太陽系九大行星之一,按離太陽由近及遠的次序為第二顆,中國民間稱為“太白星”或“太白金星”,在天文學中以符號♀表示。除太陽、月球外,它是天空中最亮的星,亮度最大時為-4.4等,比著名的天狼星還亮14倍。金星是地內行星,故有時為晨星,有時為昏星。古代還有人把它誤認為兩顆星。在中國史書上,分別稱晨星為“啟明”,昏星為“長庚”。

金星 (“水手”10號行星探測器攝)

  用望遠鏡觀測,很容易發現金星如月球那樣有位相變化。這種現象在1610年為伽利略最先發現,並成瞭支持哥白尼日心體系的一個有力證據。

  金星同地球十分相似,也是一個有大氣層的固體球,它的大小、質量、密度都同地球非常接近,其半徑約為地球赤道半徑的95%,約為6,050公裡;質量為地球的81.5%,相當於4.87×1027克;平均密度約為地球的95%。金星和水星一樣,是太陽系中僅有的兩個沒有天然衛星的大行星。自古以來,它一直是人們最感興趣的行星之一,可是在雷達技術應用於天文以前,人們有關金星的不少推測都是錯誤的。1961年以來,蘇聯和美國先後發射瞭14個行星際探測器飛向金星。最早是蘇聯在1961年2月發射“金星”1號。美國在1962年8月27日發射的“水手”2號於同年12月24日到達金星附近,與金星最近距離為34,833公裡。蘇聯在1967年6月發射的“金星”4號的飛行艙於同年10月18日首次進入金星大氣,撞在金星的表面上。1975年6月蘇聯發射的“金星”9號和“金星”10號,分別於同年10月22日和25日到達金星,並在金星表面上實現瞭軟著陸,獲得瞭第一批金星全景遙測照片。1978年,美國發射瞭“先驅者-金星”1號和2號,蘇聯發射瞭“金星”11號和12號。這四個行星際探測器都在1978年12月到達金星附近,共發出7個著陸艙降落到金星表面進行綜合科學考察,大大增加瞭人們對金星的知識。

“金星”9號拍攝的金星表面照片

金星的視大小和位相變化

  公轉和自轉 金星的公轉軌道的偏心率隻有0.007,是一個很接近圓的橢圓,軌道傾角為3°4,和黃道面接近重合。金星同太陽的平均距離為0.723天文單位。平均軌道速度約為每秒35公裡,公轉周期約為224.7日。金星同地球的距離變化相當大,“上合”(見行星視運動)時,金星離地球2.57×108公裡,此時金星的視角徑隻有10″左右;而“下合”時,離地球僅4×107公裡,其視角徑可達61″。有時金星下合時也會從太陽的圓面上經過,這種現象稱為金星凌日。金星凌日是一種比較罕見的天文現象,曾被用來測定天文單位的準確值。

  關於金星的自轉,過去爭論很大,現在知道,它是太陽系內唯一的逆向自轉的大行星。因此,金星上看到的太陽是西升東落的。金星的自轉周期為243±1日。金星的白晝和黑夜各約為59日,也就是說,金星上一晝夜相當於地球上的117日。

  大氣 金星的大氣是俄國學者羅蒙諾索夫在1761年金星凌日時最先發現的。金星大氣中二氧化碳的含量在97%以上,低層甚至可達99%,此外還有少量的氮、氬、一氧化碳、水蒸汽、氯化氫和氟化氫等。在離金星表面30~40公裡處,密佈著厚達25公裡的濃雲,它可以反射掉75%左右的入射的太陽光。濃雲是由微米量級大小的濃硫酸霧組成的,在雲層外面則基本上是原子氧。金星大氣的二氧化碳產生非常強烈的溫室效應,使金星表面溫度高達465~485℃,而且基本上沒有地區、季節、晝夜的區別。金星探測器測知,北極區的溫度反比陽光照射的赤道地區高10℃左右。隨著高度的增加,大氣中的溫度下降,到大氣層頂溫度為-55℃。接近金星表面的低層大氣一般比較寧靜,風速僅每秒2米左右,但是,在大氣層頂卻存在著與自轉方向相同的、速度高達320公裡/小時的大環流。

  金星表面的大氣壓約為地球的90倍,而且有非常頻繁的放電現象。金星探測器就曾記錄到一次持續15分鐘的大閃電。稠密的金星大氣還造成瞭一種奇特的光學現象,即大氣折射能使接近地平線的太陽光彎曲達180°,因此,在金星上,即使背朝太陽也可欣賞“日落東山”的奇景。

  金星基本上沒有磁場(強度不到地磁場的萬分之一),也未發現有輻射帶。太陽風、紫外線和 X射線均可穿入大氣深處,使部分大氣電離,造成一個很薄的金星電離層,它離金星表面很近。在夜間電離層的電子密度很小。金星探測器還測得金星大氣內36Ar/40Ar的比值竟比地球大200~300倍,這對研究行星的演化很有意義。

  表面和內部 金星的表面因有濃密的大氣保護,相對說來,地勢比較平坦,不像月球、水星、火星那樣有眾多的環形山。金星上也有一些山或山脈,其中有的火山直徑可達數百公裡,但一般都不太高。它的赤道區有一些像火山口那樣的大而淺的圓形圈,還有一條自南向北穿過赤道的長達1,200公裡的大裂谷。金星大部分表面上有一層平均密度為1.2~1.9克/厘米3的覆蓋物,其厚度一般不超過一米。在這層覆蓋物下面主要是玄武巖、火成巖等巖石,它們的平均密度為2.2~2.7克/厘米3。金星的表面溫度很高,不存在任何液態水,加上極高的大氣壓力和嚴重缺氧等嚴酷的自然條件,當然不可能有任何類似地球上的動、植物存在。

  關於金星的內部結構,還沒有直接的資料,從理論推算得出,金星的內部結構和地球相似,有一個半徑約3,100公裡的鐵-鎳核,中間一層是主要由矽、氧、鐵、鎂等的化合物組成的“幔”,而外面一層是主要由矽化合物組成的很薄的“殼”。

  

參考書目

 R.Jastrow,M.H.Thompson,Astronomy:Fundamentalsand Frontiers,3rd ed.,John Wiley and Sons,New York,1977.