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解读金星

发布日期:2004年06月24日字体: 【大】【中】【小】

    6月8日,金星如约凌日,天文奇观再次出现。由于金星距离太阳比地球更近,面积比太阳小得多,所以当它运行到日—地中间,三者处于一条直线上时,正好遮住部分阳光,在太阳上冒出一个小黑点,给人们提供了一次观测天象的极好机会。那么,金星本身的情况到底怎样呢?

  最为明亮的星星

  金星是处于水星和地球之间的一颗行星,自古以来中国人通常把它称作“太白金星”或“太白星”。除了太阳和月球以外,它是人的肉眼能够看到的最为明亮的天体。由于金星被浓密的大气层所包围,所以给地面上的天文观测带来很多的困难,极不容易看清它的真实面目。也正缘于此,在人类进入空间时代以后,发射航天器探测金星就成为顺理成章的事情了。

  从距离大小来说,金星是最靠近地球的行星。两者围绕太阳运动处于最近位置时仅仅相差0.277个天文单位,即0.414亿千米,比地球与火星的最近距离0.784亿千米还要小。从大小来讲,金星也最象地球,是个典型的类地行星。它的半径为6053千米,略小于地球;它的平均密度为5.25克/立方厘米,整个质量是地球质量的81.5%;它的逃逸速度是10.4千米/秒,相当地球逃逸速度的93%;它周围也有大气和云层,与地球十分相像。与地球不同的是,至今未发现金星有天然卫星。

  直到1956年美国天文学家理查森分析了从金星表面返回的雷达波,才发现它与太阳系其他八大行星不同,其自转方向与公转方向相反,是自东向西逆向转动的。它一方面在距离太阳1.08亿千米的圆形轨道上自西向东进行公转,平均速度为35千米/秒,运行一周仅需224个地球日,一方面又以垂直于公转轨道面的自转轴为中心缓慢地自东向西进行自转,自转一周却需243.2个地球日。这种公转与自转合成的结果,使金星上一昼夜正好为116.8个地球日。不难想见,在金星上看到的太阳是西升东落的。人们常用“日从西出”来讽喻根本无法实现的奢望,但在金星上这却是天经地义的。

  20世纪60年代以来,人类已向金星发射了30个航天器,其中21个成功,9个失败。加上各种路过的探测器总数已超过40个。成功者都对金星进行了探测,并获得了大量重要信息,推动了科学家们对金星的研究工作。

  金星的航天探测

  1961~1983年,前苏联共向金星发射了21个探测器,其中包括从金星1号到金星16号的16个航天器,总计有13个获得成功。它们中有的是在金星上硬着陆,即落地时撞坏,主要是在降落过程中对金星大气层参数进行测量;有的是在金星上软着陆,靠减速装置安全降落在金星表面后进行实地探测或取样分析;有的是成为金星的人造卫星,通过雷达等科学仪器对金星表面进行连续综合考察。这些探测资料都发回了地面。

  1984年,前苏联又发射了两个金星—哈雷探测器,它们到达金星轨道分别释放登陆舱到金星表面进行探测后,又去探测了哈雷彗星。

  1962~1978年,美国共向金星发射了六个探测器,有五个获得成功。它们中有的是从金星旁边飞掠而过,对金星大气作了测量或摄像;有的成为金星的人造卫星,对大气进行观测,并用雷达测绘了金星表面地形图;有的释放探测器着陆金星表面开展工作。

  1989年5月,美国又用阿特兰蒂斯号航天飞机发射了麦哲伦号探测器,经在太空加速变轨,于1990年8月飞临金星上空,绕其飞行,并于同年9月开始对金星进行探测。

  科学家们通过分析这些航天器获得的十分珍贵的探测资料,逐步加深了对金星的认识。

  揭开面纱看金星

  航天探测资料帮助科学家们看到了金星的大体面目。

  金星的温室效应。人们通常把透射阳光的密闭空间形成内部相对温度较高的环境称作温室效应,金星上浓密的大气层致使其表面空间就出现了这种现象。金星表面温度高达480℃,即使夜间也下降不多,成了太阳系中最热的行星。这是由表面压力为90个大气压的以二氧化碳为主要成分的金星大气造成的,二氧化碳气体白天可使阳光通过,照到金星表面,晚间又阻隔金星表面红外线向外辐射,无法对外进行热交换,结果使金星成为一个大温室。

  金星的奇特大气。金星大气可分为下层、云层和上层三个层次。距星面50千米以下为下层,除有二氧化碳和水蒸气外,还有氟和氢氟酸。距星面50~100千米为浓密的云层,主要由硫酸液滴组成,还有少量盐酸、氢氟酸和氟硫酸等。距星面100~500千米为上层稀薄大气,在太阳风、宇宙射线等的作用下被电离而形成电离层。

  金星的地质地貌。金星表面乱石纵横,面积的三分之二是丘陵高地,四分之一是洼地,十分之一是山区,很像地球大陆。表面物质几乎全是硅、铝、铁、镁、钙、钛、钾、锰等的氧化物,表层下埋藏着钾、铀、钍等元素。它有过与地球规模相仿的海洋,但已全部被蒸发。由于高温和无水,金星上没有生命。

  下步探测动态

  多次探测实践表明,金星的浓密大气使航天器难以拍到清晰的照片,金星的高温使着陆器工作时间有限,故而收获不够理想。目前世界航天大国正在制定新的金星探测计划。

  俄罗斯最早提出要把一个超压塑料气球发射到金星表面60千米云层进行漂浮以获取更多信息的探测计划。在这一高度上的金星大气温度约为0℃,气压相当于地球海平面上的压力,气球可以浮空进行探测;接着日本提出把一个金属气球发射到金星表面40千米气层中漂浮的计划。由于此一高度上的金星大气温度为300℃,气压为地球海平面压力的20倍,金属气球既不会烧毁,又能浮空,故可开展探测活动。

  2001年5月,日本文部科学省宇宙科学研究所出台了一项新的航天发射计划,准备在2007年用M5火箭发射金星探测器,于2009年进入环绕金星的轨道,开展多学科的探测活动。

  金星云层中自东向西刮着每秒80~110米的大风,比地球上的台风要强得多。金星赤道自转速度为每秒1.81米,仅相当于最大风速的60分之一,故科学家们将这一疾风称为“超旋转”现象。发现此一现象虽已40年,但仍是不解之谜。日本计划发射的金星探测器,主要目标之一就是要弄清这个问题。探测器将在以近地点300千米、远地点60000千米的椭圆轨道上环绕金星运行。它通过携带的五台能透过大气的特殊红外线摄像机、紫外线摄像机,对金星大气进行立体结构的观测,以弄清“超旋转”的真相。同时通过对金星地表熔岩的探测,弄清金星上是否存在活火山。

  科学家们认为,通过对金星的研究,可弄清金星进化过程,这对预测地球的未来发展具有重要的意义。(尹怀勤)

本文编辑:李迁

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