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          閱讀 9229 次 歷史版本 2個 創建者:lzj (2009/12/25 15:46:02)  最新編輯:尺素 (2011/11/21 11:20:27)
          金星
          拼音:Jīn Xīng(Jing Xing)
          英文:Venus

            金星(Venus)是太陽系中八大行星之一,按離太陽由近及遠的次序是第二顆。它是離地球最近的行星。

             中國古代稱之為長庚、啟明、太白或太白金星。公轉周期是224.71地球日。夜空中亮度僅次于月球,排第二,金星要在日出稍前或者日落稍后才能達到亮度最大。它有時黎明前出現在東方天空,被稱為“啟明”;有時黃昏后出現在西方天空,被稱為“長庚”。

          星體概況


            金星是全天中除太陽和月亮外最亮的星,亮度最大時為-4.4等,比著名的天狼星(除太陽外全天最亮的恒星)還要亮14倍,猶如一顆耀眼的鉆石,于是古希臘人稱它為阿佛洛狄忒(Aphrodite)——愛與美的女神,而羅馬人則稱它為維納斯(Venus)——美神。

            金星和水星一樣,是太陽系中僅有的兩個沒有天然衛星的大行星。因此金星上的夜空中沒有“月亮”,最亮的“星星”是地球。由于離太陽比較近,所以在金星上看太陽,太陽的大小比地球上看到的大1.5倍。

            有人稱金星是地球的孿生姐妹,確實,從結構上看,金星和地球有不少相似之處。金星的半徑約為6073公里,只比地球半徑小300公里,體積是地球的0.88倍,質量為地球的4/5;平均密度略小于地球。但兩者的環境卻有天壤之別:金星的表面溫度很高,不存在液態水,加上極高的大氣壓力和嚴重缺氧等殘酷的自然條件,金星不可能有任何生命存在。因此,金星和地球只是一對“貌合神離”的姐妹。

            金星周圍有濃密的大氣和云層。這些云層為金星表面罩上了一層神秘的面紗。只有借助于射電望遠鏡才能穿過這層大氣,看到金星表面的本來面目。金星大氣中,二氧化碳最多,占97%以上。同時還有一層厚達20到30公里的由濃硫酸組成的濃云。金星表面溫度高達465至485度,大氣壓約為地球的90倍(相當于地球900米深海中的壓力)。

            金星的自轉很特別,是太陽系內唯一逆向自轉的大行星,自轉方向與其它行星相反,是自東向西。因此,在金星上看,太陽是西升東落。金星繞太陽公轉的軌道是一個很接近正圓的橢圓形,且與黃道面接近重合,其公轉速度約為每秒35公里,公轉周期約為224.70天。但其自轉周期卻為243日,也就是說,金星的自轉恒星日一天比一年還長。不過按照地球標準,以一次日出到下一次日出算一天的話,則金星上的一天要遠遠小于243天。這是因為金星是逆向自轉的緣故;在金星上看日出是在西方,日落在東方;一個日出到下一個日出的晝夜交替只是地球上的1.1675天。

            金星逆向自轉現象有可能是很久以前金星與其它小行星相撞而造成的,但是現在還無法證明。除了這種不尋常的逆行自轉以外,金星還有一點不尋常。金星的自轉周期和軌道是同步的,這么一來,當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個金星日發生一次)。這可能是潮汐鎖定(tidal locking)作用的結果--當兩顆行星靠得足夠近時,潮汐力就會影響金星自轉。當然,也有可能僅僅是一種巧合。

          星體數據

            公轉周期: 224.701天

            平均軌道速度: 35.03 千米/每秒
            軌道偏心率: 0.007
            軌道傾角: 3.4 度
            赤道直徑: 12,103.6千米
            質量(地球質量=1): 0.8150
            密度: 5.24 克/立方厘米
            自轉周期: 243.01 日
            衛星數量: 0
            公轉半徑: 108,208,930 km(0.72 天文單位)
            表面面積: 4.6億 平方千米
            表面引力加速度: 8.78 m/s2
            自轉時間 : 243.02天
            逃逸速度 : 10.4 千米/秒
            質量: 4.67e24kg
            表面溫度: 最低溫度737K,平均溫度737K,最高溫度773K。

          地形地貌

           
            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。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實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。

            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,當然也有極少量的隕石坑。這表明金星近來正在經歷表面的重新構筑。金星的內部可能與地球是相似的:半徑約3000千米的地核和由熔巖構成的地幔組成了金星的絕大部分。來自麥哲倫(Magellan)號的最近的數據表明金星的地殼比起原來所認為的更厚也更堅固。可以據此推測金星沒有像地球那樣的可移動的板塊構造,但是卻有大量的有規律的火山噴發遍布金星表面。金星上最古老的特征僅有8億年歷史,大多數地區都很年輕(但也有數億年的時間)。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形山口。最近發現表明,金星的火山在隔離的地質熱點依舊活躍。

            金星本身的磁場與太陽系的其它行星相比是非常弱的。這可能是因為金星的自轉不夠快,其地核的液態鐵因切割磁感線而產生的磁場較弱造成的。這樣一來,太陽風就可以毫無緩沖地撞擊金星上層大氣。最早的時候,人們認為金星和地球的水在量上相當,然而,太陽風攻擊已經讓金星上層大氣水蒸氣分解為氫和氧。氫原子因為質量小逃逸到了太空。金星上氘(氫的一種同位素,質量較大,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1200千米的大峽谷,是八大行星中最大的峽谷。

            另外,根據探測器探測,發現金星巖漿里含有水。金星可能與地球一樣有過大量的水,但都被蒸發,消散殆盡,使如今變得非常干燥。地球如果再比太陽近一些的話也會有相同的運氣。我們會知道為什么基礎條件如此相似但卻有如此不同現象的原因。

            來自麥哲倫飛行器映像雷達的數據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(右圖),類似于夏威夷和火星的Olympus Mons(奧林匹斯山脈)。最近發布的發現資料顯示金星的火山活動仍很活躍,不過集中在幾個熱點;大部分地區已形成地形,比過去的數億年要安靜得多了。

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

            火山及火山活動金星表面為數很多。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100,000多座小型火山。從火山中噴出的熔巖流產生了了長長的溝渠,范圍大至幾百公里,其中最長的一條超過7000公里。

              金星上的火山分布

            金星上可謂火山密布,是太陽系中擁有火山數量最多的行星。已發現的大型火山和火山特征有1600多處。此外,還有無數的小火山,沒有人計算過它們的數量,估計總數超過10萬,甚至100萬。

            金星火山造型各異。除了較普遍的盾狀火山,這里還有很多復雜的火山特征,和特殊的火山構造。目前為止,科學家在此尚未發現活火山,但是由于研究數據有限,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。

            金星與地球有許多共同處。它們大小、體積接近。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。

            不過這些基本的類似中,也存在很多不同點。金星的大氣成分多為二氧化碳,因此它的地表具有強烈的溫室效應。其大氣壓大約是地球的90倍,這差不多相當于地球海面下一公里處的水壓。

            金星地表沒有水,空氣中也沒有水份存在,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,金星上的風速也相應緩慢。這就是說,金星地表既不會受到風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。

            跡象表明,金星火山的噴發形式也較為單一。凝固熔巖層顯示,大部分金星火山噴發時,只是流出的熔巖流。沒有劇烈爆發、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。這種現象不難理解。由于大氣高壓,爆炸性的火山噴發,熔巖中需要有巨大量的氣體成分。在地球上,促使熔巖劇烈噴發的主要氣體是水氣,而金星上缺乏水分子。另外,地球上絕大部分粘質熔巖流和火山灰噴發都發生在板塊消亡地帶。因此,缺乏板塊消亡帶,也大大減少了金星火山猛烈爆發的幾率。

              金星上的大型盾狀火山

            金星有150多處大型盾狀火山。這些盾狀直徑多在100公里至600公里之間,高度約有0.3~5公里。其中最大的一座,直徑700公里,高度5.5公里。比起地球上的盾狀火山,金星火山顯得更加平坦。事實上,最大的金星盾狀火山,其基底直徑已經接近火星上的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,科學家猜測這些盾狀是由玄武巖構成的,類似夏威夷的火山。

            金星上的盾狀火山分布零散,并不象地球上的火山鏈。這說明金星沒有活躍的板塊構造。

               金星上的小型盾狀火山

            金星約有10萬個直徑小于20公里的小型盾狀火山。這些火山通常成串分布,被稱為盾狀地帶。

              已被科學家在地圖上標出的盾狀地帶,超過550個,多數直徑在100~200公里之間。盾狀地帶分布廣泛,主要出現在低洼平原或低地的丘陵處。

               科學家發現,許多盾狀地帶已經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。

          大氣環境


            金星的天空是橙黃色的。金星上也有雷電,曾經記錄到的最大一次閃電持續了15分鐘。

            金星的大氣主要由二氧化碳組成,并含有少量的氮氣。金星的大氣壓強非常大,為地球的90倍,相當于地球海洋中1千米深度時的壓強。大量二氧化碳的存在使得溫室效應在金星上大規模地進行著。如果沒有這樣的溫室效應,溫度會比現在下降400°C。在近赤道的低地,金星的表面極限溫度可高達500°C。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(高空的光照強度為2613.9 W/m2,表面為1071.1 W/m2)。盡管金星的自轉很慢(金星的“一天”比金星的“一年”還要長,赤道地帶的旋轉速度只有每小時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。大氣上層的風只要4天就能繞金星一周來均勻的傳遞熱量。

            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。如果沒有溫室效應作用,金星表面溫度就會和地球很接近。人們常常會想當然的認為金星的濃密云層能夠吸收更多的熱量,事實證明這是非常荒謬的。與此正相反,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,而在表面卻是風平浪靜,每小時不會超過數千米。然而,考慮到大氣的濃密程度,就算是非常緩慢的風也會具有巨大的力量來克服前進的阻力。金星的云層主要是有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°C。美國航空及太空總署給出的數據表明,金星表面的溫度是464°C。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°C。

            金星表面的溫度最高達447℃,是因為金星上強烈的溫室效應,溫室效應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。金星上的溫室效應強得令人瞠目結舌,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。溫室效應使金星表面溫度高達465至485℃,且基本上沒有地區、季節、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,這里沒有我們熟悉的藍天、白云,天空是橙黃色的。 云層頂端有強風,大約每小時350千米,但表面風速卻很慢,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,出現閃電和雷暴。

            金星的大氣壓力為90個標準大氣壓(相當于地球海洋深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千米的云層。這些云層擋住了我們對金星表面的觀察,使得它看來非常模糊。這稠密的大氣也產生了溫室效應,使金星表面溫度高達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兩倍。

            云層頂端有強風,大約每小時350千米,但表面風速卻很慢,每小時幾千米不到。

            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 公里的上空,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,所以呈現黃色。在氣候良好的地球上,應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 ,只有每小時數公里,但上層時速卻可達每秒數百公里,金星自轉速度如此的緩慢,243個地球日才轉一圈,但卻有如此快速轉動的上層大氣,至今仍是個令人不解的謎團。

            在照片中我們可以觀察到金星表面的云層呈現倒V型的形狀,這種云系統稱為帶狀風系統 。這種帶狀風的其實是太陽照射所造成的對流。

          地質結構


            關于金星的內部結構,還沒有直接的資料,從理論推算得出,金星的內部結構和地球相似,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“幔”,而外面一層是主要由硅化合物組成的很薄的“殼”。

            科學家推測金星的內部構造可能和地球相似,依地球的構造推測,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/cc,次于地球與水星,為九大行星中第三密的。

            一個直徑3000千米的鐵質內核,熔化的石頭為地幔填充大部分的星球。從Magellan飛行器最近返回的重力數據表明金星的外殼比早先假定的硬得多,厚得多。就像地球,在地幔中的對流使得對表面產生了壓力,但它由相對較小的許多區域減輕負荷,使得它不會像在地球,地殼在板塊分界處被破壞。

          星體衛星


             人們曾經認為金星有一個衛星,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。

              它的首次發現是由意大利出生的法國天文學家喬凡尼·多美尼科·卡西尼在1672年完成的。天文學家對尼斯的零星觀察一直持續到1982年,但是這些觀察之后受到了懷疑(實際上是其它昏暗的星體在恰好的時間出現在了恰好的位置上)。

            所以我們現在認為,金星沒有衛星。還有人說水星原先可能是它的衛星。

          星體觀測


            金星的軌道比水星的要大。當進行處于西方(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星距太陽遠一倍。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。

            你很容易分辨出金星來,它明亮而略呈黃色。當金星呈大“新月”形時,用雙筒望遠鏡觀測它是最合適的。此時金星位于最大距角點與下合點之間。在下合點時金星位于地球與太陽 之間,我們便看不到它了,注意調好望遠鏡的焦距,使之能觀察遙遠的物體。

          占星術中的金星


            金星在星盤中也屬于“個人行星”,它是最靠近地球的星球,在黃道上運轉較地球快速。金星從未遠離太陽46度以外。金星是顆女性的、陰性的星,代表我們的愛情的行情和價值,是愛情和官能而非性愛。它的本質是陰性的、溫暖的、潮濕的。其性質是兩性的,既干燥又潮濕的。表是社交驅力和價值觀。在人物方面則代表女性的、陰性的。

            金星的圖騰符號是維納斯女神化妝臺的鏡子與榮華,和維納斯連接在一起。緊緊圍著太陽的金星,它護著金牛和天平座。在雙魚座是旺勢,在天蝎座和白羊座是失勢,在處女座則使落陷。屬于金星的字訣是“情愛”。

            它的影響如:影響個人的成功、名聲、健康、金錢、社交;以及宇宙的運行、次序、盛衰、天體的周期性、引力和排斥作用。它同時也是墮落、性能力、裁判意識的象征。和諧的金星,支配著藝術、文化、美學、財產、伙伴、美、魅力、良好品位、感傷、糖果與糖、色彩、和諧、詩歌、繪畫、珠寶、歌唱、戲劇與音樂。金星在星盤中的宮位,表是星盤主在該領域中何種方式表的得最好。

            金星對身體也有相對感應的部位,如喉嚨、下巴、兩鬢、味覺、腎臟、內生殖器、靜脈血液循環、皮膚的感覺。所代表的疾病如扁挑腺炎及所有喉嚨的感染、白喉、甲狀腺腫瘤、淋巴腺疾病、性病、腎臟的毛病、肌肉組織的損懷。

            金星的正面特征有:威嚴的、民主主義的、多才多藝的、充滿活力的、雄心的、建設性的、教育的愛好者。而負面特征如:招搖的、貪得無厭的、缺乏雄心的、傲慢的、專橫的、訴諸情緒的固執、保守的、唯物論的、武斷的、頑固的、占有欲的、色情的、貪婪的。

          星體探測


              探測簡史

            在太空探測器探測金星以前,有的天文學家認為金星的化學和物理狀況和地球類似,在金星上發現生命的可能性比火星還大。1950年代后期,天文學家用射電望遠鏡第一次觀測了金星的表面。從1961年起,前蘇聯和美國向金星發射了30多個探測器,從近距離觀測,到著陸探測。

            金星是一顆內層行星,從地球用望遠鏡觀察它的話,會發現它有位相變化。伽利略對此現象的觀察是贊成哥白尼的有關太陽系的太陽中心說的重要證據。

            第一艘訪問金星的飛行器是1962年的水手2號。隨后,它又陸續被其他飛行器:金星先鋒號,蘇聯尊嚴7號(第一艘在其他行星上著陸的飛船)、尊嚴9號(第一次返回金星表面照片[左圖])訪問(迄今已總共至少20次)。最近,美國軌道飛行器Magellan成功地用雷達產生了金星表面地圖(上圖)1961年2月12日,蘇聯發射了“金星1號”飛船,這艘飛船643公斤,在距金星9.6萬千米處飛過,進入繞太陽軌道后失去聯絡,結果一無所獲。

            1962年8月27日,美國發射了“水手2號”飛船,它于1962年12月14日到達金星附近。星載微波輻射計測量了大氣深處的溫度,紅外輻射計測量了云層頂部的溫度。磁強計的測量結果表明金星磁場很弱,在它的周圍不存在輻射帶。

            1967年6月12日,蘇聯發射了“金星”4號飛船,同年10月18日進入金星大氣層。“金星”4號的著陸艙直徑1米,重383公斤,外表包著一層很厚的耐高溫殼體,設計極限壓強為25個大氣壓。著陸艙進入大氣層后展開降落傘,在降落傘的作用下緩慢下落,探測數據及時發送到軌道艙,然后返回地球。當著陸艙下降到距離金星表面為24.96公里時,信號停止發射,估計是著陸艙被金星的高氣壓壓癟了。

            “金星”5號的發射時間為1969年1月5日,它的設計同“金星”4號非常接近,只是更結實一些。在著陸艙下落過程中,獲得了53分鐘的探測數據。當著陸艙下落到距離金星表面約24~26公里時被大氣壓壞,此時的壓力為26.1個大氣壓。

            “金星”6號于1969年1月10日發射,同年5月17日到達金星。著陸艙一直下降到距離金星表面10~12公里。1970年8月17日,蘇聯發射了“金星”7號,并于1970年12月15日到達金星。該飛船的著陸艙能承受180個大氣壓,因此成功地到達了金星表面,成為第一個到達金星實地考察的人類使者。

            傳回的數據表明,溫度高達攝氏470度。大氣成分主要是二氧化碳,還有少量的氧、氮等氣體。至此,人類撩開了金星神秘的面紗。

            金星環境復雜多變,天空是橙黃色,經常下硫酸雨,一次閃電竟然持續15分鐘!

            1972年到達金星表面的“金星8號”化驗了金星土壤,還對金星表面的太陽光強度和金星云層進行了電視攝像轉播,金星上空顯得極其明亮,天空是橙黃色,大氣中有猛烈的雷電現象,還有激烈的湍流。

            1975年至1984年是金星探測的高潮期。1975年6月8日和14日先后發射了“金星9號”和“金星10號”,于同年10月22日和25日分別進入不同的金星軌道,并成為環繞金星的第一對人造金星衛星。兩者探測了金星大氣結構和特性,首次發回了電視攝像機拍攝的金星全景表面圖像。

            1978年9月9日和9月14日,前蘇聯又發射了“金星11號”和“金星12號”,兩者均在金星成功實現軟著陸,分別工作了110分鐘。特別是“金星12號”于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公里下降到5公里的這段時間就記錄到1000次閃電,有一次閃電竟然持續了15分鐘!

              人類探索金星的歷程

            除太陽、月亮之外金星是天空中肉眼能夠看到的最明亮的星,最亮的時候達-4.4等,比全天最亮的恒星天狼星還亮14倍。金星毗鄰地球,兩者最近時為4100萬千米,其直徑比地球小約4%,質量輕20%,密度低10%。理論上金星有一個半徑約3100千米的鐵鎳核,中間為幔,外面為殼。由于它在大小、密度、質量、外表各方面很像地球,所以它有地球的“孿生姊妹”之美稱。

            事實上,金星在許多方面與地球迥然不同,例如它的自轉是逆向的,即由東向西,周期約243天,比它繞太陽公轉周期225天還長18.3天!金星距離太陽比地球離太陽近約1/3,它得到的太陽光照比地球得到的多1倍。金星的反照率在所有的行星中名列第一,其反照率達0.76,也就是說照射在金星上的太陽光3/4以上被金星反射出來,而地球的反照率只有0.39,月球才0.07,這是因為金星有非常濃密的大氣層。

            人類對太陽系行星的空間探測首先是從金星開始的,前蘇聯和美國從20世紀60年代起,就對揭開金星的秘密傾注了極大的熱情和探測競爭。迄今為止,發往金星或路過金星的各種探測器已經超過40個,獲得了大量的有關金星的科學資料。

              前蘇聯金星探測開先河

            前蘇聯于1961年1月24日發射“巨人”號金星探測器,在空間啟動時因運載火箭故障而墜毀。1961年2月12日試驗發射“金星1號”,這個成功飛往金星的探測器重643千克,在距金星9.6萬千米處飛過,進入繞太陽軌道后失去聯絡,結果一無所獲。1965年11月12日和5日發射的“金星2號”和“金星3號”均告失敗,“金星3號”重達963千克,當它在金星上硬著陸后,一切通信遙測信號全部中斷,估計是儀器設備摔毀了。盡管如此,前蘇聯科學家認為還是有收獲的,因為取得可直接“命中”金星的首戰告捷。

            1967年1月12日,成功發射了“金星4號”探測器,同年10月抵達金星,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、壓力和化學組成。1969年發射了“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”探測器成功發射,它穿過金星濃云密霧,冒著高溫熾熱,首次實現金星表面的軟著陸。“金星7號”測得金星表面大氣壓力強至少為地球的90倍,溫度高達470℃。1972年到達金星表面的“金星8號”化驗了金星土壤,還對金星表面的太陽光強度和金星云層進行了電視攝像轉播,金星上空顯得極其明亮,天空是橙黃色,大氣中有猛烈的雷電現象,還有激烈的湍流。

            1975年至1984年是金星探測的高潮期。1975年6月8日和14日先后發射的“金星9號”和“金星10號”,與同年10月22日和25日分別進入不同的金星軌道,并成為環繞金星的第一對人造金星衛星。兩者探測了金星大氣結構和特性,首次發回了電視攝像機拍攝的金星全景表面圖像。1978年9月9日和9月14日,前蘇聯又發射了“金星11號和12號”,兩者均在金星成功實現軟著陸,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,采集了巖石標本。研究表明,金星上的地質構造仍然很活躍,金星的巖漿里含有水分。從二者發回的照片知道,金星的天空是橙黃色,地表的物體也是橙黃色的。“金星13號”著陸區的溫度是457℃,“金星14號”的著陸地點比較平坦,是一片棕紅色的高原,地面覆蓋著褐色的沙礫,巖石層比較堅硬,各層輪廓分明。“金星13號”下降著陸區的氣壓是89個大氣壓;“金星14號”下降著陸區為94個大氣壓,這樣大的壓力相當于地球海洋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,具有很強的腐蝕性。探測表明,金星赤道帶有從東到西的急流,最大風速達每秒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,好似溫室的保護罩一樣,它只讓太陽光的熱量進來,不讓其熱量跑出去,因此形成金星表面的高溫和高壓環境。

            1983年6月2日和6月7日,“金星15號”和“金星16號”相繼發射成功,二者分別于10月10日和14日到達金星附近,成為其人造衛星,它們每24小時環繞金星一周,探測了金星表面以及大氣層的情況。探測器上的雷達高度計在圍繞金星的軌道上對金星表面進行掃描觀測,雷達的表面分辨率達1~2千米,可看清金星表面的地形結構,成功繪制了北緯30度以北約25%金星表面地形圖。1984年12月前蘇聯發射了“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對金星云層進行了探測,發現金星大氣層頂有與自轉同向的大氣環流,速度高達320千米/小時,登陸設備還鉆探和分析了金星土壤。“金星-哈雷”探測器在完成任務后利用金星引力變軌,飛向哈雷彗星。綜觀前蘇聯金星探測的特點在于,主要是投放降落裝置考察,以特殊的工藝戰勝金星上高溫高壓,取得了金星表面寶貴的第一手資料。

               美國金星探測后來居上

            前蘇聯航天技術的輝煌成就,極大地刺激了美國人。20世紀60年代初,美國宇航局根據肯尼迪總統提出的登月計劃,全力開展探月活動;但又看到前蘇聯對金星的探測活動,格外著急。美國當局立即決定分兵兩路,在實施等月的同時,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,但由于設計上的缺陷,在探測過程中,光學跟蹤儀、太陽能電池板、蓄電池組和遙控系統都先后出了故障,未能圓滿執行計劃。1967年6月14日發射“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,對金星極其大氣作了電視攝影,發回上千張金星照片。

            從1978年起,美國把行星探測活動的重點轉移到金星。1978年5月20日和8月8日,分別發射了“先驅者-金星1號和2號”其中1號在同年12月4日順利到達金星軌道,并成為其人造衛星,對金星大氣進行了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之間的相互作用;還使用船載雷達測繪了金星表面地形圖。1988年1月兩位美國地質學家報告說,金星表面的阿芙洛狄忒高原地區具有與地球上洋脊十分相似的特征,他們分析了美國“先驅者-金星1號”宇宙飛船環繞金星時用雷達信號測量金星表面的結果,發現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張,其每年幾厘米的擴張速度與地球的海(洋)底擴張相仿。

            “先驅者-金星2號”帶有4個著陸艙一起進入金星大氣層,其中一個著陸艙著陸后連續工作了67分鐘,發回了一些圖片和數據。在金星的云層中不同層次具有明顯的物理和化學特征,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1000千米;金星表面有一個巨大的直徑達120千米的凹坑,其四周陡峭,深達3千米。

            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探測技術方面的先進設備,透過金星濃密的云層,詳細勘察金星的全貌和地質構造。1989年5月4日,亞特蘭蒂斯號航天飛機將“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3365千克,造價達4.13億美元。后來的事實說明,“麥哲倫”號是迄今最先進最為成功的金星探測器。“麥哲倫”號裝有一套先進的電視攝像雷達系統,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,其發射、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,分辨率也可達到270米。“麥哲倫”的中心任務是對金星作地質學和地球物理學探測研究,通過先進的雷達探測技術,研究金星是否具有與河床和海洋構造,因前蘇聯有科學家推測,大約40億年前金星上有過汪洋大海。

            “麥哲倫”經過15個月的航行,于1990年8月10日點燃反向制動火箭,使其速度由每小時3.96萬千米減至2.79萬千米,進入圍繞金星的軌道。“麥哲倫”探測器運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;從北極區域到南緯60度計劃進行37分鐘的觀測,行程約1.5萬千米。8月16日“麥哲倫”發回第一批進行照片。

            “麥哲倫”拍攝到金星上一個40千米×80千米大的熔巖平原,雷達的測繪圖像非常清晰,可以清楚地辨認出火山熔巖流、火山口、高山、活火山、地殼斷層、峽谷和巖石坑。金星火山數以千計,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”發現金星上的塵土細微而輕盈,較易于被吹動,探測表明金星表面確實是有風的,很可能像“季風”那樣,時刮時停,有時還會發生大風暴。金星表面溫度高達280℃~540℃。它沒有天然衛星,沒有水滴,其磁場強度也很小,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12000米。在金星赤道附近面積達2.5萬平方千米的平原上,有3個直徑為37千米~48千米的火山口。金星上環繞山極不規則,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的雷達圖像,它的許多圖像與前蘇聯“金星15號”和“金星16號”探測器所攝雷達照片經常可以重合拼接起來,使判讀專家得以相互印證,從而使得人們對金星有進一步的了解。“麥哲倫”號從1990年8月10日至1994年12月12日一直圍繞金星進行探測,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。譬如說,金星上確曾有過海嗎?金星上的溫室效應是在什么時候、怎樣發生的?目前金星表面是經過大規模的火山活動而重新形成的嗎?金星大氣的精確化學成分是什么?等等。據報道,2001年日本文部科學省宇宙科學研究所制定出一個金星探測計劃,準備在2007年用M5火箭發射金星探測器,預計它在2009年進入圍繞金星的大橢圓軌道,其近地點約300千米,遠地點約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、紫外攝像機探測金星大氣和地質構造。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視金星大氣的軌道器等。

          天體異象


              金星凌日

            由于水星、金星是位于地球繞日公轉軌道以內的“地內行星”。因此,當金星運行到太陽和地球之間時,我們可以看到在太陽表面有一個小黑點慢慢穿過,這種天象稱之為“金星凌日”。天文學中,往往把相隔時間最短的兩次“金星凌日”現象分為一組。這種現象的出現規律通常是8年、121.5年,8年、105.5年,以此循環。據天文學家測算,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轉13圈后,正好與圍繞太陽運轉8圈的地球再次互相靠近,并處于地球與太陽之間,這段時間相當于地球上的8年。

            公元17世紀,著名的英國天文學家哈雷曾經提出,金星凌日時,在地球上兩個不同地點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,可以得出準確的日地距離。可惜,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,曾出現過4次金星凌日,每一次都受到科學家的極大重視。

            他們不遠千里,奔赴最佳觀測地點,從而取得了一些重大發現。1761年5月26日金星凌日時,俄羅斯天文學家羅蒙諾索夫,就一舉發現了金星大氣。19世紀,天文學家通過金星凌日搜集到大量數據,成功地測量出日地距離1.496億千米(稱為一個天文單位)。當今的天文學家們,要比哈雷幸運得多,可以用很多先進的科學手段,去進一步研究地球的近鄰金星了!

            人們用10倍以上倍率的望遠鏡即可清楚地看到金星的圓形輪廓,40-100倍率左右的望遠鏡觀測效果最佳。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、普通的望遠鏡或是照相機觀測,而要戴上合適的濾光鏡,同時觀測時間也不能過長,以免被強烈的陽光灼傷眼睛。

              金星凌日觀測指導

            金星凌日雖然說用肉眼也許也能看到,但效果總不會太好。如果您有望遠鏡——無論是小型觀景望遠鏡還是天文望遠鏡——都可以獲得更好的效果。10倍以上的倍率即可清楚地看到金星的圓形輪廓,40-100倍左右觀測最佳。天氣好的話,還可以看到由于金星濃厚的大氣折射成的光圈,景象猶為壯觀。如果當天日面上黑子較多,還可能出現金星掩太陽黑子的現象,使凌日的過程更加有趣。

            正規的凌日觀測要進行描圖,因此要選擇帶有投影屏的天文望遠鏡。一臺帶有赤道儀并配備有電跟的望遠鏡會使你在長時間觀測中更加輕松。

            在我國的大部分地區,凌日大多從13點左右開始。因此,想觀測的朋友們應該在中午之前做好準備,以保證活動有條不紊地進行。下面簡述一下用赤道式望遠鏡的投影法觀測方法。

            在入凌前,要把表對得盡量準確,應盡可能的調整好極軸,并把東西線畫好(或把觀測用紙調整好),把太陽上的可見黑子描繪于觀測用紙上。描圖時,要注意手不要壓屏幕,頭不要碰屏幕,盡量保持屏幕穩定,增加準確度。描完黑子后,就進入了準備的最后階段。這時,眼睛要目不轉睛地注視日面的東邊緣,當看到圓滑的邊緣像日食似的剛開始缺了一小塊時,意味著凌日開始了。應立刻記下時間,這便是入凌時的外切時間(日面東邊緣與金星西邊緣外切的時刻),并描出外切的位置。同樣,也應記下入凌時的內切時間(日面東邊緣與金星東邊緣內切的時刻),描出內切的位置。這時,整個金星已經完全處于太陽的圓面之內了。從此刻開始,要每隔半個小時把金星的位置在同一張觀測用紙上描繪一遍,在每個位置上注明時間,直至即將出凌。在此過程中,您可以盡量欣賞這百年一遇的奇觀,看看是否能看到光暈。整個凌日過程將持續6個小時,為了保證儀器的安全,不要總是讓儀器工作,同時也要防止中暑。在休息時,蓋上鏡頭蓋,關掉電跟(如果有的話),盡可能的讓儀器冷卻。由于投影觀測不用深暗的濾光片或根本不用,目鏡片的溫度常達到幾百度!因此要謹防燙傷和鏡片炸裂,不要用手靠近目鏡。

            太陽向西方地平線緩緩沉去,眼看著金星就要移出日面了,觀測又緊張了起來。在出凌時,也要像入凌一樣把兩個切點位置標出。在我國,有很大一部分地區都很難看到完整的出凌,但帶凌的日沒也是一個很好的景觀;如果您看到了整個出凌,不要忘記記錄!如果太陽的光被霧氣消減得過多,投影法觀測不能繼續進行時,可以利用目視觀測。有興趣的話,可以不用望遠鏡,試試能否看到金星。這時,太陽往往被折射得很大,角直徑接近一角分,金星的黑影也異常明顯,眼力不太好的人也能看到。

            隨著天色暗下來,觀測活動也接近了尾聲。欣賞一下日落的美景,收拾收拾東西,也該回家了。怎么樣?收獲不小吧!如果你認真觀測了的話,應該得到一張滿滿的觀測表。到家以后,整理數據,最好寫篇觀測日記,當你以后看起來時,又會是一番感受。如果您沒有抓住機會,也沒關系,在2012年還會有一次金星凌日,一定要注意呀,否則就要再等上一百多年了!

              金星入凌和出凌時的兩種有趣的現象

            金星入凌和出凌時,細心的觀察者可能會發現所謂的“黑滴”現象。實際上,當我們對著光亮,將兩個手指逐漸靠近,當很接近的時候,可以發現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系了起來,像是手指間有水滴一樣,這就是所謂的“黑滴”現象。

            在凌始內切和凌終內切時,即太陽邊緣和內行星邊緣互相靠得很近即將接觸時,會發現有非常細的絲將兩個邊緣連接,這就是凌日時的黑滴現象。成因是我們大氣層的視寧度、光的衍射以及望遠鏡“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的“暈環”或“光環”。這個“暈環”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,但如果將望遠鏡加濾光片,則會更清楚。“暈環”大小的變化,環亮度是否均勻,是否能在太陽圓輪的背景下看到,這些都是很有意思的。


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