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金星英文名Venus。金星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。在中國古代又稱為長庚、啟明或太白。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。

1 金星[行星] -簡介

金星[行星]金星繞軸自轉的方向與太陽系內大多數的行星是相反的

金星是一顆類地行星,因為其質量與地球類似,有時也被人們叫做地球的「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,當人們看到金星的時候,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的日心說的有力證據。

2 金星[行星] -大氣環境

大氣層
金星[行星]金星

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。金星表面的雲層呈現倒V型的形狀,這種雲系統稱為帶狀風系統。這種帶狀風的其實是太陽照射所造成的對流。

氣壓

金星的大氣壓強非常大,為地球的90倍,相當於地球海洋中1千米深度時的壓強。金星的大氣壓力為90個標準大氣壓(相當於地球海洋深1千米處的壓力)。

溫度
金星[行星]金星的位相變化

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高達500°C。由於熱慣性和濃密大氣的對流,金星晝夜溫差並不大。金星濃厚的雲層把大部分的陽光都反射回了太空,金星熱輻射的反射率大約是60%,可見光的反射率更大。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。

自然氣象

金星的天空是橙黃色的。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。

2004年觀測到的金星凌日,在金星雲層頂端有著每小時350千米的大風,而在金星表面卻是風平浪靜,每小時不會超過數千米。然而,考慮到金星大氣的濃密程度,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。

3 金星[行星] -地形地貌

金星[行星]金星

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3.2千米。

大約90%的金星表面是由不久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。

來自麥哲倫號的數據表明金星的地殼比起原來人們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。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、懸崖峭壁和其它地貌。

另外,根據探測器的探測,發現金星的岩漿里含有水。

4 金星[行星] -公轉與自轉

公轉
金星[行星]金星地表概貌

金星以224.65天繞太陽公轉一周,平均距離為一億八百萬千米。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4,100萬千米,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3,820萬千米。

自轉

金星的自轉周期是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6.5千米/小時,而地球在赤道的轉速大約是1,600千米/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。

令人好奇的是金星與地球平均584天的會合周期,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。

2012年2月20日,歐洲航天局「金星快車」號探測器發現,金星自轉速度低於原先測量結果,一天金星時間實際上比現有數據長了6.5分鐘,原因是金星表面很多特別地形,其實際位置比16年前美國「麥哲倫」號測量到的自轉一周需要243.0185個地球日的速度,相差10英里。

衛星

雖然小行星2002 VE68維持著與金星相似的軌道,但金星沒有天然的衛星。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,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,一次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。

5 金星[行星] -科學探測

金星[行星]金星探測

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。

1962年8月27日,美國發射了「水手2號」飛船,它是第一艘訪問金星的飛行器,它於1962年12月14日到達金星附近。

1967年6月12日,蘇聯發射了「金星」4號飛船,同年10月18日進入金星大氣層。

1967年6月14日,美國發射「水手5號」金星探測器,同年10月19日從距離金星3970千米處通過,作了大氣測量。

1969年1月5日,蘇聯「金星5號」發射,在著陸艙下落過程中,獲得了53分鐘的探測數據。

1969年1月10日,蘇聯「金星6號」發射,同年5月17日到達金星。

1972年,到達金星表面的「金星8號」化驗了金星土壤,還對金星表面的太陽光強度和金星雲層進行了電視攝像轉播。

1973年11月3日,美國發射「水手10號」水星探測器,1974年2月5日路過金星,從距離金星5760千米處通過,對金星極其大氣作了電視攝影,發回上千張金星照片。

1975年6月8日和14日,蘇聯先後發射「金星9號」和「金星10號」,於同年10月22日和25日分別進入不同的金星軌道,並成為環繞金星的第一對人造金星衛星。兩者探測了金星大氣結構和特性,首次發回了電視攝像機拍攝的金星全景表面圖像。

1978年5月20日和8月8日,美國分別發射了「先驅者-金星1號和2號」其中1號在同年12月4日順利到達金星軌道,並成為其人造衛星,對金星大氣進行了244天的觀測。

1978年9月9日和9月14日,前蘇聯又發射了「金星11號」和「金星12號」,兩者均在金星成功實現軟著陸,分別工作了110分鐘。

1981年10月30日和11月4日先後上天的「金星13號」和「金星14號」,其著陸艙攜帶的自動鑽探裝置深入到金星地表,採集了岩石標本。

1983年6月2日和6月7日,「金星15號」和「金星16號」相繼發射成功,二者分別於10月10日和14日到達金星附近,成為其人造衛星,它們每24小時環繞金星一周,探測了金星表面以及大氣層的情況。

1989年5月4日,亞特蘭蒂斯號太空梭將「麥哲倫」號金星探測器帶上太空,並於第二天把它送入金星的航程。「麥哲倫」探測器運行中沿金星子午線繞一圈約需要189分鐘,掃描寬度為20~25千米;從北極區域到南緯60度計劃進行37分鐘的觀測,行程約1.5萬千米。8月16日「麥哲倫」發回第一批進行照片。

6 金星[行星] -天文現象

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

當金星運行到太陽和地球之間時會發生一種罕見的天文現象,該現象發生時,在地球上可觀測到太陽表面有一個小黑點慢慢穿過,通過觀測研究,可以更精確地測定地內行星的運行軌道。這種天象稱之為「金星凌日」。

啟明星

 天亮前後,東方地平線上有時會看到一顆特別明亮的「晨星」,它不是光源,人們叫它「啟明星」;而在 黃昏時分,西方餘輝中有時會出現一顆非常明亮的「昏星」,人們叫它「長庚星」。這兩顆星其實是一顆,即金星,在中國民間稱它為「太白」或「太白金星」。

啟明星最明亮,大約584天發生一次。最明亮的啟明星,上一次出現在2010年12月4日;下一次將發生在2014年2月15日。

2012年7月12日,啟明星最明亮。啟明星與太陽的角距約39度,它比太陽約提早兩個半小時升起在東方,位於金牛座。7月12日,廣州日出時間是清晨5時50分。早在3時50分,啟明星已高高升起在東方

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