天文常識1001條

第五章 內(nèi)太陽系：小型行星的世界

Mercury 水星篇

256 水星是離太陽最近的一顆行星。水星離太陽表面的平均距離僅36，000，000英里，是太陽最鄰近的行星。

257 水星既冷又熱。白天，在太陽的直射下水星表面溫度達(dá)800華攝氏度－能熔化錫和鉛；晚上溫度可以降低到－350華攝氏度。其主要原因是它沒有大氣保溫。

258 地球上看水星，它像個小型探測器。水星很小又靠近太陽，使我們難以觀測它。太陽剛落下，它也落下，太陽剛升起，它也升起。它的微小使的觀測它的表面十分困難。水星與地球最近時在地球與太陽之間，但朝我們的這一面還沒被太陽照亮。

259 直到十九世紀(jì)六十年代，我們才對水星表面有了一些了解。水星只給了我們昏暗的陰影，我們只有一個大概的草圖，此時天文學(xué)家對水星日多長還有爭議。

260 從1974到1975年，我們對水星的認(rèn)識有了飛躍。水手10號空間探測器三次從水星表面?zhèn)骰亓岁P(guān)于水星的大大小小多幅照片，在水星表面行走了近200英里。傳回了幾百張生動的照片及地形圖。

261 水星與月亮有所異同。乍眼看去，水星與月球十分相似，由成千上萬的彈坑覆蓋，但不如月球上的密集，并且比月球上的更平坦。這可能是由于水星沒有太多的玄武巖平原。明顯的是，月球上有伽利略環(huán)形山，水星上有沖擊谷，都是由很久以前與大天體的碰撞造成的。這個沖擊谷被一圈山脈環(huán)繞，長800英里，像一支巨大的公牛眼睛。

262 水星上也有許多“不可思議的地形”。 這不是個描述性的說法，而是人們對那些地方的實際稱謂。這個名字來自它所展示出來的縱橫交錯，犬牙齒戶的模樣。這片區(qū)域與我們發(fā)現(xiàn) 的部分正好處在水星上相對的方向并不只是個巧合，而是由它內(nèi)在原因。事實上，那些來自太空中的形成 的物體在撞擊水星時所產(chǎn)生的地震波在整個水星上傳播，最后匯聚在與撞擊部位相反的地方，形成了這種地形。

263 懸崖是一種水星有而月亮無的特色地形。水星上的懸崖是從環(huán)形山直穿過去的高達(dá)2公里，綿延長達(dá)300公里的峭壁。其中已知的最壯觀，最大的是“發(fā)現(xiàn)之崖”

264 水星上的懸崖地形可能與地球上的類似地形的形成方式不同。地球上的懸崖常常是由于直到今天還在繼續(xù)的地殼板塊運動的結(jié)果。可是水星上并沒有這種板塊構(gòu)造的地形，很可能取而代之的解釋是，水星內(nèi)部深處的活動造成了這種地形。科學(xué)家們的理論是這樣的：當(dāng)水星年輕的時候，她應(yīng)該有一個熔融狀的內(nèi)核，隨著時間的推移，她的內(nèi)核開始凝固收縮。這種收縮并不是均勻各向同性的，從而造成了水星外殼上有的地方塌陷，有的地方隆起，形成今天水星那讓人過目難忘的奇特地形。

265 水星有很弱的磁場。水星的磁場比地球的磁場要弱100倍。但是這磁場仍然足以證明水星內(nèi)部埋有一個直徑1100公里的大鐵核。這個鐵核使得水星的平均密度要比地球大很多。

266 水星上的一天是一年的兩倍。水星只需要地球上的88天就可環(huán)繞太陽一周，所以，88個地球日是水星上的一年的長度。可是水星自轉(zhuǎn)的非常慢，需要59個地球日自轉(zhuǎn)一圈。這兩種運動的組合意味著對于水星上的觀察點來講，從一個“滿月”到下一個之間所流逝的時間是176個地球日，所以水星上的一天的長度事實上是她上面一年的2倍。

267 水星上可以看到一些奇特的日出。水星在繞太陽公轉(zhuǎn)時，自轉(zhuǎn)軸會來回擺動，并且水星的公轉(zhuǎn)軌道是一個特別橢的橢圓。這兩個原因加起來造成水星上某些地方會看到奇特的日出現(xiàn)象：太陽在早上升起，然后停在半空中，又順著原路落了回去。
268 水星上也許保留著太陽系起源的線索。最近，雷達(dá)探測到水星極地附近環(huán)形山內(nèi)有亮的反射斑。科學(xué)家推測這是由很久以前撞擊水星的彗星留下的冰層造成的。這些冰層在環(huán)形山內(nèi)得到很好的保護(hù)，有可能保留有46億年前原初太陽系組成的物質(zhì)形態(tài)，元素組成的信息。

269 水星上不可能有出現(xiàn)過生命。水星的小質(zhì)量使得它在早期很難有足夠的引力吸引住它的大氣層。更進(jìn)一步，它與太陽做得太近了，水星過高的溫度和強大的太陽風(fēng)使得水星不可能保留住它的大氣層。沒有空氣和水，就像我們的月亮一樣，水星一直是一個拒絕生命存在的星球。

Venus 金星篇

270 金星就是最漂亮，最常見的啟明星和長庚星。 因為金星的公轉(zhuǎn)軌道在地球軌道的內(nèi)側(cè)，從地球上看起來，金星在太陽的兩側(cè)搖擺。因此，金星日落后在西南天空待一兩個小時，然后又在日出前跑到東方的天空呆上幾個小時。在那些時間里，除了太陽和月亮外，金星也可以成為天空中最亮的物體，閃耀著紫色的柔光。

271 相比太陽系中的其他行星，金星與地球走得要更近些。金星是太陽系由內(nèi)到外數(shù)的第二顆行星，它那近似圓形的公轉(zhuǎn)軌道距太陽表面有6700萬公里。大概每十九個半月金星從地球旁邊經(jīng)過一次，這是它與地球的距離只有2600萬公里。而地球另一側(cè)的火星，距地球最近則有3500公里。所以說，金星是與地球走得最近的行星。

272 很長時間來，金星被稱作地球的“姊妹星”。金星的直徑僅僅比地球的直徑小408公里。加上金星的公轉(zhuǎn)軌道與地球很相近的事實，使得人們有理由相信金星不太可能與地球的構(gòu)造有很大差異。早期的科幻小說家幻想著金星上充滿了水，然后演化成一個由恐龍統(tǒng)治的混亂的世界，然后到有高級工們居住的星球。但是當(dāng)科學(xué)數(shù)據(jù)積累后，科學(xué)家知道，這兩個星球的共同點只有那差不多大小的尺寸而已。

273 金星并不是地球的“姊妹星”，它更像是個懸在空中的地獄。早先人們用望遠(yuǎn)鏡觀測觀測到金星上持續(xù)變化的很精細(xì)的結(jié)構(gòu)。不久，人們明白了金星完全被銀色的云彩包圍著，人們完全看不到它的表面。這面紗使人們可以盡情的想象，那面紗的底下是不是有蒙娜麗莎的迷人微笑？可是，科學(xué)探索發(fā)現(xiàn)進(jìn)行的大氣里沒有充足的可供生命呼吸的氧氣，而是富含著溫室氣體——二氧化碳。這個發(fā)現(xiàn)最終使得科學(xué)家完全放棄了金星可能與地球很相似的那一點點希望。

274 金星的云層有很精細(xì)的結(jié)構(gòu)。金星上層大氣的有一種精致的條紋樣式，使人們聯(lián)想起地球上噴氣式飛機噴出的氣體尾巴。那實際上是以非?？斓乃俣壤@金星轉(zhuǎn)的氣流，大概每四天繞金星一圈。

275 前蘇聯(lián)和美國的宇宙探測器都給我們的“姊妹星”畫了一幅非常難看的肖像圖。 當(dāng)前蘇聯(lián)和美國的宇宙探測器于20世紀(jì)70年代和八十年代造訪金星時，都發(fā)現(xiàn)了一個讓地球人窒息的金星大氣，它的表面大氣壓是地球大氣壓90倍。而那里的溫度，不管白天還是黑夜，都在470攝氏度左右。更驚人的是，在金星的大氣中找到了比汽車電瓶中的硫酸還要濃的濃硫酸液滴。古羅馬人被金星發(fā)出的漂亮的光所感動，遂以他們的愛和美的女神的名字Venus來給金星命名?？墒乾F(xiàn)代的天文學(xué)家們更喜歡以“太陽系中的地獄”來稱呼它。

276 金星大氣中有酸霧。金星上氣溫非常高，使得那里是不可能下雨的，但是硫酸霧還是會發(fā)生的。就像地球的云層主要是由水蒸汽構(gòu)成的一樣，小硫酸液滴是金星云層的主要組成部分。最近的宇宙探測器的觀測表明，金星大氣中的硫酸所占比例有上升的趨勢。金星上活動頻繁的火山向大氣中噴入了巨量的硫化物，這可能是酸液的來源。

277 金星上的溫室效應(yīng)。金星上的溫度有如此之高是很容易用溫室效應(yīng)來解釋的，同時也可以用來分析經(jīng)典的溫室效應(yīng)。從太陽來的光有一部分透過了金星的大氣層，落到了金星的表面上，被金星上的巖石和土層所吸收。巖石和土層升溫后，又把一部分熱量重新輻射到了金星的大氣中。這些熱量有一部分被大氣吸收，也有一部分又被反射或是散射回地面上。就這樣，大氣層起到了保溫的效應(yīng)。高密度的大氣把熱量不偏不倚的傳向整個星球，使得整個星球的晝夜近乎沒有溫差，也沒有類似地球上的赤道和極地那樣的溫差。

278 與地球上的云相比，金星上的云層所處的位置的要更高一些。地球上大多數(shù)的云都分布在距離地面7-8公里的地方，而金星上的云層卻高聳到距離星球表面40公里的地方。在那之下還會有兩到三層云或薄霧，但是到海拔19公里以下地方天空就不會有云了。由于只有一小部分太陽光可以穿過金星大氣，金星上的白晝不像地球上這樣明朗，其亮度很像地球上的陰天。

279 我們通過雷達(dá)可以窺到深藏在金星“面紗”里的景象。幾個世紀(jì)以來，金星的云層讓我們不能得到金星表面的真實圖像。隨著大功率雷達(dá)的發(fā)展，我們可以通過從地球上，或是圍繞金星運行的探測飛船上的雷達(dá)探測到金星的表面形狀和物質(zhì)組成。通過接受，分析金星表面反射回來的電磁波，我們已經(jīng)可以繪制金星的表面圖，類似地球上足球場大小的物體都在圖上標(biāo)了出來。另外，幾艘俄羅斯的飛船已經(jīng)成功克服了高溫高壓，降落到金星表面，并且發(fā)回了它們著陸點附近的巖石標(biāo)本圖樣。

280 金星的地貌。金星表面不像月亮和水星那樣部滿環(huán)形山，在很多地方是綿延起伏的巨大平原。另一些地方有一些山脈和高原，大多數(shù)的高度和地球上的山脈相比有些遜色。不過，其中最高的麥克斯韋爾山，高11270米，比珠穆朗瑪峰還高。兩個叫做“α區(qū)”和“β區(qū)”的山地區(qū)被認(rèn)為是有很多火山口的地區(qū)，其中一些火山可能具有周期性的噴發(fā)活動。

281 金星表面上的環(huán)形山。金星山也有一些環(huán)形山，不過大多數(shù)都是火山口，而不像月球上的環(huán)形山是與星球外飛來的物體相撞擊產(chǎn)生的。這主要是因為金星有濃密的大氣保護(hù)，金星外飛來的物體大都在與大氣摩擦的過程中燒盡了。

282 金星是一個金黃色的世界。從拍攝的金星上的照片來看，進(jìn)行的天空是橙黃色的，云也是橙黃色的；金星上的物體大部分看起來也是橙黃色的，有的微帶綠色，藍(lán)色的很少，金星的世界真是一個金黃的世界。科學(xué)家認(rèn)為，這是由于金星大氣吸收了太陽光中的藍(lán)色部分，使得金星看上去是一個金黃色的世界。

283 金星上有獨特的“薄餅”狀的火山巖丘陵。那些火山巖丘陵，每一個綿延約15公里，很可能是熔化的火山巖漿從地面上的裂縫涌出，而后又退了回去所遺留在地面的產(chǎn)物。

284 金星的演化方式與地球有天壤之別。金星上太熱，以至于它上面不可能在它上面形成液態(tài)水，也就沒有河流，海洋了。地球的原初大氣也有很多二氧化碳，就像今天的金星一樣。但是，地球上的二氧化碳都被海水吸收了，防止了溫室效應(yīng)的失控。金星就不一樣了，它上面的二氧化碳將永遠(yuǎn)留在大氣中，造成了溫室效應(yīng)的失控。

285 在一些方面，金星很像童年時的地球。很多地質(zhì)學(xué)家相信金星表面和地球在1億歲時的表面是一樣形狀的。在那時，地球上的火山開始噴發(fā)，地殼相對來說還很薄，地殼下的熔漿開始向外溢出，造成了地殼板塊的運動。

286 與水星一樣，金星也沒有“月亮”。水星和金星都沒有它們自己的衛(wèi)星。在18世紀(jì)初，有幾個天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了金星有一顆衛(wèi)星，并為它命了名。事后不久，人們發(fā)現(xiàn)那只不過是由于它們使用的望遠(yuǎn)鏡有問題，如果他們有更好的望遠(yuǎn)鏡就“發(fā)現(xiàn)”不了那顆衛(wèi)星了。

287 每過一斷時間，金星就會從地球與太陽之間穿過，造成“小日食”。金星每四個月就會從地球與太陽之間穿過，天文學(xué)家稱這種現(xiàn)象為“內(nèi)行”。因為地球與金星公轉(zhuǎn)軌道并不同一個平面內(nèi)，所以金星并不總是從太陽正表面上穿過。金星從太陽表面正上方上穿過稱為金星“凌日”，人們用肉眼就可看到有一個小黑點從太陽上緩緩經(jīng)過，那個小黑點就是金星。上一次是2004年6月8日（我們在浦口天文臺完整觀測了該次凌日），下一次是2012年7月6日，再往后就要等到下個世紀(jì)了。

MARS 火星篇

288 很多民族都把火星看作戰(zhàn)神的象征。古希臘人叫它阿瑞斯（希臘神話中的戰(zhàn)神），波斯人叫它尼爾高，羅馬人稱它馬爾斯。人們經(jīng)常把距離太陽第四近的火星被與他們掌管戰(zhàn)爭的神聯(lián)系起來。主要原因是，火星看上去是紅色的，讓人聯(lián)想起血的顏色。實際上，這紅色來自于不是那么紅的金星圖中的氧化鐵，硅酸鹽等。簡單的說，金星生銹了。

289 與金星不同，火星薄薄的大氣層通常透光性很好。當(dāng)天文學(xué)家開始用望遠(yuǎn)鏡觀測火星時，他們沒有感到像觀測金星時的那樣失敗。因為，火星的大氣非常干凈，只是偶爾會有云，所以天文學(xué)家可以直接看到火星表面。他們看到的是橘紅色（并不是真的紅色）的荒漠世界，其中散布著黑色的大陸狀的斑，和兩個若隱若現(xiàn)的極冠。

290 我們最初得到的火星信息讓人們以為火星和地球很相似。當(dāng)人們可以看到火星的表面特征后，就可以測火星的自轉(zhuǎn)周期了。火星上的一天有24小時37分，比地球略長半個小時。火星的自轉(zhuǎn)軸與它的公轉(zhuǎn)平面有一個25.2°的夾角（黃赤交角，地球的黃赤交角是23.5°），這使得火星上也有一年四季的變化。由于火星圍繞太陽公轉(zhuǎn)一圈約兩年（地球上的年），火星上的各個季節(jié)長度也相當(dāng)于地球上季節(jié)長度的兩倍。

291 從火星表面可以看到季節(jié)的更替。火星上季節(jié)的更替可以從可以從極冠的變化看出來。每年到一個半球的春季是，該半球的極冠就會收縮變小。產(chǎn)生黑色的紋漫延到赤道，有人猜測這是極冠的冰化成水，隨著水從極地流向赤道，火星上的植被開始了新一年的生長。當(dāng)然，后來證實這個猜想是錯誤的。

292 火星的公轉(zhuǎn)軌道扁的像雞蛋。火星的公轉(zhuǎn)軌道橢的非常厲害。它離太陽的平均距離是1億4千公里，可是在一個火星年中，它離太陽的實際距離會有三千萬公里的變化（對地球來說，這個變化距離只有三百萬公里）。

293 地球上觀測火星的最好時機。地球以更快的速度繞太陽轉(zhuǎn)（因為它離太陽比火星近），大概每兩年從火星附近經(jīng)過。天文學(xué)家把這個過程稱為“沖”（古中國天文學(xué)家命名，西方人把它稱為Opposition,即“相反，對面”的意思，指這時火星在天上處在與太陽相對的位置）。在沖的時候，火星整夜可見，它也處在離地球最近的地方，所以這個時候是我們觀測這顆紅色星球的最好時機。

294 1877年，意大利傳來了關(guān)于火星的激動人心的消息。那一年，一個意大利天文學(xué)家喬·斯基亞巴雷利報告說，在一個非常好的火星沖的觀測中，他發(fā)現(xiàn)了火星表面上有河流狀的黑暗條紋，他把那些條紋稱為“通道”。不久，其他天文學(xué)家也觀測到了那些條紋狀的東西。這個消息也激勵了一大批人加入觀測火星的行列。其中之一，美國人Lowell在美國的亞利桑納州建了Lowell天文臺，專門用來觀測火星。

295 在Lowell的眼中，那些“通道”成為了運河。Lowell把那些通道當(dāng)成是火星上智慧生物修建的運河，用來把極冠溶化的水引向他們需要的地方。這個消息轟動了全球。

296 我們的鄰居火星上有智慧生物的猜想曾經(jīng)很有迷惑力。火星上有智慧生物的想法立時成了19世紀(jì)末科幻小說的主題，他們描繪了每種火星生物的形態(tài)和他們的生活方式。“火星通道”也成了最流行的東西。人們絞盡腦汁，用各種方法給火星人問候的信息，讓他們知道地球上也有人居住。想法從點燃巨大的通信的狼煙，到上萬人在撒哈拉沙漠上同時舉起鏡子把太陽光反射向火星。1892年，法國科學(xué)院懸賞10萬法郎給能和火星人聯(lián)系上的人。當(dāng)時，人們認(rèn)為10萬法郎太多了，因為和火星人聯(lián)系是如此容易的任務(wù)。

297“1938年十月30日晚，火星人來占領(lǐng)地球”。1898年，H．G．Wells出版了他的新書《世界大戰(zhàn)》：火星人不甘居住在滿是沙漠的火星上，他們把貪婪的目光瞄向了綠色的地球。在1938年的萬圣節(jié)（基督教的宗教節(jié)日）前夕，他們發(fā)動了戰(zhàn)爭。當(dāng)然，這是虛構(gòu)的，但還是有很對人看完之后感到毛骨悚然。

298 有一部分人不相信火星人存在。在20世紀(jì)四五十年代，關(guān)于火星上生命是否存在的爭論仍在繼續(xù)。有一些聲譽卓著的天文學(xué)家稱他們看到了運河，可也有同樣著名的天文學(xué)家稱他們一條也沒看到過。火星大氣和火星溫度的科學(xué)分析結(jié)果也開始讓人們對火星生命的存在產(chǎn)生了疑問。

299 關(guān)于火星天氣的報告讓人們對火星人的存在不再抱有太大希望。測量表明火星赤道地帶的溫度白天有20度左右，晚上就下降到零下50度，這主要是因為火星的大氣很薄，不能保持火星上的熱量。這種氣候是不適合生命存在的。

300 在20世紀(jì)70年代，地球人終于訪問了火星。當(dāng)然，我們不是親自去的。我們是派我們的探測器飛船去的。在60年代中期，美國的“水手4號”飛掠火星，它發(fā)回來的照片顯示火星上有許多環(huán)形山，火山和沙漠。這讓那些期待火星生命的人徹底失望了。70年代，其它探測器進(jìn)入了環(huán)繞火星的軌道，前蘇聯(lián)的“火星3號”還放出了著陸艙在火星上著陸，更為詳細(xì)的觀測了火星，以圖發(fā)現(xiàn)火星上的生命跡象，可他們一無所獲。

301火星上最大的地理特征是塔塞斯高地。這個幾乎有北美洲那么巨大的高地比周圍的平原高6公里。這個塔塞斯高地是這個星球上最年輕的（約20到30億年）地區(qū)，因為這里有很多巨大的活火山。

302 火星上有幾個巨大的“國家公園”等待開發(fā)。雖然火星的直徑只有地球的一半大，表面積只有地球的百分之三十，可是它卻擁有一大批值得自豪的自然奇觀。“水手9號”從巨大的沙塵暴中首先看到的是幾座巨大的熄滅的火山頂部。其中最大的火山是“奧林匹斯之雪”，可以覆蓋整個科羅拉多州（美國的一個州）。它的火山口直徑有55公里。

303 火星上的火山高度比金星和地球上火山高度低，主要是因為火星上的重力要弱些。 火山的高度主要是受它所在星球的重力決定的。這是因為火山的高度是受它支持自己重量的能力決定的。金星和地球的大小和質(zhì)量相似，所以它們上的火山高度相當(dāng)。火山上的重力只有地球的38%，所以它上面的火山高度有2.5倍地球上的高。

304 火星上有貨真價實的大峽谷。火星上有巨大的峽谷，其中最大的是“水手谷”。此峽谷綿延5000多公里，寬200公里，比周圍地面低6~7公里，谷壁十分陡峭，它比地球上最大的峽谷——科羅拉多大峽谷（長46公里，深1.8公里）大得多。它不是由于水的沖蝕形成的，而是由于地質(zhì)斷層形成的。

305 火星上的一些地區(qū)部滿了環(huán)形山。約有四分之一的火星表面有環(huán)形山分布，特別是在南半球。實際上，這正好是地球上來的探測器掠過的地方，所以給了人們留下火星很象月球的印象?；鹦巧系沫h(huán)形山比月球上的淺，而且很少有直徑小于三公里的火山存在，這都是風(fēng)蝕的結(jié)果。

306 火星是太陽系里長相最“粗糙”的行星。從火星上海拔最低的賀拉斯盆地到海拔最高的泰瑞斯高地，海拔相差了21千米。在地球上，從最低的馬里亞納海溝到珠穆朗瑪峰只有12公里。

307 火星山最著名的運河是什么？除了水手谷能和Lowell的火星運河地圖對應(yīng)上外，造訪火星的探測船沒能發(fā)回任何運河的照片。那些“運河”，被證實為望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)像差，只存在于那些想觀測運河的天文學(xué)家腦中?；鹦沁\河的例子表明訓(xùn)練有素的科學(xué)家是怎樣愚弄他們自己“看到”他們想看到的東西。

308 火星上的黑暗紋到底是什么。被很多天文學(xué)家看到的火星上季節(jié)更替現(xiàn)象到底是什么？那些從極冠到赤道地區(qū)蔓延的黑色紋被證實是由于火星上的季風(fēng)帶著淺色的灰塵覆蓋黑色的巖石，或者把淺色的灰塵移走所造成的顏色變化。

309 火星很干燥。火星大氣很薄以致液體水不能存在。極冠包含有冰和干冰，可是在火星上的春天，極冠不會融化，而是直接氣化。水霧有時會形成，可是沒有火星雨下。簡單的說，火星比撒哈拉沙漠還干燥。

310 在1976年，科學(xué)家們?nèi)匀粓猿炙褜せ鹦巧?/strong>火星上的惡劣氣候仍不足以使一些科學(xué)家放棄火星上有生命存在的希望，因為地球上就有生命生存在那樣惡劣的環(huán)境中。在1976年夏，美國的“海盜1號”和“海盜2號”著陸在火星的表面，它們都可以挖掘火星上的巖石并且分析巖石組成。可是沒有積極的結(jié)果發(fā)現(xiàn)。