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第7章 逆向自转的行星—金星

1.金星概况

按照距离太阳的远近,金星是八大行星中的第二颗,是离地球最近的行星。中国古代称金星为“太白”或“太白金星”。它有时是晨星,黎明前出现在东方天空,被称为“启明”;有时是昏星,黄昏后出现在西方天空,被称为“长庚”。除了太阳和月亮之外,金星是全天中最亮的星,比著名的天狼星(除太阳外全天最亮的恒星)还要亮14倍,犹如一颗耀眼的钻石。于是古希腊人称它为阿佛洛狄忒—爱与美的女神,而罗马人则称它为维纳斯—美神。

金星和水星一样,也是没有天然卫星的大行星。因此,金星的夜空中没有“月亮”,但有“星星”,最亮的“星星”是地球。由于离太阳比较近,所以在金星上看到太阳的大小比在地球上看到的大1.5倍。

有人称金星是地球的孪生姐妹,从结构上看确实如此,金星和地球有不少相似之处。金星的半径约为6073千米,只比地球半径小300千米,体积是地球的0.88倍,质量是地球的4/5.但两者的环境却有天壤之别,金星的表面温度很高,不存在液态水,加上极高的大气压力和严重缺氧等残酷的自然条件,金星不可能有任何生命存在。因此,金星和地球只是一对“貌合神离”的姐妹。

金星周围有浓密的大气和云层。这些云层为金星表面罩上了一层神秘的面纱。人们只有借助于射电望远镜才能穿过这层大气,看到金星表面的本来面目。

金星的自转很特别,是太阳系内唯一逆向自转的大行星,自转方向与其他行星相反,是自东向西。因此,在金星上看,太阳是西升东落。

金星逆向自转现象,有可能是很久以前金星与其他小行星相撞造成的,但是现在还无法证明。除了这种不寻常的逆行自转外,金星还有一点不寻常,就是金星的自转周期和轨道是同步的。

你知道金星历法吗?

金星历法,是一种以金星的周期活动为标准的历法规则。然而,金星历法并不是科幻小说的作品,而是切切实实曾在古代玛雅文明出现过的历法系统。

2.金星的地质结构

没有直接资料可以分析金星的内部结构,只能从理论上进行推算。科学家推测,金星的内部结构和地球相似,有一个半径约3100千米的铁—镍核,中间层是由硅、氧、铁、镁等化合物组成的“幔”,外层是由硅化合物组成的很薄的“壳”。金星的平均密度,次于地球与水星,在八大行星中排第三位。

美国Magellan飞行器最近传送回的重力数据表明,金星的外壳比早先假定的硬得多,厚得多。

3.金星的地形地貌

金星近来正在经历表面的重新构筑,大约90%的金星表面是由不久前才固化的玄武岩熔岩形成的,当然也有极少量的陨石坑。金星上最古老的特征,仅有8亿年历史,大多数地区都相当年轻,但也有数亿年的时间。最近的发现表明,金星的火山在隔离的地质热点依旧活跃。

金星浓厚的大气,迫使流星等天体在到达金星表面之前减速,这是陨石坑极少的原因,它的陨石坑不超过3.2千米。金星上没有小环形山,应该是小行星在进入金星的稠密大气层时就被烧光了。金星上的环形山都是一串串的,应该是由于大的小行星在到达金星地表前,直接碎裂在大气中造成的。

据科学观测,金星表面十分干旱,所以金星上的岩石要比地球上的更坚硬,从而形成更陡峭的山脉、悬崖峭壁和其他地貌。在金星表面的大平原上,有两个主要的大陆状高地。北半球的高地叫伊师塔地;南半球的高地叫阿弗萝狄蒂地,长约9700千米、宽约3200千米,面积比中国的青藏高原大两倍。阿弗萝狄蒂地的面积与南美洲相当。这些高地之间有许多广阔的低地。在这个高原的东北端,有一条从南向北穿过赤道的大峡谷,宽280千米、深3千米、长1200千米,它是八大行星中最大的峡谷。伊师塔地大约有澳大利亚那么大,拥有金星最高的麦克斯韦山峰,高达10.8千米,大约比喜马拉雅山高出2000米。麦克斯韦山脉包围了拉克西米高原。金星上还有一些由陨星撞击而形成的环形山,直径多在20~50千米之间,但不如月球和水星多。

金星上火山密布,是太阳系中拥有火山数量最多的行星。已发现的大型火山和火山特征有1600多处。此外,还有无数的小火山,但没有人计算过它们的数量。金星表面的火山及火山活动很多。至少85%的金星表面,覆盖着火山岩。除了几百个大型火山外,在金星表面还零星分布着10万多座小型火山。从火山中喷出的熔岩流,产生了长长的沟渠,范围大至几百千米,其中最长的一条超过7000千米。从“金星”13号和14号探测器的考察结果可以看出,金星内部的岩浆里含有水分,从而动摇了以前认为金星上“先天缺水”的看法。

金星火山造型各异,除了比较普遍的盾状火山,这里还有很多复杂的火山特征和特殊的火山构造。到目前为止,科学家在金星上还未发现活火山。但是由于研究数据有限,尽管大部分金星火山早已熄灭,但是仍不排除小部分依然活跃的可能性。火星盾状火山,与地球上的盾状火山有相似之处。它们大都被长长的呈放射状的熔岩流所覆盖,坡度平缓。大部分火山中心,有喷射孔。因此,科学家猜测,这些盾状是由玄武岩构成的,类似于夏威夷的火山。金星上的盾状火山分布零散,并不像地球上的火山链,这说明金星没有活跃的板块构造。

迹象表明,金星火山的喷发形式也较为单一。凝固的熔岩层显示,大部分金星火山喷发时,流出的只是熔岩流,没有剧烈爆发、喷射火山灰的迹象,甚至熔岩也不似地球熔岩那般泥泞粘质。

与太阳系的其他行星相比,金星的磁场非常弱。这可能是由于金星的自转不够快,这是因为地核的液态铁因切割磁感线导致产生的磁场较弱。

金星上的大型盾状火山和小型盾状火山

金星有150多处大型盾状火山,这些盾状直径,多在100~600千米之间,高度约有0.3~5千米。其中,最大的一座直径700千米,高5.5千米。比起地球上的盾状火山,金星火山显得更加平坦。事实上,最大的金星盾状火山,其基底直径已经接近火星上的奥林匹斯火山,但是由于高度不足,体积比起奥林匹斯山要小得多。

金星约有10万个直径小于20千米的小型盾状火山。这些火山通常成串分布,被称为盾状地带。已被科学家在地图上标出的盾状地带,超过550个,多数直径在100~200千米之间。盾状地带分布广泛,主要出现在低洼平原或低地的丘陵处。科学家发现,许多盾状地带已经被更新的熔岩平原覆盖,因此他们推测盾状地带的年龄非常古老,可能形成于火山活动初期。

4.金星上变幻莫测的大气环境

据天文观测,金星的天空是橙黄色的。它的大气密度是地球大气的100倍,大气97%以上是“保温气体”—二氧化碳,同时还有一层厚达20~30千米的由浓硫酸液滴组成的掺杂着硫粒子的浓云。这就是金星天空呈现黄色的原因。

金星大气层的主要成分—二氧化碳,导致金星的温室效应很强烈。因为二氧化碳和浓云只许太阳光通过,却不许热量透过云层散发到宇宙空间。被封闭起来的太阳辐射,使金星表面变得越来越热。温室效应使金星表面温度高达465℃~485℃,在近赤道的低地,金星的表面极限温度可高达500℃。金星的表面温度不会因地区不同、季节转换和昼夜交替发生太大的改变。如果没有温室效应,金星温度会比现在下降400℃,接近地球的表面温度。金星的表面温度甚至高于水星,尽管它离太阳的距离要比水星大两倍,并且得到的阳光只有水星的四分之一。

金星浓厚的云层,把大部分阳光都反射回了太空,所以金星表面接受到的太阳光比较少,大部分阳光都不能直接到达金星表面。金星热辐射的反射率大约是60%,可见光的反射率更大。所以,尽管金星比地球离太阳的距离近,它表面所得到的光照却比地球少。

金星云层顶端有强风,大约每小时350千米,但表面风速却很慢,每小时几千米不到。金星的大气压强非常大,是地球的90倍,相当于地球海洋中1000米深度的压强。金星上也有雷电,曾经记录到的最大一次闪电,持续了15分钟。

5.金星的风光

金星上面密布着厚达25千米的浓云,望远镜只能看到一个模糊不清的淡黄色圆盘,无法分辨出金星的细节。

1961年以来,美国和前苏联先后向金星发射了30多个探测器,开始是飞近探测,后来发展到着陆探测。探测结果表明,金星是一个奇热、无水、任何生命都无法存活的星球。

美国和前苏联发射的金星探测器上,都装有影像雷达传感器。雷达测绘表明,金星的表面与地球类似,有雄伟的山脉、广阔的平原、连绵起伏的高原、幽深的裂谷。

什么是流星群?

流星群,是沿同一轨道绕太阳运行的大群流星体。它们往往是由彗星抛射的质点和瓦解的彗核形成的。猎户座流星群和宝瓶座流星群与哈雷彗星有关。流星体很少单个出现,大多数是以流星群状态出现的。目前已发现的流星群达几百个。

6.金星的观测

金星的轨道比水星的大,当处于西方或东方的最大距角时,它看起来距太阳比水星距太阳远1倍。金星是天空中最亮的天体之一,观察它的最佳时间是当太阳恰好位于地平线以下的时候。太阳落山,金星随后落下,此时它位于太阳之左;太阳升起前,金星首先升起,此时它位于太阳之右。

你很容易分辨出金星来,它明亮而略呈黄色。当金星呈大“新月”形时,用双筒望远镜观测它是最合适的。此时,金星位于最大距角点与下合点之间。在下合点时,金星位于地球与太阳之间,我们便看不到它了,注意调好望远镜的焦距,使之能观察遥远的物体。

7.人类探索金星的历程

金星是一颗内层行星,从地球用望远镜观察它会发现位相变化。伽利略对此现象的观察,是赞成哥白尼太阳中心说的重要证据。金星环境复杂多变,天空橙黄色,经常下硫酸雨,一次闪电最长的竟然持续15分钟!

人类对太阳系行星的空间探测,是从金星开始的。前苏联和美国从20世纪60年代起,就对揭开金星的秘密倾注了极大的热情,展开探测竞争。迄今为止,发往金星或路过金星的各种探测器已经超过40个,从而获得了大量的有关金星的科学资料。

前苏联开启了金星探测的先河。1975~1984年是金星探测的高潮期。各种探测资料的研究表明,金星上的地质构造仍然很活跃,金星的岩浆里含有水分。综观前苏联金星探测的特点,主要是投放降落装置考察,以特殊的工艺战胜金星上高温高压,取得了金星表面宝贵的第一手资料。

前苏联航天技术的辉煌成就,极大地刺激了美国人。从1978年起,美国把行星探测活动的重点转移到了金星。为了在探测金星方面取得更大的成就,美国宇航局决定要利用雷达探测技术方面的先进设备,透过金星浓密的云层,详细勘察金星的全貌和地质构造,研究金星是否具有河床和海洋构造。未来的金星探测,需要长寿命的登陆舱、专门的下降探测装置、遥控探测气球以及监视金星大气的轨道器等。

你知道金星凌日吗?

由于水星、金星是位于地球绕日公转轨道以内的“地内行星”,因此当金星运行到太阳和地球之间时,可以在太阳表面看到一个小黑点慢慢穿过,这种天象称之为“金星凌日”。天文学中,往往把相隔时间最短的两次“金星凌日”现象,分为一组。这种现象的出现规律通常是8年、121.5年,8年、105.5年,以此循环。

17世纪,著名的英国天文学家哈雷曾经提出,金星凌日时,在地球上两个不同地点同时测定金星穿越太阳表面所需的时间,由此算出太阳的视差,可以得出准确的日地距离。可惜,哈雷本人活了86岁,从未遇上过“金星凌日”。在哈雷提出他的观测方法后,曾出现过4次金星凌日,每一次都受到了科学家的极大重视。

人们用10倍以上倍率的望远镜,即可清楚地看到金星的圆形轮廓,40~100倍率左右的望远镜观测效果最佳。天文专家提醒,在观看时,千万不能直接用肉眼、普通的望远镜或是照相机观测,而要戴上合适的滤光镜,同时观测时间也不能过长,以免被强烈的阳光灼伤眼睛。