科技版~超遜偵探~UOD之52~太陽系之金星
科技版~超遜偵探~UOD之52~太陽系之金星
中國古人稱金星為「太白」或「太白金星」,也稱「啟明」或「長庚」(傍晚出現時稱「長庚」,清晨出現時稱「啟明」)。古希臘人稱為阿佛洛狄忒,是希臘神話中愛與美的女神。而在羅馬神話中愛與美的女神是維納斯,因此金星也稱做維納斯(Venus)。金星的天文符號用維納斯的梳妝鏡來表示。
金星同月球一樣,也具有週期性的圓缺變化(相位變化),但是由於金星距離地球太遠,用肉眼是無法看出來的。金星的相位變化,曾經被伽利略作為證明哥白尼的日心說的有力證據。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,並含有少量的氮氣。金星的大氣壓強非常大,為地球的90倍,相當於地球海洋中1公里深度時的壓強。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於水星,雖然它離太陽的距離要比水星大的兩倍,並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)。儘管金星的自轉很慢(金星的「一恆星日」比金星的「一年」還要長),但是由於熱慣性和濃密大氣的對流,晝夜溫差並不大。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。
金星濃厚的雲層把大部分的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,大部分的陽光都不能直接到達金星表面。金星熱輻射的反射率大約是60%,可見光的反射率就更大。所以說,雖然金星比地球離太陽的距離要近,它表面所得到的光照卻比地球少。如果沒有溫室效應的作用,金星表面的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雲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,如果沒有這些雲層,溫度會更低。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。
在雲層頂端金星有著每小時350公里的大風,而在表面卻是風平浪靜,每小時不會超過數公里。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。金星的雲層主要是由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。這些雲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。雲層頂端的溫度是金星上最低的,而表面溫度卻從不低於400 °C。
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,擁有金星最高的麥克斯韋山脈(大約比喜馬拉雅山高出兩公里),它是根據詹姆斯·克拉克·麥克斯韋命名的。麥克斯韋山脈包圍了拉克西米高原。伊師塔地大約有澳大利亞那麼大。南半球有更大的阿芙羅狄蒂地,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、格納維爾平原低地以及拉衛尼亞平原低地。除了麥克斯韋山脈外,所有的金星地貌均以現實中的或者神話中的女性命名。由於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公里。
大約90%的金星表面是由不久之前才固化的玄武岩熔岩形成,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築。金星的內部可能與地球是相似的:半徑約3000公里的地核和由熔岩構成的地幔組成了金星的絕大部分。
來自麥哲倫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佈金星表面。金星上最古老的特徵僅有8億年歷史,大多數地區都相當年輕(但也有數億年的時間)。最近的發現表明,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他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衝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,太陽風的攻擊已經讓金星上層大氣的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的物質化合,因而在大氣中沒有氧氣。金星表面十分乾旱,所以金星上的岩石要比地球上的更堅硬,從而形成了更陡峭的山脈、懸崖峭壁和其他地貌。另外,根據探測器的探測,發現金星的岩漿裡含有水。
金星以224.65天繞太陽公轉一週,平均距離為一億八百萬公里。雖然所有的行星軌道都是橢圓的,但金星軌道的離心率小於0.01。當金星的位置介於地球和太陽之間時,稱為下合(內合),會比任何一顆行星更接近地球,這時的平均距離是4,100萬公里,平均每584天發生一次下合。由於地球軌道和金星軌道的離心率都在減少,因此這兩顆行星最接近的距離會逐漸增加。而在離心率較大的期間,金星與地球的距離可以接近至3,820萬公里。
金星的自轉週期是243天,是主要行星中自轉最慢的。金星的恆星日比金星的一年還要長(243金星日相對於224.7地球日),但是金星的太陽日比恆星日為短,在金星表面的觀測者每隔116.75天就會看見太陽出沒一次,這意味著金星的一天比水星的一天(176地球日)短。太陽會從西邊升起,然後在東邊落下。金星在赤道的轉速只有6.5公里/小時,而地球在赤道的轉速大約是1,600公里/小時。
如果從太陽的北極上空鳥瞰太陽系,所有的行星都是以逆時鐘方向自轉,但是金星是順時鐘自轉,金星的順時鐘轉是逆行的轉動。當行星的自轉被測量出來時,如何解釋金星自轉的緩慢和逆行,是科學家的一個難題。
當他從太陽星雲中形成時,金星的速度一定比現在更快,並且是與其他行星做同方向的自轉,但計算顯示在數十億年的歲月中,作用在它濃厚的大氣層上的潮汐效應會減緩它原來的轉動速度,演變成今天的狀況。令人好奇的是金星與地球平均584天的會合週期,幾乎正好是5個金星的太陽日,這是偶然出現的關係,還是與地球潮汐鎖定的結果,還無從得知。
雖然小行星2002 VE68維持著與它相似的軌道,但金星目前沒有天然的衛星。依據加州理工學院的Alex Alemi和David Stevenson兩人對早期太陽系研究所建立的模型顯示,在數十億年前經由巨大的撞擊事件,金星曾至少有過一顆衛星。
依據Alemi和Stevenson的說法,大約過了一仟萬年後,另一次的撞擊改變了這顆行星的轉向,使得金星的衛星逐漸受到螺旋向內,直到與金星碰撞並合而為一。如果後續的碰撞創造出衛星,它們也會被相同的方法吸收掉。Alemi和Stevenson目前的研究,科學界是否會接納,也依然是情況未明。
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。它的首次發現是由義大利出生的法國天文學家喬凡尼·多美尼科·凱西尼在1672年完成的。天文學家對尼斯的零星觀察一直持續到1982年,但是這些觀察之後受到了懷疑(實際上是其他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。
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年代後期,天文學家用無線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。
日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)在2010年5月發射的金星探測器「曉」號,原本預定在2010年12月7日進入金星軌道,但「曉」號開始進行引擎反向噴射、準備減緩速度進入金星軌道時,通訊設備卻發生故障,與地面指揮中心短暫失聯,以至於引擎停擺,與金星擦身而過。「曉」號必須等到2016年後才能再度接近金星軌道,運作小組表示,屆時「曉」號若仍完好無損,將再次挑戰。
在太陽系中,金星是離地球最近的一顆行星,它幾乎與地球的個頭差不多,半徑為6070公里,是地球半徑的O.95倍。它繞太陽運行一周需要225天。由於它離地球最近,因此歷史上就格外受人重視。的確,金星與太陽系的其他行星有很大的不同之處,它的公轉與其他行星方向正好相反,唯有從金星上看去太陽是從西面升起來的。
再者,每當金星接近地球的時候,總是以同——面對著地球,永遠也不讓人們看到它的另一面,這與月亮十分相似。中國古代天文學中的啟明星、長庚星都是指金星,故而有“東有啟明,西有長庚”的說法,因為金星總在太陽附近,所以早晨伴太陽從東方升起,傍晚隨著太陽沉入西山,而且它的亮度很大,極易引起人們的注意。
至今已發現的瑪雅文化和古代美洲文化中,對金星的天文曆算都十分精確。他們還有專門觀測金星的古天文臺以及各種建築,為什麼美洲人在天文曆算中這樣注意金星,現在還沒有一個確切的解釋。有人把金星稱為地球的妹妹,這位妹妹卻是一位非常害羞的姑娘,她終年用厚厚的面紗——大氣層把自己裹得嚴嚴實實,使人們很難瞭解她的“廬山真面目”。正因為如此,在白雲披覆下的金星究竟是個什麼樣的神秘世界,引起了天文學家熱烈的爭論。
1950年,美國科學家提出了一個假說,認為金星最初是一顆彗星,在太陽與木星之間反復旅行,當它經過地球的時候曾給地球帶來了巨大的災難,像洪水、火山、隕石等。大約在 3000年前,金星與火星發生了碰撞,佔據了現在這條軌道,但目前科學界仍有許多人不承認這一假說。
有些天文學家認為,金星上存在著一個紅色的世界。在那裏,草地是紅的,灌木叢是深紅色的……有些科學家卻完全反對這種無根據的猜想,他們認為,金星和月球一樣也是一個陰森森的世界,處處聳立黑色的山嶽、幽深的峽谷,峽谷裏刮著灼熱的風,空氣裏充滿著二氧化碳和灰塵的微粒。這個“金星之謎”的爭論,足足持續了整個19世紀和20世紀的大部分年代。
20世紀中葉以來,隨著外太空技術的發展,人類開始有計劃地探測金星。1960年,美國首先發射了“先驅者5號”對金星進行考察,次年,前蘇聯發射了“金星1號”。通過這些探測器的實地考察,人們終於清楚了金星確是個無生命的死球,它的大氣層裏充滿二氧化碳和硫酸雲,溫度高達攝氏500度,在金星上到處存在著險峻的山脈和深深的峽谷,有些裂口甚至寬至300公里,深達6公里。(續)