书城科普宇宙真相
13077400000025

第25章 发现星空(6)

此外,科学家们还发现水星向阳面和背阳面的温差非常大。因为水星上的大气比较稀薄,阳光的热量长驱直入,在太阳的暴晒下,金星向阳面的温度高达427℃,而背阳面温度却低到-170℃,因此声明金星上不存在一滴水。水星的质量比地球的质量小,它的地心引力只有地球的3/8,所以它表面上的物体只要速度达到4.2千米/秒,就会飞离金星。

水星还有一个全球性的磁场,强度约为地球磁场1/100,这表明它很可能也有一个高温液态的金属核。根据水星的质量和密度数值,科学家推算应有一个直径约为水星直径2/3的质量大且体积大的铁镍内核在其内部。

然而,关于水星更加具体的情况,至今仍有许多不明之处为人类所不了解。但我们相信,水星的谜底在不久的将来一定会被彻底揭晓。

小知识——水星之最

在太阳系的8大行星中,水星有了哪些“最”记录:

距离太阳最近:水星和太阳的平均距离是5790万千米,约为日地距离的0.387,是最靠近太阳的行星。

轨道速度最快:由于与太阳距离最近,所以进行受到太阳的吸引力也最大,它的轨道速度比任何行星都快,速度为每秒48千米,比地球的轨道速度要快18千米。依照这个速度,只用15分钟它就能环绕地球一周。

一“年”时间最短:地球绕太阳公转一圈是一年,而“水星年”却是太阳系中最短的年,它绕太阳公转一周只需要88天,还不到地球上3个月的时间。这都是水星围绕太阳高速飞跑的缘故。

一“天”时间最长:在太阳系的众多行星中,水星“年”时间最短,但“日”时间却比其他行星长。水星上的一天 (水星自转一周)的时间将近地球上的2个月(为58.65地球日)。在水星上的一年里,只能看到2次日出和2次日落,那里的一天半就是一年。

表面温差最大:因为没有大气的调节作用,距离太阳又最近,因而在太阳的暴晒下,向阳面的温度最高可达400℃,但背阳面的夜间温度可低至-160℃,昼夜温差将近600℃,因此夺得行星表面温差最大的冠军。

卫星最少:现在太阳系中发现了越来越多的卫星,但只有水星和金星是卫星数量是最少的,或者根本就没有卫星。

金星为何被称作启明星

在中国古老的神话传说里,有一个叫“太白金星”的神仙,其实他就是金星的化身。而在欧美等国家,它的名字源于罗马神话中的爱与美神一一维纳斯。既然人们赋予金星这么多人性化的符号,那它究竟是一颗怎样的星球呢?科学家历经相当长的探索,慢慢地揭开了金星神秘的面纱。

全天空最亮的星星

金星是天空中最明亮的一颗星星,晚间在西方天空闪烁时,被称作“长庚星”;早上在东方天空出现时,被称作“启明星”。

金星与太阳的平均距离约为1.08亿千米,与时间太阳的角距离为47度~48度,人们之所以能够经常望见它,主要是由于它大部分时间同太阳的角距离较大。夜晚,除了月亮以外,其他所有的星星都比不上它的亮度。由于金星有银白色的、像金刚石的闪光一样从中发出,因此它在中国素有“太白”的称谓。

科学家探索发现,金星如此明亮的原因主要与其周围大气层的浓厚有关,大气反射了照在它上面的近75%的太阳光。

金星离地球最近的距离平均为4000多万千米。人们经常将金星视为地球的孪生兄弟,因为它的大小、质量和密度都与地球相差不多。

金星的公转周期约为225天,但自转周期为243天,竟然还要长于它的公转周期!此外,金星的自转方向是逆时针,确切地讲,它的自转方向由东向西,在金星上看太阳是西升东落,这就更让人惊奇了。金星上昼和夜(一天)的时间远远长于地球,从大小上说,在那里看到的太阳约是我们所见到太阳的1.5倍。

金星有浓厚的大气层,但用望远镜看,金星只是一个混沌不清的淡黄色圆面,在大气的笼罩下,根本无法识别它的真面目。人们现在所掌握的金星表面及其大气等信息,主要来自空间飞行探测的结果。

对金星的探索

自1961年以来,前苏联和美国先后向金星发射的探测器约有30多个,获得了大量的研究成果。1970年8月17日,前苏联的“金星”7号无人探测器成功地实现了对金星表面着陆探测,测量出金星温度高达480℃,表面气压为100个大气压。往后,前苏联还有多个探测器都在金星表面成功地软着陆。1989年5月,美国发射了“麦哲伦号”探测器,对金星进行长达5年的空间探测,并取得了更多的研究成果。

分析对金星的探测结果,我们知道金星浓厚的大气层几乎全部由二氧化碳组成,因此它具有强大的温室效应。其高层大气中的二氧化碳浓度达97%,低层处更是高达99%。由许多宇宙飞船发回的照片来看,金星的天空带有橙色,大气中存在着激烈的湍流,还有猛烈的雷电现象,有人推算金星上的风速甚至可高达100米/秒。更让人惊奇的是,厚厚的浓云笼罩在金星表面上30~70千米的高空,云中还有具有腐蚀作用强、浓度很大的硫酸雾滴。

金星的地貌

金星上火山密布,可谓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多达1600处。除此之外,还有无数不尽的小火山,没有人计算过它们的数量,估计总数要超过10万,甚至上百万。

金星上的火山造型各异,除了比较普遍的盾状火山之外,还有许许多多复杂的火山特征和特殊的火山构造。目前为止,科学家尚未发现金星上有活火山,由于研究数据的缺少,因此尽管大部分金星火山早已停止喷发,仍不排除小部分依然有活跃的可能性。

金星地表并没有水,空气中也没有水份,硫酸是其云层的主要成分,而且比地球云层的高度要高得多。由于大气高压,金星上的风速也比较缓慢。换句话说,金星地表既不会受到风的侵蚀,也不会有雨水的冲刷。所以,金星的火山特征能够清晰地保持相当长的一段时间。

金星上没有板块构造,没有线性火山链,也没有痕迹明显的板块消亡地带。虽然金星上峡谷纵横,但没有哪一条看起来像地球的海沟。

种种迹象表明,金星火山的喷发形式也比较单一。已经凝固的熔岩层显示,大部分金星火山喷发时只是流出熔岩流,没有剧烈爆发、喷射火山灰的痕迹,甚至熔岩也不像地球熔岩那样泥泞粘质。这种现象很容易理解。由于大气高压,爆炸性的火山喷发,熔岩里需要有大量的气体成分。在地球上,促使熔岩剧烈喷发的主要是水气,而金星上缺乏水分。另外,地球上绝大部分粘质熔岩流和火山灰喷发都发生在板块的消亡地带。因此,板块消亡带的缺乏也大大减少了金星火山猛烈爆发的机率。

金星表面最高的麦克斯韦山位于其北半球,高度达12千米,远远高于珠穆朗玛峰;在南半球赤道附近与赤道平行的地方,还有一座阿芙洛德高原。金星上还有一处横跨赤道的大高原,长约10000千米,宽约3200千米。有些探测器成功地在金星上的自动钻探、取样和分析任务,因此人们知道了金星表面最多的是玄武岩。

随着科学技术的不断发展和进步,人类有关金星的探索和研究将会取得更大的成果,金星也将不再神秘而遥远。

相关链接——金星凌日

由于水星和金星都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的间隙时,我们就能看到在太阳表面有一个小黑点缓缓穿过,这种天象被称之为“金星凌日”。天文学往往把相隔时间最短的两次“金星凌日”现象分为一组。这种现象出现的规律通常是8年、121.5年,8年、105.5年,并以此循环。根据天文学家的测算,最近的一组金星凌日时间分别是2004年6月8日和2012年6月6日。这主要是由于金星绕太阳转13圈后,正好与围绕太阳运转8圈的地球再次相靠近,并处于地球与太阳之间,这段时间等于地球上的8年。

19世纪,天文学家就通过“金星凌日”搜集到了大量的数据,成功地测量出了日地距离为1.496亿千米(称为一个天文单位)。人们只需用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倍率左右的望远镜则可以观测效果最佳。虽然观测“金星凌日”的难度不算很大,但天文专家提醒,在观看时,千万不要直接用肉眼、普通的望远镜或照相机观测,而要戴上合适的滤光镜,同时观测时间也不能偏长,以免被强烈的阳光伤到眼睛。

希腊神话中的“战神”火星

在希腊,火星被称为战神(在希腊人之前,古罗马人曾把火星作为农耕之神来供奉,而希腊人好侵略扩张,把火星作为战争的象征),这或许是由它颜色鲜红而得名,所以火星有时被称为“红色行星”。而月份3月的名字也是得自于火星。

火星古称荧惑,这是因为火星呈红色,荧光像火,亮度常有变化;而且在天空中运动情况复杂,令人迷惑,有时从西向东,有时又从东向西,所以我国古代叫它“荧惑”,有“荧荧火光,离离乱惑”之意。

火星在史前时代就已为人类所知。由于它被认为是除地球外太阳系中人类最好的住所,因而也受到科幻小说家们的喜爱。但可惜的是,罗威尔“看见”的那条著名的“运河”以及其他一些什么的,却都像《火星公主》中的Barsoomian公主们一样,仅仅是虚构的。

对火星的探索

火星是在太阳系中离我们最近的一颗行星,也是一颗火红色的星球,时亮时灭,在浩瀚的宇宙中漫无目的地飘浮。也许因为它与地球有许多相似之处,也许因为它距离地球最近,所以这颗星星对人类有着极大的吸引力,并希望有一天能够破解其中的奥秘,揭开其神秘的面纱。

1877年,通过米兰天文台24厘米口径的天文望远镜,意大利天文学家斯基阿帕雷对火星进行了观测,发现火星表面上有暗线条规则的分布着。当时,火星正处于“大冲”时期,此时的火星在轨道近日点附近与地球会合,距地球最近。这些暗线宽120千米,有的长4800千米,纵横交错,成网络之状。斯基阿帕雷猜测,这可能是天然的分割大陆、连接海湾的水道,因此他把它们命名为“沟渠”。但是译成英文时这一结果却被误译成“运河”。

望远镜随着天文观测手段的发展越来越精细。人们用望远镜观察发现,被当做“运河”的一条条连续的暗线,实际是由许多形状不规则的、孤立的暗斑组成。

1971年11月,美国的“水手9号”探测器对火星的全部表面进行了高分辨率的照相。照片显示,火星表面有许多地质构造类似河床,这种“河床”的形成很明显离不开像水等易流动的液体,毫无疑问,它们只是一些天然河床。

20世纪90年代以后,科学家们对火星的认识进一步加深,“火星探测者”和环火星探测器也拍摄了大量的照片。在对这些珍贵的资料分析研究后,科学家发现在一些峡谷底部有干涸的“水塘”痕迹和巨型卵石。这些痕迹明显地被洪水冲刷过,因此,科学家们认为火星上38亿年前确实曾经有过汹涌的洪水。

火星的地理地貌

火星和地球一样,拥有多样的地形,有高山、平原和峡谷。南北半球的地形对比强烈:北方是低原,被熔岩填平,南方则是古老高地,充满陨石坑,而两者之间以明显的斜坡为界被分隔开来;火山地形穿插其中,众多峡谷亦分布各地,南北极则有极冠,由干冰和水冰组成,整个星球广布风成沙丘。而随着越来越多的卫星拍摄,更发现很多耐人寻味的地形景观。

和地球的不太一样,火星的火山除重力小使山能长的很高之外,还缺乏明显的板块运动,使火山分布不像地球有火环的构造,而是以热点为主。火星的火山主要分布于塔尔西斯高原、埃律西姆地区上,南方高原上也有零星分布,例如希腊平原东北的泰瑞纳山。在大火山之间也有零星的小火山。

火星上还有峡谷,除了水造成的之外,有的是由火山活动形成的。由水造成的又可能是洪水短时间冲刷成的、稳定的流水侵蚀成的,或由冰川侵蚀而成;而火山活动所喷发的熔岩流,也可造成熔岩渠道。

火星上的水在火星的低压下无法以液态存在,只短暂存在在低海拔区可。而冰倒是很多,如两极冰冠就包含大量的冰。科学家推论,可能在厚厚的地下冰层有更大量的水冻,只有当火山活动时才有可能释放出来。史上最大的一次是在水手谷形成时,大量水释出造成的洪水刻划出众多的河谷地形,流入克里斯平原。

2008年6月20日,凤凰号发现了火星上有冰存在的直接证据。在火星上凤凰号挖掘发现了8粒白色的物体,当时研究人员揣测这些物体不是盐就是冰,而4天后这些白粒就凭空消失,因此这些白粒一定升华了,而盐不会有这种现象。

2008年7月31日,美国航空航天局科学家宣布,在火星上的凤凰号火星探测器加热土壤样本时,发现有水蒸气产生,也有可能是太阳烤干了,因为火星离太阳近,从而最终确认火星上有水存在。