地球的“姐妹”——“啟明星”

說到金星,也許一些人不太瞭解,但說到啟明星,太白,長庚,太白金星,我們都會有一種熟悉感,它們都是我們中國人對於金星的稱謂,那麼金星到底是一顆怎樣的星球呢?

金星在我國古代稱為太白,早上出現在東方時又叫啟明、曉星、明星,傍晚出現在西方時也叫長庚、黃昏星。由於它非常明亮,最能引起富於想象力的中國古人的幻想,因此我國有關它的傳說也特別多。

地球的“姐妹”——“啟明星”

中間最亮的一顆就是它

在我國本土宗教--道教中,太白金星可謂是核心成員之一,論地位僅在三清,玉清(元始天尊)、上清(靈寶天尊)、太清(道德天尊)之下。最初道教的太白金星神是位穿著黃色裙子,戴著雞冠,演奏琵琶的女神,明朝以後形象變化為一位童顏鶴髮的老神仙,經常奉玉皇大帝之命監察人間善惡,被稱為西方巡使。在我國古典小說中,多次出現太白金星的傳奇故事,可見他的人氣之旺。在膾炙人口的《西遊記》中,太白金星就是個多次和孫悟空打交道的好老頭。

她在羅馬神話中的名字Venus是愛神、美神,同時又是執掌生育與航海的女神。Venus是從海里升起來的。據說世界之初,統管大地的該亞女神與統管天堂的烏拉諾斯結合生下了一批巨人。後來夫妻反目,該亞盛怒之下命小兒子克洛諾斯用鐮刀割傷其父。烏拉諾斯身上的肉落入大海,激起泡沫,Venus就這樣誕生了。希臘語中"阿佛洛狄忒"的意思就是泡沫。

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那麼真正的金星到底是怎樣一顆星球呢?

一. 金星的內部組成及其地形結構。

關於金星的內部結構,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"。

金星由一個直徑3000千米的鐵質內核,熔化的石頭為地幔填充大部分的星球厚得多。就像地球,在地幔中的對流使得對錶面產生了壓力,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

地球的“姐妹”——“啟明星”

金星表面上有70%平原,20%高地,10%低地。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。

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,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。

地球的“姐妹”——“啟明星”

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8億年曆史,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金星的火山在隔離的地質熱點依舊活躍,

金星上可謂火山密佈,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徵有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。

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美國航天局拍攝的金星圖

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,但是由於高度不足體積比起Olympus要小得多。

金星約有10萬個直徑小於20公里的小型盾狀火山。這些火山通常成串分佈,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。盾狀地帶分佈廣泛,主要出現在低窪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岩平原覆蓋,因此他們推測,盾狀地帶的年齡非常古老,可能形成於火山活動初期。

金星火山造型各異。除了較普遍的盾狀火山,這裡還有很多複雜的火山特徵,和特殊的火山構造。目前為止科學家在此尚未發現活火山,但是由於研究數據有限,因此,儘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。

二,大氣層與雲層的組成及其變化

金星大氣層主要為二氧化碳,佔約96%,以及氮3%。在高度50至 70 公里的上空,懸浮著濃密的厚雲,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。

金星的大氣壓強非常大,為地球的92倍,相當於地球海洋中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下降400℃。在近赤道的低地,金星的表面極限溫度可高達500℃。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。

金星濃厚的雲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。

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金星雲層的硫酸雨遮住了陽光

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。

金星雲層的二氧化硫和硫酸,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℃。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℃。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℃。

金星表面的溫度很高,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於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,原因在於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雲。

二氧化碳和濃雲只許太陽光通過,卻不讓熱量透過雲層散發到宇宙空間。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。濃厚的金星雲層使金星上的白晝朦朧不清,這裡沒有我們熟悉的藍天、白雲,天空是橙黃色的。雲層頂端有強風,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。

三.金星的奇特現象

1.金星自轉方向跟天王星一樣與其它行星相反。金星的自轉是自東向西,因此,在金星上看,太陽是西升東落,在金星你名副其實的可以看到太陽從西邊升起,所以在金星不要亂髮誓喔。

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,除了這種不尋常的逆行自轉以外,金星還有一點不尋常。金星的自轉週期和軌道是同步的,這麼一來,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。

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金星的太陽西起東落

2.金星的自轉恆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年要遠遠小於243天,因為金星繞太陽公轉的軌道是一個很接近正圓的橢圓形偏差不超過1°且與黃道面接近重合,其公轉速度約為每秒35公里,公轉週期約為224.70天,但其自轉週期卻為243日。

由於金星是逆向自轉的,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116.75天。所以在地球上看金星與太陽的最大視角不超過48°,因此金星不會整夜出現在夜空中。我國民間稱黎明時分的金星為啟明星,傍晚時分的金星為長庚星。

3.金星本身的磁場與太陽系的其它行星相比是非常弱。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。金星表面十分乾旱,所以金星上岩石要比地球上的更堅硬,從而形成了更陡峭的山脈、懸崖峭壁和其它地貌。一條從南向北穿過金星構造赤道的長達1200千米的大峽谷,是八大行星中最大的峽谷

4.金星沒有天然衛星。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,但是這些觀察之後受到了懷疑(實際上是其它昏暗的星體在巧合的時間出現在了恰好的位置上)所以認為金星沒有衛星

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雖然小行星2002 VE68維持著與它相似的軌道,但金星還沒有天然的衛星。 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,大約過了一千萬年後,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,直到與金星碰撞併合而為一。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的研究,科學界是否會接納,也依然是情況未明。

四.金星凌日現象。由於水星、金星是位於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。這主要是由於金星圍繞太陽運轉13圈後,正好與圍繞太陽運轉8圈的地球再次互相靠近,並處於地球與太陽之間,這段時間相當於地球上的8年。

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2012年的金星凌日

當看到太陽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),並描出外切的位置。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於太陽的圓面之內了,整個凌日過程將持續6個小時。

在出凌時,太陽向西方地平線緩緩沉去,眼看著金星就要移出日面了,與入凌相反當金星西邊邊緣與太陽西邊邊緣內切時,出凌便開始了,當金星東邊與太陽西邊外切時,一場美麗的盛況就結束了。

四.對金星的觀測研究。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,天文學家用射電望遠鏡第一次觀測了金星的表面。從1961年起,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。

雖然沒有直接的資料得知金星的內部結構,但從理論推算得出,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"。

因此有人稱金星是地球的姊妹星,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;平均密度略小於地球。

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金星與地球

雖說如此,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,加上金星上時常降下硫酸雨,金星有極少的可能有生命的存在。由此看來,金星和地球可能只是一對"貌合神離"的姐妹。

不管怎麼樣,隨著科學技術的發展,相信一定能揭開金星這顆類地行星的面紗,我們也許看不到那天的到來,但我們應該永遠期待。


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