長,赤道地帶的旋轉(zhuǎn)速度只有每小時6.5千米),但是由于熱慣性和濃密大氣的對流,晝夜溫差并不大。大氣上層的風(fēng)只要4天就能繞金星一周來均勻的傳遞熱量。?[8]?

麥哲倫號雷達(dá)掃描的的金星地表假色照片

金星濃厚的云層把大部分陽光都反射回了太空,所以金星表面接受到的太陽光比較少,大部分陽光都不能直接到達(dá)金星表面。金星熱輻射反射率大約是60%,可見光反射率就更大。雖然金星比地球離太陽的距離要近,它表面所得光照卻比地球少。如果沒有溫室效應(yīng)作用,金星表面溫度就會和地球很接近。人們常常會想當(dāng)然的認(rèn)為金星的濃密云層能夠吸收更多的熱量,事實(shí)證明這是非?;闹嚨摹Ec此正相反,如果沒有這些云層,溫度會更高。大氣中二氧化碳的大量存在所造成的溫室效應(yīng)才是吸收更多熱量的真正原因。2004年金星凌日在云層頂端金星有著每小時350千米的大風(fēng),而在表面卻是風(fēng)平浪靜,每小時不會超過數(shù)千米。然而,考慮到大氣的濃密程度,就算是非常緩慢的風(fēng)也會具有巨大的力量來克服前進(jìn)的阻力。金星的云層主要是由二氧化硫和硫酸組成,完全覆蓋整個金星表面。這讓地球上的觀測者難以透過這層屏障來觀測金星表面。這些云層頂端的溫度大約為-45℃。美國航空及太空總署給出的數(shù)據(jù)表明,金星表面的溫度是464℃。云層頂端的溫度是金星上最低的,而表面溫度卻從不低于400℃。?[9]?

金星表面的溫度很高,是因?yàn)榻鹦巧蠌?qiáng)烈的溫室效應(yīng),溫室效應(yīng)是指透射陽光的密閉空間由于與外界缺乏熱交換而形成的保溫效應(yīng)。金星上的溫室效應(yīng)強(qiáng)得令人瞠目結(jié)舌,原因在于金星的大氣密度是地球大氣的100倍,且大氣97%以上是“保溫氣體”——二氧化碳;同時,金星大氣中還有一層厚達(dá)20~30千米的由濃硫酸組成的濃云。二氧化碳和濃云只許太陽光通過,卻不讓熱量透過云層散發(fā)到宇宙空間。被封閉起來的太陽輻射使金星表面變得越來越熱。溫室效應(yīng)使金星表面溫度高達(dá)465至485℃,且基本上沒有地區(qū)、季節(jié)、晝夜的差別。它還造成金星上的氣壓很高,約為地球的90倍。濃厚的金星云層使金星上的白晝朦朧不清,天空是橙黃色的。云層頂端有強(qiáng)風(fēng),大約每小時350千米,但表面風(fēng)速卻很慢,每小時幾千米不到。十分有趣的是,金星上空會像地球上空一樣,出現(xiàn)閃電和雷暴。

地球大氣層吸收光譜,簡單混合氣體
金星大氣成分吸收光譜,基于HITRAN數(shù)據(jù)

金星大氣成分吸收光譜

金星的大氣壓力為90個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(相當(dāng)于地球海洋深1千米處的壓力),大氣大多由二氧化碳組成,也有幾層由硫酸組成的厚數(shù)千米的云層。這些云層擋住了對金星表面的觀察,使得它看來非常模糊。這稠密的大氣也產(chǎn)生了溫室效應(yīng),使金星表面溫度高達(dá)400度,超過了740開(足以使鉛條熔化)。金星表面自然比水星表面熱雖然金星比水星離太陽要遠(yuǎn)兩倍。

金星大氣層主要為二氧化碳,占約96%,以及氮3%。在高度50至70千米的上空,懸浮著濃密的厚云,把大氣分割為上下兩層。云為濃硫酸液滴組成,其中還摻雜著硫粒子,所以呈現(xiàn)黃色。在氣候良好的地球上,應(yīng)該很難想像在太陽系中竟然有這樣瘋狂的世界。

金星接近地表大氣時速較為緩慢,只有每小時數(shù)千米,但上層時速卻可達(dá)數(shù)百千米,金星自轉(zhuǎn)速度如此的緩慢243個地球日才轉(zhuǎn)一圈,但卻有如此快速轉(zhuǎn)動的上層大氣,仍是個令人不解的謎團(tuán)。在照片中觀察到金星表面的云層呈現(xiàn)倒V型的形狀,這種云系統(tǒng)稱為帶狀風(fēng)系統(tǒng)。這種帶狀風(fēng)的其實(shí)是太陽照射所造成的對流。

當(dāng)?shù)厍蚧蚪鹦窃茖有纬蓵r,太陽貯存在空氣中的能量可以在非常強(qiáng)大的放電中被釋放出來。隨著云粒子發(fā)生碰撞,電荷從大粒子轉(zhuǎn)移到小粒子,大粒子下降,小粒子上升。電荷的分離導(dǎo)致了雷擊。這對行星大氣層是個很重要的過程,因?yàn)樗勾髿鈱右恍〔糠值臏囟群蛪毫μ嵘揭粋€很高的值,使分子可以形成,而在標(biāo)準(zhǔn)大氣的溫度和壓力下,這本來是不會出現(xiàn)的。因此,有些科學(xué)家據(jù)之推測,閃電可能有助于地球上生命的出現(xiàn)。

為了分析金星閃電,研究團(tuán)隊(duì)過去3.5個(地球)年以來,每天使用“金星快車號”收集低空數(shù)據(jù)近10分鐘,借由比較兩個行星電磁波生成的異同而發(fā)現(xiàn),金星上的磁信號比較強(qiáng),但是將磁信號轉(zhuǎn)換為能量流通量后,閃電強(qiáng)度很類似日間的閃電似乎比夜間普遍,而在太陽光穿透入金星大氣層中最強(qiáng)的較低緯度地區(qū),閃電發(fā)生頻率則更高。

金星與地球十分相似,被視為一對姐妹星

金星是一顆類地行星,因?yàn)槠滟|(zhì)量與地球類似,有時也被人們叫做地球的“姐妹星”。也是太陽系中僅有的一顆沒有磁場的行星。在八大行星中金星的軌道最接近圓形,偏心率最小,僅為0.006811。以地球?yàn)槿切蔚捻旤c(diǎn)之一,分別連結(jié)金星和太陽,就會發(fā)現(xiàn)這個角度非常小,即使在最大時也只有48.5°,這是因?yàn)榻鹦堑能壍捞幱诘厍蜍壍赖膬?nèi)側(cè)。因此,當(dāng)看到金星的時候,不是在清晨便是在傍晚,并且分別處于天空的東側(cè)和西側(cè)。


內(nèi)部構(gòu)造

金星內(nèi)部結(jié)構(gòu)

關(guān)于金星的內(nèi)部結(jié)構(gòu),還沒有直接的資料,從理論推算得出,金星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地球相似,有一個半徑約3100千米的鐵-鎳核,中間一層是主要由硅、氧、鐵、鎂等的化合物組成的“?!?,而外面一層是主要由硅化合物組成的很薄的“殼”??茖W(xué)家推測金星的內(nèi)部構(gòu)造可能和地球相似,依地球的構(gòu)造推測,金星地函主要成分以橄欖石及輝石為主的矽酸鹽,以及一層矽酸鹽為主的地殼,中心則是由鐵鎳合金所組成的核心。金星的平均密度為5.24g/cm3,次于地球與水星,為八大行星(冥王星已于2006年劃歸為矮行星,故稱八大行星)中第三位的。一個直徑3000千米的鐵質(zhì)內(nèi)核,熔化的石頭為地幔填充大部分的星球。就像地球,在地幔中的對流使得對表面產(chǎn)生了壓力,但它由相對較小的許多區(qū)域減輕負(fù)荷,使得它不會像在地球,地殼在板塊分界處被破壞。


表層地理

地質(zhì)地貌

金星全球地形圖

在金星表面的大平原上有兩個主要的大陸狀高地。北邊的高地叫伊師塔地(Ishtar Terra),擁有金星最高的麥克斯韋山脈(大約比喜馬拉雅山高出兩千米),它是根據(jù)詹姆斯·克拉克·麥克斯韋命名的。麥克斯韋山脈(Maxwell Montes)包圍了拉克西米高原(Lakshmi Planum)。伊師塔地大約有澳大利亞那么大。南半球有更大的阿芙羅狄蒂地(Aphrodite Terra),面積與南美洲相當(dāng)。這些高地之間有許多廣闊的低地,包括有愛塔蘭塔平原低地(Atalanta Planitia)、格納維爾平原低地(Guinevere Planitia)以及拉衛(wèi)尼亞平原低地(Lavinia Planitia)。除麥克斯韋山脈外,所有的金星地貌均以現(xiàn)實(shí)中或神話中女性命名。由于金星濃厚的大氣讓流星等天體在到達(dá)金星表面之前減速,所以金星上的隕石坑都不超過3.2千米。?[4]?

金星全球雷達(dá)圖

大約90%的金星表面是由不久之前才固化的玄武巖熔巖形成,當(dāng)然也有極少量的隕石坑,金星的內(nèi)部可能與地球是相似的:半徑約3000千米的地核和由熔巖構(gòu)成的地幔組成了金星的絕大部分。來自麥哲倫(Magellan)號的最近的數(shù)據(jù)表明金星的地殼比起原來所認(rèn)為的更厚也更堅(jiān)固??梢該?jù)此推測金星沒有像地球那樣的可移動的板塊構(gòu)造,但是卻有大量的有規(guī)律的火山噴發(fā)遍布金星表面。金星上最古老的特征僅有8億年歷史,大多數(shù)地區(qū)都很年輕(但也有數(shù)億年的時間)。那時廣泛存在的山火擦洗了早期的表面,包括幾個金星早期形成的大的環(huán)形山口金星的火山在隔離的地質(zhì)熱點(diǎn)依舊活躍。?[5]?

金星本身的磁場與太陽系的其它行星相比是非常弱的。這可能是因?yàn)榻鹦堑淖赞D(zhuǎn)不夠快,其地核的液態(tài)鐵因切割磁感線而產(chǎn)生的磁場較弱造成的。這樣一來,太陽風(fēng)就可以毫無緩沖地撞擊金星上層大氣。最早的時候,人們認(rèn)為金星和地球的水在量上相當(dāng),然而,太陽風(fēng)攻擊已經(jīng)讓金星上層大氣水蒸氣分解為氫和氧。氫原子因?yàn)橘|(zhì)量小逃逸到了太空。金星上氘(氫的一種同位素,質(zhì)量較大,逃逸得較慢)的比例似乎支持這種理論。而氧元素則與地殼中物質(zhì)化合,因而在大氣中沒有氧氣。金星表面十分干旱,所以金星上巖石要比地球上的更堅(jiān)硬,從而形成了更陡峭的山脈、懸崖峭壁和其它地貌。一條從南向北穿過赤道的長達(dá)1200千米的大峽谷,是八大行星中最大的峽谷。?[6]?

另外,根據(jù)探測器探測,發(fā)現(xiàn)金星巖漿里含有水。金星可能與地球一樣有過大量的水,但都被蒸發(fā),消散殆盡,使如今變得非常干燥。地球如果再離太陽近一些的話也會有相同的命運(yùn)。

來自麥哲倫飛行器映像雷達(dá)的數(shù)據(jù)表明大部分金星表面由熔巖流覆蓋有幾座大屏蔽火山,如Sif Mons,類似于夏威夷和火星的Olympus Mons(奧林匹斯山脈)。不過集中在幾個熱點(diǎn)。大部分地區(qū)已形成地形,比過去的數(shù)億年要安靜得多了。

金星上沒有小的環(huán)形山,看起來小行星在進(jìn)入金星的稠密大氣層時沒被燒光了。金星上的環(huán)形山都是一串串的看來是由于大的小行星在到達(dá)金星表面前,通常會在大氣中碎裂開來。

火山分布

金星也是太陽系中離地球最近的行星,也被云層和厚厚的大氣層所包圍。同地球一樣,金星的地表年齡也非常年輕,約5億年左右。

金星表面的撞擊坑,雷達(dá)數(shù)據(jù)的假色照片

金星上可謂火山密布,是太陽系中擁有火山數(shù)量最多的行星。已發(fā)現(xiàn)的大型火山和火山特征有1600多處。此外還有無數(shù)的小火山,沒有人計(jì)算過它們的數(shù)量,估計(jì)總數(shù)超過10萬,甚至100萬。金星與地球有許多共同處。它們大小、體積接近。金星火山造型各異。除了較普遍的盾狀火山,這里還有很多復(fù)雜的火山特征,和特殊的火山構(gòu)造。科學(xué)家尚未發(fā)現(xiàn)活火山,但是由于研究數(shù)據(jù)有限,因此,盡管大部分金星火山早已熄滅,仍不排除小部分依然活躍的可能性。不過這些基本的類似中,也存在很多不同點(diǎn)。金星的大氣成分多為二氧化碳,因此它的地表具有強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)其大氣壓大約是地球的90倍,這差不多相當(dāng)于地球海面下1千米處的水壓。?[7]?

金星地表沒有水,空氣中也沒有水分存在,其云層的主要成分是硫酸,而且較地球云層的高度高得多。由于大氣高壓,金星上的風(fēng)速也相應(yīng)緩慢。這就是說,金星地表既不會受到風(fēng)的影響也沒有雨水的沖刷。因此,金星的火山特征能夠清晰地保持很長一段時間。

金星沒有板塊構(gòu)造,沒有線性的火山鏈,沒有明顯的板塊消亡地帶。盡管金星上峽谷縱橫,但沒有哪一條看起來類似地球的海溝。

瑪亞特山的假色照片,垂直方向放大了22.5倍

跡象表明,金星火山的噴發(fā)形式也較為單一。凝固熔巖層顯示,大部分金星火山噴發(fā)時,只是流出的熔巖流沒有劇烈爆發(fā)、噴射火山灰的跡象,甚至熔巖也不似地球熔巖那般泥濘粘質(zhì)。這種現(xiàn)象不難理解。由于大氣高壓爆炸性的火山噴發(fā),熔巖中需要有巨大量的氣體成分。在地球上,促使熔巖劇烈噴發(fā)的主要?dú)怏w是水氣,而金星上缺乏水分子。另外,地球上絕大部分粘質(zhì)熔巖流和火山灰噴發(fā)都發(fā)生在板塊消亡地帶。因此,缺乏板塊消亡帶也大大減少了金星火山猛烈爆發(fā)的幾率。瑪亞特山,金星上最大的火山之一,比周圍地區(qū)高出9000米,寬200千米,火山及火山活動金星表面為數(shù)很多。至少85%的金星表面覆蓋著火山巖除了幾百個大型火山外,在金星表面還零星分布著100000多座小型火山從火山中噴出的熔巖流產(chǎn)生了了長長的溝渠,范圍大至幾百千米,其中最長的一條超過7000千米。

盾狀火山

金星有150多處大型盾狀火山。這些盾狀直徑多在100千米至600千米之間,高度約有0.3~5千米。其中最大的一座直徑700千米,高度5.5千米。比起地球上的盾狀火山,金星火山顯得更加平坦。事實(shí)上,最大的金星盾狀火山其基底直徑已經(jīng)接近火星上的Olympus火山,但是由于高度不足體積比起Olympus要小得多。

火星盾狀火山與地球上的盾狀火山有相似之處。它們大都被長長的呈放射狀的熔巖流所覆蓋,坡度平緩。大部分火山中心有噴射孔。因此,科學(xué)家猜測這些盾狀是由玄武巖構(gòu)成的,類似夏威夷的火山。

金星上的盾狀火山分布零散,并不像地球上的火山鏈。這說明金星沒有活躍的板塊構(gòu)造。

金星約有10萬個直徑小于20千米的小型盾狀火山。這些火山通常成串分布,被稱為盾狀地帶。已被科學(xué)家在地圖上標(biāo)出的盾狀地帶,超過550個,多數(shù)直徑在100~200千米之間。盾狀地帶分布廣泛,主要出現(xiàn)于低洼平原或低地的丘陵處??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),許多盾狀地帶已經(jīng)被更新的熔巖平原覆蓋,因此他們推測,盾狀地帶的年齡非常古老,可能形成于火山活動初期。


文化

編輯?播報(bào)


中國神話

金星在中國古代稱為太白,早上出現(xiàn)于東方時又叫啟明、曉星、明星,傍晚出現(xiàn)于西方時也叫長庚、黃昏星。由于它非常明亮,最能引起富于想象力的中國古人的幻想,有關(guān)它的傳說也特別多。

在中國本土宗教——道教中,太白金星是核心成員之一,論地位僅在三清(玉清元始天尊、上清靈寶天尊、太清道德天尊)之下。最初道教的太白金星神是位穿著黃色裙子,戴著雞冠,演奏琵琶的女神,明朝以后形象變化為一位童顏鶴發(fā)的老神仙,經(jīng)常奉玉皇大帝之命監(jiān)察人間善惡,被稱為西方巡使。在中國古典小說中,多次出現(xiàn)太白金星的傳奇故事,可見他的人氣之旺。在膾炙人口的《西游記》中,太白金星就是個多次和孫悟空打交道的好老頭。

傳說李白的出生不同尋常,乃是他的母親夢見太白金星落入懷中而生,因此取名李白,字太白。長大后的李白也確有幾分“仙氣”,他漫游天下,學(xué)道學(xué)劍,好酒任俠,笑傲王侯。他的詩,想象力“欲上青天攬明月”,氣勢如“黃河之水天上來”,無人能及。李白在當(dāng)朝就享有“詩仙”的美名,后來更被人們尊為“詩中之仙”。


星空

梵高1889年名作星夜中,金星在樹的右側(cè)

夜空中最亮的星~~~是金星!


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