( 科普2013-06-14 08:57:04) 金星是太陽系大行星之一,按照離太陽由近及遠的順序排列是第二顆,緊挨著我們的地球。在夜晚天空中,除了月球之外,金星是最明亮的天體,亮度最大時為-4.4等,比著名的天狼星還亮14倍。中國民間稱為“太白星”或“太白金星”。古代有人把它誤認為兩顆星。在中國史書上,分別稱為“啟明星”和“長庚星”。
金星在距離太陽1億零750萬公里的平均距離處,沿近圓軌道繞日公轉(zhuǎn)。從隨著金星一起繞日運行的地球上看,金星也呈現(xiàn)出和月球類似的相位變化。金星以225個地球日公轉(zhuǎn)一周,但經(jīng)歷一個相位周則需時584日。金星的自轉(zhuǎn)周期比公轉(zhuǎn)周期還長,這在九大行星中是唯一的。金星的自轉(zhuǎn)周期為243日。金星的白晝和黑夜各約為59日,也就是說,金星上一晝夜相當于地球上的117日。在下合(即金星位于地球和太陽之間)時,它離地球比其他大行星都近,在4千2百萬公里以內(nèi)。有時金星下合時會從太陽的圓面上經(jīng)過,這種現(xiàn)象稱為金星凌日(注1)。金星凌日是一種比較罕見的天文現(xiàn)象,曾被用來測定天文單位的準確值。 從大小和質(zhì)量來看,金星和地球差不多。金星的直徑只比地球小653公里,為12103公里;金星的質(zhì)量約是地球的81%。然而,在其他方面,金星與地球卻很少有相似之處了。金星完全被一層厚云包圍,云中主要含有濃硫酸微滴。主云層從表面之上約45公里一直延伸到70公里左右的空間。薄霧從厚云的最低層往下延伸幾千米,并從最高層向上漫延約20公里。用紫外光觀察,某些云頂區(qū)域呈現(xiàn)暗色,可能是由于二氧化硫、氯化硫、氯或固態(tài)硫的存在所致。 金星的表面因有濃密的大氣保護,相對說來,地勢比較平坦,不像月球、水星、火星那樣有眾多的環(huán)形山。金星上也有一些山或山脈,其中有的火山直徑可達數(shù)百公里,但一般都不太高。它的赤道區(qū)有一些像火山口那樣的大而淺的圓形圈,還有一條自南向北穿過赤道的長達 1,200公里的大裂谷。金星大部分表面上有一層覆蓋物,其厚度一般不超過一米。在這層覆蓋物下面主要是玄武巖、火成巖等巖石。金星的表面溫度很高,不存在任何液態(tài)水,加上極高的大氣壓力和嚴重缺氧等嚴酷的自然條件,當然不可能有任何類似地球上的動、植物存在。 關于金星的內(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3,100公里的鐵-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”。 金星大氣的成分和地球大氣的完全不同??臻g探測器的測量表明二氧化碳占組成物質(zhì)的96%以上,致使金星大氣具有極大的密度;氮占3.5%;還有微量的氬、水蒸氣、一氧化碳、氦和一氧化硫。濃密的大氣和厚的云蓋,有力地抓住射入的太陽能,使金星的表面溫度高達460攝氏度左右,成為太陽系中所有行星上溫度最高的一個。在離金星表面30~40公里處,密布著厚達25公里的濃云,它可以反射掉75%左右的入射的太陽光。濃云是由微米量級大小的濃硫酸霧組成的,在云層外面則基本上是原子氧。金星大氣的二氧化碳產(chǎn)生非常強烈的溫室效應,使金星表面溫度高達465~485℃,而且基本上沒有地區(qū)、季節(jié)、晝夜的區(qū)別。金星探測器測知,北極區(qū)的溫度反比陽光照射的赤道地區(qū)高10℃左右。隨著高度的增加,大氣中的溫度下降,到大氣層頂溫度為-55℃。接近金星表面的低層大氣一般比較寧靜,風速僅每秒2米左右,但是,在大氣層頂卻存在著與自轉(zhuǎn)方向相同的、速度高達320公里/小時的大環(huán)流。 金星和其他大行星不同,它從東到西逆向自轉(zhuǎn),緩慢地每243日繞軸自轉(zhuǎn)一周。金星自轉(zhuǎn)軸相對它繞日公轉(zhuǎn)的軌道平面的傾角僅為3度。這些事實表明,其季節(jié)變化必然很不明顯。太陽供熱以及金星的緩慢自轉(zhuǎn)導致產(chǎn)生一個大氣環(huán)流,其中由于受熱,空氣在赤道帶上升,緩慢地移向高緯度地帶,再到達兩極地區(qū),隨后,空氣變冷而下沉,然后沿地表返回赤道帶。這樣一個簡單的樣式,若在快速旋轉(zhuǎn)地球上,則會是完全不穩(wěn)定的。金星上也有明顯可見的不穩(wěn)定性,它表現(xiàn)為強烈的波動樣式,并改變上述簡單的狀況。大氣的轉(zhuǎn)速也隨著從表面到上層大氣的高度面增大。這樣一來,觀測到的云層面積在4個地球日內(nèi),繞金星赤道運行一周。 金星表面的大氣壓約為地球的90倍,而且有非常頻繁的放電現(xiàn)象。金星探測器就曾記錄到一次持續(xù)15分鐘的大閃電。稠密的金星大氣還造成了一種奇特的光學現(xiàn)象,即大氣折射能使接近地平線的太陽光彎曲達 180°,因此,在金星上,即使背朝太陽也可欣賞“日落東山”的奇景。 金星基本上沒有磁場(強度不到地磁場的萬分之一),也未發(fā)現(xiàn)有輻射帶。太陽風、紫外線和 X射線均可穿入大氣深處,使部分大氣電離,造成一個很薄的金星電離層,它離金星表面很近。在夜間電離層的電子密度很小。 1961年以來,蘇聯(lián)和美國先后發(fā)射了14個行星際探測器飛向金星。最早是前蘇聯(lián)在1961年2月發(fā)射“金星”1號。美國在1962年8月27日發(fā)射的“水手”2號(注2)于同年12月24日到達金星附近,與金星最近距離為34,833公里。前蘇聯(lián)在1967年6月發(fā)射的“金星”4號的飛行艙于同年10月18日首次進入金星大氣,撞在金星的表面上。1975年6月前蘇聯(lián)發(fā)射的“金星”9號和“金星”10號,分別于同年10月22日和25日到達金星,并在金星表面上實現(xiàn)了軟著陸,獲得了第一批金星全景遙測照片。1978年,美國發(fā)射了“先驅(qū)者-金星”1號和2號,蘇聯(lián)發(fā)射了“金星”11號和12號。這四個行星際探測器都在1978年12月到達金星附近,共發(fā)出7個著陸艙降落到金星表面進行綜合科學考察,大大增加了人們對金星的知識。 前蘇聯(lián)的“金星”號探測器在20世紀70年代和80年代取得了金星表面外貌和組成的詳細信息(注3)。照片揭示,金星平原上遍布扁平的巖石,以及顏色較暗的細顆粒狀土壤?!敖鹦恰?3號和“金星”14號探測器所測定的表面成分近似于地球上的玄武巖。 在“金星”號以及美國的“先鋒”號、“麥哲倫”號的任務中,用雷達繪制的金星地貌圖顯示出復雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和多變的地形地貌金象征表面的大部分是綿延起伏的平原,另有幾處低洼地帶和兩處大陸規(guī)模的高原。在伊希塔爾大陸的東部有一串巨大的高山稱為麥克斯韋山脈,比金星表面的平均高度高出1萬米以上。其他的地貌有隕石撞擊的環(huán)形山,大裂谷,斷層、裂縫、火山等等。其中許多地形結(jié)構(gòu)均與火山活動有關??偟膩砜?,金星地貌不像是那種使地球大部分表面成形的地殼板塊構(gòu)造的活動。證據(jù)表明,金星和地球一樣,現(xiàn)正是一個地質(zhì)流動體。
以上圖片是用探測器拍攝的雷達圖片處理而成的
以上圖片顯示了金星的相位變化。圖片還顯示了金星表面濃云密布的狀況
以上是探測器拍攝的金星局部地形雷達圖片
以上是根據(jù)雷達探測數(shù)據(jù)經(jīng)計算機處理生成的金星局部立體地貌,其中可見熔巖涌出。 注1: 凌日是指地球軌道以內(nèi)的行星經(jīng)過日面的現(xiàn)象。水星和金星距離太陽比地球距離太陽近,在繞日運行過程中有時會處在太陽與地球之間,這時,地球上的觀測者可看到一小黑圓點在日面緩慢移動,這就是凌日現(xiàn)象。水星和金星的軌道分別與黃道有7°和3°4的傾角,所以并不是每次合日都發(fā)生凌日,只有當水星或金星和地球同時都很接近升、降交點時才發(fā)生。地球經(jīng)過水星升交點在11月10日前后,經(jīng)過水星降交點在5月8日前后,所以水星凌日只能發(fā)生在這兩個日期附近;同樣,金星凌日也只能發(fā)生在12月9日和6月7日附近。每100年平均發(fā)生水星凌日13次,發(fā)生在11月的有9次,在5月的有4次。二十世紀八十和九十年代發(fā)生水星凌日的日期是1986年11月13日、1993年11月 6日和1999年11月15日。發(fā)生金星凌日的機會甚少。上次金星凌日發(fā)生在1882年 12月6日,下兩次將發(fā)生在2004年6月8日和2012年6月6日。一兩圖中日面中的小黑點即為金星。
注2:
“水手”號探測器是美國發(fā)射到金星、火星和水星附近的一系列不載人的航天探測器。其中“水手”2號是世界上第一只成功的星際間探測器。它發(fā)射于1962年8月27日?!八帧?號和“水手”5號(1967年)分別在離金星34000公里和4023公里距離內(nèi)飛越金星,對它的溫度和大氣密度進行了測量。這些探測器還飛越水星、火星,并發(fā)回很多珍貴資料和圖片。圖為“水手”2號。
注3: 1975年6月,前蘇聯(lián)發(fā)射了金星9號、10號兩顆探測器。同年10月22日,金星9號探測器成功著陸。它有53分鐘工作時間,向地球傳回一幅圖像(上)。10月25日,金星10號成功著陸,它工作了65分鐘并返回了這幅圖片(下)。圖片底部是探測器局部,圖片上面左右角可見地平線。
金星13號探測器在1982年3月1日著陸后拍攝的彩色圖片。探測器在金星表面堅持工作了兩個小時。圖中可見片狀巖石和土壤。圖片下部是探測器的局部。
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