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    基础天文系列——金星

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      科普驿站  第十六期

      主题:基础天文系列——金星

      科目:天文

      难度:A1

      时间:2019.8.10

      讲师:庄生晓梦

      中国古人称金星为"太白"或"太白金星",也称“长庚”“启明”。古希腊人称为阿佛洛狄忒,是希腊神话中爱与美的女神,而在罗马神话中爱与美的女神是维纳斯,因此金星也称作维纳斯(Venus)。维纳斯是爱与美的女性之神,所以金星的天文符号就是女性的标志:♀,也有人形象地将这个符号比喻为"维纳斯的梳妆镜"。

      基础天文系列——金星

      金星是肉眼所见最亮的行星,夜空中亮度仅次于月球,视星等最大可达-4.4等,最低也有-3.3等,比最亮时的木星还高5倍,比天狼星还亮14倍,有时甚至白天都能看见金星点缀在天穹。金星要在日出稍前或者日落稍后才能达到亮度最大。当它清晨出现在东方天空,被称为"启明";傍晚处于天空的西侧,被称为"长庚"。

      金星(Venus)是太阳系中八大行星之一,按离太阳由近及远的次序,是第二颗,它是离地球最近的行星(火星有时候会更近)。同时金星和水星一样,是太阳系中仅有的两个没有天然卫星的大行星之一。

      在八大行星中金星的轨道最接近圆形,偏心率最小,仅为0.006811。如果从太阳的北极上空鸟瞰太阳系,所有的行星都是以逆时针方向自转,但是金星却“别具一格”,是以顺时针方向自转。金星的顺时钟转是逆行的转动,自东向西。因此,在金星上看,太阳是“西升东落”。金星绕太阳公转的轨道与黄道面接近重合,其公转速度约为每秒35公里,公转周期约为224.70天。

      更有意思的是,金星的自转周期却为243日,也就是说,金星的自转恒星日一天比一年还长!也就是说你在金星上学习一“日”就比得上一“年”的学习。

      基础天文系列——金星

      有人称金星是地球的姊妹星,确实,从结构上看,金星和地球有不少相似之处。金星只比地球“瘦”了300公里,体积也只是地球的0.88倍,质量为地球的4/5,平均密度略小于地球(平均密度为5.24g/立方厘米,次于地球与水星,为八大行星中第三位的)。若把地球比作一个年满十八岁的“老女人”,那金星则是一个十五六岁活泼可爱的“少女”。但水星和金星的表面环境却有着很大的区别。地球上存在着液态水,但金星却没有。金星表面高达500多°的高温,加上金星极高的大气压和缺氧的环境,这使得金星表面不可能有生命存在。

      金星同月球一样,也具有周期性的圆缺变化(相位变化),但是由于金星距离地球太远,肉眼是无法看出来的。金星的相位变化,曾经被伽利略作为证明哥白尼的日心说的有力证据。

      关于金星的内部结构,还没有直接的资料,从理论推算得出,金星的内部结构和地球相似,有一个半径约3100公里的铁-镍核,中间一层是主要由硅﹑氧﹑铁﹑镁等的化合物组成的"幔",而外面一层是主要由硅化合物组成的很薄的"壳"。

      基础天文系列——金星

      金星周围有浓密的大气和云层。金星大气中,二氧化碳最多,占97%以上。时常降落大量的具有腐蚀性的酸雨。大气压约为地球的 90倍(相当于地球900米深海中的压力)。金星的浓云由浓硫酸雾形成,云量达到了惊人的100%,导致了金星的反照率高达70%,所以金星看起来比较白亮。同时大量二氧化碳的存在使得温室效应在金星上大规模地进行着。如果没有这样的温室效应温度会下降400℃。在近赤道的低地,金星的表面极限温度可高达500℃,这个温度已经可以熔化铅。这使得金星的表面温度甚至高于水星,虽然它离太阳的距离要比水星大两倍,并且得到的阳光只有水星的四分之一。云为浓硫酸液滴组成,其中还掺杂着硫粒子,所以金星的天空是橙黄色的。金星上也有雷电,曾经记录到的最大一次闪电持续了15分钟。

      基础天文系列——金星

      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两个主要的大陆状高地。伊师塔地(Ishtar Terra)和拥有金星最高头衔的麦克斯韦山脉(大约比喜马拉雅山高出两千米)。除麦克斯韦山脉外,所有的金星地貌均以现实中或神话中女性命名。由于金星浓厚的大气让流星等天体在到达金星表面之前减速,所以金星上的陨石坑都不超过3.2千米。金星表面十分干旱,所以金星上岩石要比地球上的更坚硬,从而形成了更陡峭的山脉、悬崖峭壁和其它地貌。一条从南向北穿过赤道的长达1200千米的大峡谷,是八大行星中最大的峡谷。金星上没有小的环形山,看起来小行星在进入金星的稠密大气层时并没被烧光。金星上的环形山都是一串串的,看来是由于大的小行星在到达金星表面前,通常会在大气中碎裂开来。

      而且金星是太阳系中拥有火山数量最多的行星,可谓名副其实的“火星”。已发现的大型火山和火山特征有1600多处。此外还有无数的小火山,估计总数超过10万,甚至100万。

      基础天文系列——金星

      人类对太阳系行星的空间探测首先是从金星开始的,从上个世纪开始人们就不断尝试着研制和发射金星探测器,而这无疑是一个无比艰辛的历程。以下粗略地列举一下(不完全):

      前苏联

      "巨人"号金星探测器,在空间启动时因运载火箭故障而坠毁

      "金星1号",通信中断

      "金星2号"和"金星3号"均告失败

      "金星"4号飞船,着陆舱未至金星表面时损坏

      "金星"5号着陆舱被大气压坏

      "金星"6号着陆舱未着陆

      "金星"7号成功地到达了金星表面,成为第一个到达金星实地考察的人类使者

      "金星11号"和"金星12号",均在金星成功实现软着陆

      "金星13号"和"金星14号",采集了岩石标本

      "金星15号"和"金星16号"相继发射成功,成功入轨,成为其人造卫星,探测了金星表面以及大气层的情况

      基础天文系列——金星

      美国

      "水手1号"金星探测器,因偏离航向,只好自行引爆

      "水手2号"金星探测器,首次测量了金星大气温度,拍摄了金星全景照片,但因设备损坏并未圆满完成任务

      "水手5号"金星探测器,飞掠金星,作了大气测量,拍摄了上千张珍贵的照片

      “麦哲伦号”成功入轨

      基础天文系列——金星

      欧洲

      "金星快车",欧洲首个金星探测器,成功入轨,主要目的是获取有关金星极为严重的温室效应的信息

      基础天文系列——金星

      日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在2010年5月发射的金星探测器"晓"号,入轨失败,幸运的是”晓”在漂泊整整5年之后终于成功入轨,替换了欧空局的金星快车,成为环绕金星的唯一人造探测器,同时也是亚洲第一颗金星人造卫星

      探索之路永远不会一帆风顺,但纵然如此,面对星辰大海,我们不会停下脚步。

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