金星

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金星 The Venusian symbol, a circle with a small equal-armed cross beneath it
Venus in approximately true colour, a nearly uniform pale cream, although the image has been processed to bring out details.[1] The planet's disc is about three-quarters illuminated. Almost no variation or detail can be seen in the clouds.
經過處理後的金星圖像。其表面被一層厚厚的雲遮蓋著。
編號
發音 收聽i/ˈvnəs/
Adjective Venusian or (rarely) Cytherean, Venerean
軌道參數[2][4]
曆元 J2000
遠日點
  • 108,939,000km
  • 0.728213 AU
近日點
  • 107,477,000km
  • 0.718440 AU
半長軸
  • 108,208,000km
  • 0.723327AU
離心率 0.0067
軌道周期
會合周期 583.92天[2]
平均速度 35.02km/s
平近點角 50.115°
軌道傾角
升交點黃經 76.678°
近日點參數 55.186°
衛星
物理特徵
平均半徑
扁率 0[5]
表面積
  • 4.60×108km2
  • 0.902個地球
體積
  • 9.28×1011km3
  • 0.866個地球
質量
  • 4.8676×1024 kg
  • 0.815個地球
平均密度 5.243g/cm3
表面重力
逃逸速度 10.36km/s
恆星自轉周期 −243.0185天(逆行)
赤道自轉速度 6.52 km/h (1.81 m/s)
轉軸傾角 177.36°[2]
北極赤經
  • 18時11分2秒
  • 272.76°[6]
北極赤緯 67.16°
反照率
表面溫度 最低 平均 最高
克耳文 737K[2]
攝氏度 464°C
視星等
  • 最亮 −4.9[8][9](新月)
  • −3.8[10](滿月)
角直徑 9.7"–66.0"[2]
大氣
表面氣壓 92bar(9.2MPa
成分

金星(英語、拉丁語:Venus),是太陽系八大行星之一,按離太陽由近及遠的次序排列為第二顆。在中國古代稱為太白,另外早晨出現在東方稱啟明,晚上出現在西方稱長庚公轉周期是224.71地球日。夜空中亮度僅次於月球,排第二,感覺上,金星在日出稍前或者日落稍後是最明亮的時刻。

概述[編輯]

金星是一顆類地行星,因為其質量與地球類似,有時被人們叫做地球的「姐妹星」,也是太陽系中唯一一顆沒有磁場的行星。在八大行星中金星的軌道最接近圓形偏心率最小,僅為0.7%。

以地球為三角形的頂點之一,分別連結金星和太陽,就會發現這個角度非常小,即使在最大時也只有48.5°,這是因為金星的軌道處於地球軌道的內側。因此,當我們看到金星的時候,不是在清晨便是在傍晚,並且分別處於天空的東側和西側。

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。

金星的位相變化

金星同月球一樣,也具有周期性的圓缺變化(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日心說的有力證據。

大氣[編輯]

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。

金星表面有著非常厚的大氣。金星的大氣主要由二氧化碳組成,並含有少量的氮氣。金星大氣的質量是地球的93倍,它的地表大氣壓為地球的92倍,相當於地球海洋中1公里深度時的壓強。金星地表大氣的密度為65kg/m³,等於水密度的6.5%。金星大氣中的大量二氧化碳的存在再加上厚厚的硫酸雲產生了太陽系中最強的溫室效應,使得金星的地表溫度至少有462 °C(864 華氏度)。[11][12]這使得,儘管金星距離太陽的距離是水星的兩倍,接受的太陽輻射僅為水星的25%,但其地表溫度比水星還熱。水星地表最小溫度為−220 °C(−364.0 ),最大溫度為420 °C(788 )。[13]金星的表面常被形容是地獄般的。[14]金星地表的溫度甚至比用來殺菌的溫度還高。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。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。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,但是事實證明如果沒有這些濃密雲層,溫度才會升高。可是金星的大氣中有二氧化碳大量存在,嚴重的溫室效應導致金星位居八大行星中溫度最高的,僅只有雲層頂端的環境是比較接近地球[15]

類地行星大小的比較,由左至右依序為:水星、金星、地球火星
2004年金星凌日

金星表面是非常有效的等溫;它不僅在日夜之間保持一個定常的溫度,而且在極地和赤道間也是這樣。[2][16]金星的遠小於地球的轉軸傾角(金星小於3°,地球為23°)也使得季節溫度變化很小。[17]僅有隨高度的溫度變化較大。

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。

地形地貌[編輯]

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。南半球有更大的阿佛洛狄忒地,面積與南美洲相當。這些高地之間有許多廣闊的低地,包括有阿塔蘭塔平原低地圭尼維爾平原低地以及拉維尼亞平原低地。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布金星表面。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。[來源請求],或者自轉方向與太陽相反(超過150度),導致磁場被大部分抵消。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。氫原子因為質量小逃逸到了太空。金星上(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、懸崖峭壁和其它地貌。

另外,根據探測器的探測,發現金星的岩漿裡含有

公轉與自轉[編輯]

金星繞軸自轉的方向與太陽系內大多數的行星是相反的。

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[18],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,所有的行星都是以反時針方向自轉,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[19][20]

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[21]

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[22]。 依據加州理工學院Alex AlemiDavid 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[23][24]。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[25],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。

觀測[編輯]

A photograph of the night sky taken from the seashore. A glimmer of sunlight is on the horizon. There are many stars visible. Venus is at the center, much brighter than any of the stars, and its light can be seen reflected in the ocean.
金星總是比太陽系外最亮的恆星還要亮,可以在太平洋上看到它。
金星的各相和表觀直徑的變化。
集美大學拍攝的金星

金星總是比其他任何星星都要亮(除了太陽)。其最大的亮度為−4.9視星等[9]發生在當它靠近地球的新月時期。當金星與太陽背光時,它的亮度進退為大約−3。[8]金星的亮度大到即使在中午的乾淨的天空上也能被看到。[26]當太陽低於地平線時,很容易看到金星。 作為一個內側行星,金星總是位於太陽的47°範圍內。(it always lies within about 47° of the Sun.)[10]

衛星史話[編輯]

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·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恰好的時間出現在了恰好的位置上)。所以現在認為金星沒有衛星。

人類探索[編輯]

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,蘇聯美國向金星發射了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。

參見[編輯]

參考資料和注釋[編輯]

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