[太阳系] 地球的姐妹行星

  金星是天空中最亮的星星,其亮度足以抵得上15颗天狼星.中国古代称它为太白或太白金星.金星和水星一样,位于地球轨道之内,是内地行星.


  由于金星比地球更靠近太阳,从地球上看去,它和太阳的最大视角距离不超过48°.因而,金星不会整夜出现在星空,它有时闪烁在群星都已隐去的朝霞中,有时又出现在众星尚未露面的落日余辉里.当金星出现在黎明的东方天空时,我国民间称它为启明星;出现在黄昏西方天空时,我国民间称它为长庚星.《诗.小雅.大东》中"东有启明,西有长庚",指的就是金星.


  从外表上看,金星与地球有不少相似之处,也是一个有较密大气层的固体球.


  金星的半径为6073千米,只比地球半径小300千米,体积是地球的0.88倍.质量为地球的81.5%,相当于4.87×1027克.平均密度约为地球的95%,为5.19克/厘米3.由于这几项数值和地球十分相近,因此,人们形象地把它称为地球的姐妹行星.在宇宙飞船探测金星以前,有的天文学家推测,金星的化学成分和表面的物理状况与地球相似,金星上发现生命的可能性甚至比火星还要大.


  50年代后期,天文学家用射电望远镜穿过封闭金星的厚厚的云层,第一次测出它的自转周期和表面温度.金星自转极慢,温度极高,可能达到300℃以上,这个结果和以前预测的洞天福地般的金星环境简直相差十万八千里,有人怀疑是不是仪器出了毛病.


  1961年以来,前苏联和美国先后向金星发射了30多个探测器,开始是飞近探测,后来发展到着陆探测.现代科学证明,金星是个奇热、无水、任何生命都无法存活的世界,金星和地球只是一对"貌合神离"的姐妹.


  金星的真面目为了探索金星的真面目,20世纪60年代初拉开了探测金星的序幕,前苏联1961~1978年已发射了12个金星探测器.美国1962~1978年共有6个探测金星的飞船上天.仅在1978年12月4日~25日的20多天里,前苏联和美国就各有两个自动行星际站在金星表面软着陆,实现了对金星的现场考察.


  行星探测器对金星进行现场考察以后,遮盖在金星表面的"蒙面纱"已经逐渐揭开了.金星没有磁场和辐射带,其大气的组成和地球盎然不同:地球大气以氮、氧等气体为主,二氧化碳很少;在包围着金星的大气中,97%以上是二氧化碳,此外,还含有少量的氮、氩、一氧化碳、水蒸汽及氯化氢等.金星大气中的二氧化碳能让阳光通过,照到金星表面,却不让热辐射返回太空,使金星表面处于高温状态,产生"温室效应".金星表面的温度高达465℃~485℃.温室保护罩的作用还使金星上的昼夜温差很小,基本上没有昼夜、季节和地区的差别.金星表面的大气密度比地球上的大50倍.地球海洋平面的气压是一个大气压;金星表面的气压大到90个大气压,相当于地球上海洋深处900米左右所受的压力.金星上空闪电频繁,每分钟达20多次,常常是电光闪闪,雷声隆隆.前苏联的"金星12号"1978年12月21日在下降到金星表面的过程中,仅仅在从11公里高空下降到5公里的期间,就


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  接连记录到1000次闪电.有一次特别大的闪电竟持续了15分钟."金星13号"和"金星14号"的下降装置在下降过程中,考察了金星的高空风.金星表面的风速大约为2~3米/秒,由表面到高空,风速逐渐加大,到50~70公里的高空,风速竟然达到100米/秒,风向与金星的自转方向相同,但比自转速度快得多.更惊人的是,在离金星表面30~88公里的空间,密布着一层有腐蚀性的浓硫酸雾.这是一个多么令人窒息的环境!这个现代天文学家称为"太阳系中的地狱"的金星绝对不能是地球的孪生姐妹.探测结果表明,金星上不存在任何液态水,不仅没有任何类似地球上的动植物存在,连任何生命的形式都没有.


  美国的"先驱者"1号和2号,前苏联的"金星"11号和12号分别在1978年12月4日、9日和21日、25日到达金星,对金星进行综合性的考察.


  从它们发回的信息得知,由于金星表面有浓密的大气保护,其表面并不像月亮、水星那样布满环形山.相对来说,金星表面比较平坦,大部分表面都覆盖着一层"浮土",其平均密度是1.2~1.9克/厘米3,厚度不超过1米.


  在浮土下面,主要是密度为2.2~2.7克/厘米3的玄武岩.下降装置周围可以看到许多大石块,绝大部分石块呈红褐色,棱角分明,半埋在颗粒细小的黑褐色尘土和砂砾之中.这表明金星上的物质构造仍很活跃,可能存在活火山.


  金星上的山脉,一般都很高,最高的是麦克斯威尔山,高度为11270米,地球上的珠穆朗玛峰还比它矮一头.北半球大高原,长3200公里,宽1600公里,相形之下,青藏高原大为逊色.在赤道地区,发现一些像火山口一样大而浅的圆形圈,有些地方像是由巨大的熔岩流所形成.此外,还有一条很深的大裂缝,自南向北穿过金星赤道,裂缝最深的地方有7米左右,这是目前在太阳系天体上发现的一条最大的裂缝.


  从前苏联发射的自动行际站"金星13号"拍摄的金星表面照片看出,金星的天空是橙黄色的,云也是橙黄色的;金星上的物体,大部分看起来也是橙黄色的,有的微带绿色,蓝色的很少.金星的世界,真可说是个金黄世界.


  这种奇异的景色,是"金星13号"下降装置,通过蓝、绿滤色镜拍摄的.科学家们认为,这是由于金星大气和云层太厚,吸收了太阳光中蓝色部分,使照在金星大气层和大地上的光带着黄光.因此,金星上的白昼也不像地球上这样明朗,其亮度很像地球上的阴天.


  太阳从西边出浓厚的金星云层使金星上的白昼朦胧不清,这里没有我们熟悉的蓝天、白云.金垦上空会像地球上空一样,出现闪电和雷鸣.


  金星离太阳的平均距离是10800万公里,绕太阳运动的公转轨道的偏心率只有0.007,故轨道接近于圆.金星绕太阳运动的速度较水星慢一些,为35公里/秒,它绕太阳运行一周约224.7天.由于金星有一层厚厚的浓云,过去用光学方法难以观测到它的表面情况,因而也就难于测出其自转周期.


  随着无线电技术的发展,1962年,天文学家利用射电方法测出了金星的自转周期.金星的自转周期很慢,要243天才自转一周,比公转一周的224.7天还长,也就是说,金星自转一周需要1年多的时间.金星自转为逆向,即自转方向和公转方向相反,是太阳系九大行星中独有的现象.因为金星是自东向西自转的,与我们地球的自转方向截然相反,所以,金星上的太阳是西升东落.金星自转周期是243天,比公转周期还长.金星上的一昼夜相当于地


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  球的117天.也就是说,在一个金星年中,金星上只能看到两次太阳西升东落.


  要解开金星逆向自转之谜,首先应当弄清楚行星自转是怎样来的,这个问题又与行星的起源问题有密切的关系.


  目前,对行星的起源问题还没有受到大家普遍承认的成熟理论.我国学者戴文赛先生详细研究了各种学说之后,提出自己的行垦起源学说.这一学说可简短说明如下:约在50亿年前,在离银河系中心3.3万光年处,就是我们现在太阳系所在的位置上,弥漫的星际物质聚集成一个巨大的星云.由于引力作用,这个巨大星云收缩,同时云中出现了湍涡流.后来这个云碎裂成一二千块,其中有一块就是形成太阳系的,我们把它叫作原始太阳星云.由于它是在涡流中产生的,所以从一开始原始太阳星云就在自转着(其他星云碎块也都有自转,后来演化成恒星).


  我们的原始太阳星云的质量比今天太阳系的质量要大些,它一面收缩,一面自转,收缩的结果使自转角速度加大,越转越快,这很像张开手臂旋转的滑冰运动员,在收拢手臂时旋转就会加快的现象.物理学上把这种现象叫作角动量守恒.由于旋转的加快,在星云的赤道部分惯性离心力最大,它抗拒星云的引力作用,所以赤道处星云收缩得比较慢,而两极处收缩得比较快,原始星云便逐渐变扁.


  当原始星云收缩到一定大小,例如具有现在太阳系的尺寸时,赤道处的自转速度已经足够大,使得那里的惯性离心力等于星云对赤道处物质的吸引力.这时候,赤道上远离中心的那部分物质就不再收缩,而是留下来围绕星云其余部分旋转.原始星云其余部分继续收缩,在赤道处又留下一部分物质.


  这样演化下去,逐渐形成一个环绕星云中心的星云盘.剩余的星云物质进一步收缩,最后演变为太阳.而星云盘中的物质粒子互相碰撞吸积变成足够大的团块,我们把它叫作星子.其中较大的星子由于进一步碰撞,吸积周围的物质粒子逐渐变成更大的行星胚胎.具有较大质量的行星胎胚的引力强大到能够吸引周围的星子(引力吸积),使行星胚胎体积增大,逐渐演化成行星.


  行星自转又是如何起源的呢?上面所叙述的假说也提出一种初步的看法:原始星云物质一开始就有自转,因此当尘埃和星子落入行星胚胎时,也把角动量带给行星胚胎,使行星胚胎自转起来.


  不过也有人提出不同的看法.美国一位天文学家提出自己的太阳系演化理论,他认为在原始太阳星云盘内,不需要经过星子——行星胚胎这样的过程.在太阳形成以后,星云盘的物质很快就聚集成一些很大的原行星,原行星的质量很大,在原行星内部,高压使得气体尘埃物质凝聚成为固体沉降到核心部分,而外部气体受到太阳光热和太阳发出的粒子辐射(太阳风)的作用而逸散开去,最后演化为现在的行星.


  原行星不自转,太阳对它的吸引使原行星向太阳的一面隆起凸出来.当原行星绕太阳公转时,这个隆起部分偏离朝向太阳的方向,但太阳对隆起部分吸引,把它拉回到朝向太阳的方向,这样就强迫原行星自转起来.看来,在行星起源和自转起源这一问题的领域,可让人充分发挥思维的创造力,去提出更为合理的假说.


  大多数行星是直立着或斜着身子顺向自转,而金星则逆向自转,这给各种行星演化理论提出了难题.


  金星逆转,可能是从金星轨道里侧的一个比月球还大的大星子斜着落在


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  金星胎上,把很大的角动量带给金星胎,由于星子大都是顺向绕太阳运转的,从里侧斜着撞向金星胎的星子,其运动方向和金星胎的自转方向相反,这样一来使得金星胎的自转就从顺向变为逆向了.


  这些推测还经不住科学事实的考验.行星自转是否是这样起源的?碰撞金星的大星子后来哪里去了?是否还有别的原因造成金星逆向自转……,这些问题尚待人们作进一步的思考和研究.


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