【太陽系新觀點】金星（上）

金星

從太陽往外的第二大行星是金星。月亮之後，金星是夜空中最燦爛的自然天體。它與地球靠得最近，其大小，質量，體積，和密度也是與地球最為相似的。這些相似性提示兩個行星可能有類似的歷史。科學家因此對為什麼金星和地球現在如此不同的問題激起興趣。

金星以古羅馬愛和美麗女神命名，但它的條件絕不好客和招引人的。不像地球，金星非常熱和乾燥。行星總是厚厚的雲層包裹著。金星有大量的大氣，或氣體層圍繞，主要由二氧化碳組成。這種厚大氣肼熱，使得金星成為太陽系裡最熱的行星。

恆久的雲毯也使得行星的研究變得困難。1960s前關於表面和大氣知道得很少，直到天文學家做了第一架金星的雷達觀測站以及無人宇宙飛船開始訪問行星的時候。

行星的基本數據

金星軌道位於水星和地球之間。這三個行星加上火星——太陽系內的4個內行星——被認為是陸生的，或地球樣，行星。它們所有的都相當稠密和堅硬，有固態表面。像水星一樣，金星沒有已知的月亮。

大小，質量，和密度。金星是太陽系裡第三小的行星。排在水星和火星之後。其大小，質量，和密度與地球是孿生一對。金星的直徑大約7,521英里（12,104公里），相比地球大約7,926英里（12,756公里）。它的質量約佔地球的80%，它的密度大約是地球的95%。兩個行星的表面重力的強度也很相似。

NASA/JPL/Caltech (NASA photo # PIA00271)

科學家利用雷達穿過厚雲裹著的金星，"看見"雲下表面。影像通過雷達數據電腦生成，由麥哲倫金星探測器搜集，顯示北半球表面。麥克斯韋山，金星最高的山脈，顯示為中心偏下的亮點。山脈相當於地球上的喜馬拉雅山的大小。彩色被疊加到影像上，模擬金星號行星際探測著陸器觀測到的表面。

從地球的觀。連同水星一道，金星是一個"向下的"行星，或是一個軌道小於地球的行星。因為這個原因，金星總是出現地球的大致與太陽相同方向的空中。有些時年內，行星可能被看做"啟明星"，出現在太陽升起前的幾小時里。另一些時年裡，被看做"昏星"，太陽下山後的幾小時里。晝間空中常可能看到金星，假如觀測者知道，正確地往那兒注視。

因為金星的軌道比地球離太陽要近，所以地球上可以看到金星所展示的周期變化。這些周期類似於地球月亮和水星的那些周期。金星有時表現為薄的新月，有時表現為半盤或滿盤。金星大約每584個地球日完成一個周期循環。它的周期在高倍雙筒鏡或小望遠鏡里可能比較容易看到。

金星難得而又規則地在太陽與地球之間正好經過。這一事件是一種叫凌日的交食類型。然後，行星對於地球上觀測者，表現為一個小黑盤，橫過明亮的太陽盤。大約每125年發生兩次金星凌日（見第31頁的金星凌日）。每隔一對8年發生一次凌日。沒有特殊的保護設備，人們從不應該注視凌日。放大提供了最好的視圖。在安全的檢視下，雙筒鏡或望遠鏡，全套裝備特殊的太陽濾鏡，或把凌日的影像投影白板上。

軌道和自旋。所有8個行星圍繞太陽以橢圓，或卵圓形做軌道運動。金星的軌道所有行星當中最接近圓形的。它繞太陽軌道的平均距離大約67百萬英里（108百萬公里）。這比地球的軌道離太陽要近30%。金星與地球的最接近點，大約26百萬英里（42百萬公里）遠；最遠大約160百萬英里（257百萬公里）遠。金星完成一個軌道公轉大約225個地球日，它比水星的一年要長。

金星以兩種不尋常的方式旋轉。關於它的軸自旋非常緩慢，大約每243個地球日完成一次旋轉。它是太陽系內唯一的行星，關於它的軸旋轉一次比繞太陽一圈還要長。這兩種運動的結合，使得金星的一天——從太陽露頭到下山，然後再升到頭頂所化的時間——大約持續117個地球日。

因為自轉緩慢，金星比地球以及大多數別的行星都要圓。行星旋轉的力一般引起赤道的膨隆而兩極扁平。這樣的畸變在金星上降到最低。

金星也做逆行運動，或與太陽系裡的大多數其它行星和成員做反方向的旋轉。8個行星里的6個順時針方向旋轉，當從北極上觀察的時候，而只有金星和天王星的旋轉呈逆時針方向。對於金星上的觀察者，太陽應從西方升起東方下山（假如一個人穿過厚厚的雲看到太陽的話）。金星的自旋軸相對於它的軌道面大約只傾斜3°。這就意味著行星上季節的變化或許非常輕微。

不像地球和大多數別的行星，金星沒有球磁場。這可能就是導致它及其緩慢自轉率的原因。科學家認為行星的自轉，有助於駕馭行星核內的液體運動，產生磁場。

大氣，表面，和內部

大氣圈和溫室效應。到目前為止，金星有4個陸棲行星最厚的大氣圈。行星表面大氣施加的壓力大約95帕，或地球海上大氣壓的95倍。它有96%以上的二氧化碳和大約3.5%的分子氮組成，只有微量的其它氣體。

始終裹著金星的雲層非常厚。主雲層覆蓋的高度從30英里（48公里）升到42英里（68公里）。主覆蓋的上下方薄霧靄延伸幾英里。雲由微觀粒子產生，主要為硫酸微滴。雲也可能包含固態結晶。有些雲端在紫外光里顯得較暗。這可能意味著二氧化硫，氯氣，或固體硫的存在。

先驅者金星1號星際探測器紫外光拍攝的照片，顯示了金星雲內大V形帶。儘管行星的雲覆蓋在可見光里幾乎沒什麼特色，紫外線像顯示了有特色的結構圖。彩色被加到像上，模擬人們眼裡金星的黃白色表現。

NASA/JPL

儘管金星旋轉緩慢（每243天轉一圈），但它的大氣循環驚人的快速。每4天雲層大氣圍繞行星盤旋一圈。雲頂風吹大約220英里（360公里）。隨著高度風速大大降低，到了地表面風變得非常緩慢。

即便金星比地球離太陽要近，金星吸收的陽光比地球要少。金星厚厚的雲只能使很少量的光通過。大約85%的光照到雲上後反射回空間。

穿透雲層的陽光被大氣和表面吸收。光緩和了下面的大氣和地面，它們把能量的一部分輻射返回，以較長的，紅外線波長的形式。在地球上大多數這種能量逃回空間。這就保持了地球表面的相對涼快。金星上，無論如何，厚厚的大氣肼住了再輻射的紅外線熱能中的大多數。紅外線波長的能量不能通過富二氧化碳的大氣，波長越短，可見光約容易通過。

圖解顯示金星中下層大氣不同高度上的溫度和壓力，基於先驅號金星任務的大氣探測和其它航天器所作的測量。紅箭表示風速，範圍從中層大氣頂端附近的每秒100米（每小時225英里）到球表面僅有的輕風。

金星的地面圖顯示了行星的球地形。圖被彩色編碼，依照右側的圖例，最低高度用藍色，最高用紅色。高度圖形表達為到行星中心的距離，範圍從6,048到6,064公里（3,758到3,768英里）。選擇主要的地貌和航天器著陸點被標記。這種麥卡特投影來源於激光測高數據，由麥哲倫金星探測器搜集。

Source: NASA/JPL/Massachusetts Institute of Technology Courtesy of C.M. Pieters through the Brown/Vernadsky Institute to Institute Agreement and the U.S.S.R. Academy of Sciences, and C.M. Pieters et al.

"The Color of the Surface of Venus," Science, vol. 234, p. 1382, Dec. 12, 1986, copyright . 1986 by the American Association for the Advancement of Science

金星地面岩石片和泥土，以170°的全景像顯示，由金星13號探測器登陸以自然光（上）和彩色校正（下）拍攝。行星的雲和厚大氣濾出藍光，所以給出自然光像為橘紅色。彩色校正像模擬看起來白光拍的那種地面（沒有濾出藍色）。影像底部可見航天器本身。

這種現象，叫溫室效應，使金星變得非常熱。行星的表面溫度達867°F（464°C），熱得足以融化鉛。金星比水星更熱，儘管水星離太陽最近。金星上的岩石由於自身的熱變得微紅。金星上溫室效應的研究，給了科學家一個更為敏銳的理解，但對地球大氣的溫室效應有著非常重要的影響。（二氧化碳，甲烷，和其它稱之為地球溫室效應的大氣含量的升高，被認為引起了地球的全球變暖。）

表面。金星有一個乾燥，堅硬的表面。在1970s和80s蘇聯的金星無人宇宙飛船系列第一次詳細說明了關於行星表面的信息。由機器人金星號行星際探測器著陸拍攝的照片，顯示了散播著平坦，板狀岩石和黑色，細粒泥土的平原。金星號著陸器也測量了登陸地表面的化學組成。它們的分析提示的岩石組成可能類似於在地球海洋底層發現的玄武岩。

地球上天文台和幾個軌道飛船用雷達已繪製了金星的表面地圖。雷達圖顯示了不同和地質學上複雜的表面地形。行星大部分由溫和起伏的平原組成。也有幾個低地區和兩個大洲——一定高度：伊師塔土地和鎂泡石土地。伊師塔約有澳大利亞大小，而鎂泡石大致南美洲大小。伊師塔（巴比倫和亞述神話中的司愛情、生育及戰爭的女生）有中心坪區，由山脈圍繞，包括龐大的麥克斯韋山脈。它是金星上升起來的最高的山頂，大約7英里（11公里），行星平均表面高度之上。

當在地球上，地質活動形成表面地形。金星外殼的向上和向下運動有摺疊，斷裂，和不同形變的地殼。可能形成的地貌，這種方法包括山嶽和峽谷，或窄深的溝槽。金星上另一種類型的地形，叫鑲嵌塊，是非常崎嶇的，複雜的，和畸形的。鑲嵌塊地形典型地有一些列的平行山谷和山脊，以很大的角度相互橫切。許許多多叫冠的地貌在表面也被發現。

金星上盾狀火山被命名為希芙蒙斯，顯示在電腦生成的影像上，基於麥哲倫金星探測器的雷達數據。熔岩流的長度提示熔岩是非常液態的。火山大約1.2英里（2公里）高，基地直徑大約200英里（300公里）。影像有點誇張，在垂直方向上，以強調地形地貌。加上彩色，模擬金星號行星探測著陸器拍攝的照片上的表面外貌。

NASA/JPL

金星上複雜的地貌包括冠，在盤踞圖上是摺疊，斷裂，和脊狀突起的組合。假彩色，電腦產生的影像基於麥哲倫金星探測器的雷達數據，顯示早期階段的冠，左側，具有地殼隆起的特徵，晚期階段的冠，右側，中心區開始下陷。影像在垂直方向上高度誇大。地形圖被彩色編碼，表明不同的雷達波和表面的熱發射；這些發射可能提供了關於表面組成的信息。

NASA/JPL/Caltech (NASA photo # PIA00307)

冠是圓形或卵圓形圖上摺疊，斷裂，和脊狀突起的組合。有些外部邊緣隆起，中心下陷。行星的內部升起融化物的點的時候可能形成冠，地殼畸變。

許多金星地貌伴有火山活動。行星有一百多個盾形火山，及大量的熔岩流場，覆蓋著大多數起伏的平原。也有大量小的火山錐。

像其它行星一樣，金星有撞擊坑，當小行星墜入表面的時候形成。然而，金星沒有一英里一下的坑（1.5公里）。這是因為行星厚厚的大氣減慢的降落，破裂較小的小行星。科學家部分地估計固態行星表面的年齡，通過對隕坑的分析。

一般地，更多的表面坑比較老。比較上金星很少隕坑，是隨機分布在表面上的。這就表明，金星表面在所有的地方是年輕的，一個行星。科學家相信，金星經歷了一個表面全面重修的時期，大致只在500百萬年前。一種可能解釋是行星的外殼可能緩慢增厚，直到最後坍塌。這一方法可能是一個單一事件或持續全球騷動的一個周期，每次更新表面。

由金星快車軌道飛行器拍攝的紅外影像，顯示了金星上夜空的風吹雲。

Source: ESA/VIRTIS/INAF-IASF/Obs. de Paris-LEIA

內部。關於金星內部知道的很少，多半根據與地球密度和大小的相似性來假設。行星科學家理論上推測，金星大致可能像地球那樣發展它的內部，有金屬核和岩石地幔和地殼。

金星核可能從行星中心向外擴展大約1,860英里（3,000公里）。它可能像地球的核一樣含鐵和鎳。金星核可能含很低密度物質諸如硫。不像其它大多數行星，不管如何，金星沒有磁場，所以沒有金屬核的直接證據。

地幔組成行星的大部分。重力數據提示地殼典型地大約12-30英里（20-50公里）厚。它可能含更多的玄武岩。如上所述，金星地幔內運動被認為導致地殼變形。這些運動主要是垂直性的。到現在，金星似乎沒有像地球那樣的經歷板塊地質構造（見地球，"板塊構造學"）。板塊構造學主要涉及行星地殼和地幔上部的水平運動。