天文科普:關於金星的12個有趣知識

2020-12-15 地理大毛

啟明星、長庚星、太白金星……金星是最有「浪漫詩情」的行星!天文科普:關於金星的12個有趣知識。神奇的宇宙 第二期《關於金星,你要知道的十二個有趣現象》

原創作者:地理大毛

往古來今謂之宙,四方上下謂之宇。廣義的宇宙就是時間、空間、物質的統一。宇宙大約誕生在138.2億年前,而宇宙有多大呢,目前計算的宇宙直徑為1560億光年。宇宙是奇妙的,誕生了許多空間物質和地理現象,還有很多待開發的處女地,就算是目前「已成定律」的地理事物、空間規則或宇宙規律也有可能在未來因為科學的進步而被更新、修正或推翻重建。人類對宇宙的探索永無止境,大量的空間事物依舊披著其神秘的面紗,等待著我們進一步揭開。大毛老師借著自己的興趣,綜合整理資料,決定開闢專欄,介紹我們神奇的宇宙。今天來到專欄《神奇的宇宙》第二期——《關於金星,你要知道的十二個有趣現象》。

金星,太陽系八大行星之一,它是離地球最近的行星(火星運行到近日點時距地球更近)。人類對金星的研究從未止步,並且解開了一系列謎團,截至目前有超過40個探測器獲取了金星的第一手資料。前蘇聯的「金星號」系列探測器和美國的「先驅者號」、「麥哲倫號」均是走在了研究金星的前沿,歐洲宇航局和日本也緊隨其後。

科學家最新研究表明,大約20億年前金星可能存在淺海,表面溫度不高,適宜生命存活 圖片來源:NASA

為了和我們生存的家園相比較,大毛老師再展示一下金星與地球的「個人履歷卡」,金星與地球的某些特徵特別相近,它也被稱為地球之外最有可能存在生命的行星。今天就讓我們一起走進這個神秘的星球,大毛老師儘量用平易通俗的語言來讓大家了解一下關於金星的十二個有趣現象。

地球與金星基本資料對比圖

一、金星在中國目前的最早記載出現在《甘石星經》

戰國時期天文學家甘德和石申各自寫出了一本天文著作,後世合稱為《甘石星經》,這是世界上現存最早的天文學著作。《甘石星經》研究成果豐富,比如記載了八百顆恆星的名字,有世界最早的恆星表。再比如後世發現的記錄甘德研究成果的《五星佔》裡提到金星的會合周期為584.4日,已經相當接近現在的研究成果(金星會合周期為583.92日)。

甘石星經所記載的天文星宿

二、金星是最有「浪漫詩情」的行星

金星在中國古代有不同稱謂:清晨叫做「啟明星」;傍晚稱為「長庚星」。宋朝著名理學家也是天文學家朱熹就一針見血指出「啟明、長庚,皆金星也」。除此之外,金星還有很多詩意化的名稱:明星、太白、太皓、太白金星……

金星自古以來就比較受關注,可能是因為它是最明亮的行星,比較好觀察。我國古代提到或謳歌金星的詩詞並不在少數,所以大毛覺得它是最 「有浪漫詩情」的行星。舉幾個例子:《詩經》裡提到「昏以為期,明星煌煌」;唐朝「詩仙」李白在其名作《答王十二寒夜獨酌有懷》中也提到「孤月滄浪河漢清,北鬥錯落長庚明」,他還在另一首詩作中說「太白出東方,彗星揚精光」;南宋楊萬裡更是對金星「情有獨鍾」,留下了「果然留下長庚去,更賺行人作曉星」、「次第長庚都落去」、「長庚初讓月先行」等關於金星的記載。

金星太空照(亮色) 圖片來源:NASA

除此之外,唐朝李賀、岑參、易靜,北宋蘇軾、蘇轍,南宋範成大、王之道、王義山,宋元仇遠、方回,明朝劉基、高啟、李少陽等詩人作家在其作品裡都有對金星的記載。

三、女性的標誌符號源於金星的天文符號

金星的英文名稱Venus,源於古羅馬神話中的愛神,稱作維納斯。古希臘神話中稱為Aphrodite,音譯為阿佛洛狄忒,同樣是愛與美的女性之神。現代人用「♂」、「♀」兩種符號來對應表示男女符號,其中女性的標誌符號「♀」源於金星的天文符號「♀」

遺傳學上規定的男(左)女(右)符號,其中女性符號源自金星的天文符號

四、人類最早對行星的空間探測是金星

人類自古就對外太空的神秘充滿了好奇,隨著美蘇爭霸對空間資源的競爭加劇,對太陽系行星的空間探測自然也就成為競爭的一大方面。對太陽系行星的最早探測是從金星開始的。美國的「水手號」探測器和前蘇聯的「金星號」系列探測器都是這方面的代表。截止目前已超過40個探測器發往或路過金星。

金星快車拍攝到的金星雲層特徵的偽彩色影像。影像提供: ESA MPS DLR IDA

下面簡單羅列一下對金星的主要探測事件。1961年前蘇聯發射「巨人」號金星探測器失敗;1962年美國發射的 「水手2號」飛船成功到達金星附近,其後在1967年、1974年又發射率「水手」5、10號探測器,沒有著陸;1967年——1969年蘇聯成功發射了「金星」4、5、6號飛船,並且金星6號成功實現在其表面軟著陸的目標;1978年——1983年前蘇聯發射了「金星」11、12、13、14、15、16號探測器,均獲得了大量原始資料。美國深感危機,於1978年發射了「先驅者-金星」1、2號,於1989年發射了「麥哲倫」號金星探測器也取得了豐碩的成果,譬如說成為了金星的人造衛星。2005年由歐洲宇航局和日本共同合作發射的「金星快車」號成功。

五、金星是最「耀眼」的行星

金星之所以是最明亮、最「耀眼」的行星,主要有三個原因:一是金星接收太陽輻射比較多;二是金星軌道離地球最近;三是金星濃厚的大氣層可以反射太陽光。金星在日出稍前或日落稍後亮度達到最大,故而古人把金星叫做「啟明星」和「長庚星」。在夜間金星的亮度僅次於月球,在白天成為唯一看得到的行星,所以金星是除了太陽和月亮以外,太空中最明亮也最容易觀察到的天體。

新月和金星Image Credit Copyright Benjamim Ribeiro

六、金星外表與地球貌似「姊妹星」

我們先看一組數據:金星的體積是0.95萬億立方千米,地球是1萬億立方千米;金星密度為5240千克/立方米,地球是5507;金星質量為4.896×10^24千克,而地球為5.965×10^24千克。通過這一組數據我們可以發現,金星和地球在質量、直徑、密度、體積等基礎數據方面非常相近,另外它們的化學組成方面也近似。可以說金星是地球的「姊妹行星」或「孿生兄弟,但這兩顆行星的命運卻截然不同

金星與地球 Image Credit NASA, JPL, Magellan Project; Apollo 17

七、金星榮獲太陽系「卡路裡」熱量比賽冠軍

之前第一起講到水星雖然距離太陽最近,但它卻不是表面溫度最高的行星。金星雖距離太陽沒有水星近,但也排在第二的位置,更因為金星有著稠密的大氣層使得溫室效應明顯,所以白天最高溫能夠達到465°C,略高於水星,如果太陽系的八大行星舉行「卡路裡」熱量比賽,那麼金星一定能拔得頭籌,奪得冠軍。

八、運氣好的話可以看到「金星合土星」、「月掩金星」等天象,真的是「星星相吸」

「金星合土星」是一種難得的天文現象,金星和土星都有自己的公轉軌道,當兩個軌道距離最近時,也就會出現「金星合土星」的天象,兩顆行星在視覺上將會非常接近,上演「星星相吸」的奇觀。最近的一次出現在2018年9月。除了「金星合土星」,還有「水星合金星」、「金星合月」、「土星合木星」等天文現象。

金星凌日 2012年6月5日拍攝的金星凌日
國際空間站(ISS)2012年6月6日拍攝的金星凌日照片。圖片提供:NASA Goddard SDO

「月掩金星」也叫「金星合月」,是指金星、月球和地球排成一條直線時可能出現的天象,其原理與日全食相類似。下圖是發生在北美和中美洲地區的白晝月亮掩食金星的景觀,用九張望遠鏡快照按時間序列結合在一起,展示出月亮追蹤金星的精彩過程。

月掩金星Image Credit Copyright Phillip A Cruden

九、金星和水星「同病相憐」,也是「孤家寡人」

之前講到水星,它一顆天然衛星也沒有,只能獨自 「遊蕩」,是名副其實的「孤家寡人」。而金星何嘗不是呢?金星也受太陽引力的巨大吸引導致無法形成自己的衛星,跟水星「同病相憐」,也是「孤家寡人」。不過好在金星有了自己的人造衛星,而且還有兩顆,就是我們之前提到的「先驅者-金星1號」和「麥哲倫」號金星探測器。這相比於水星,也算是一種安慰了吧。

十、金星雖「浪漫」,但金星表面是「魔鬼地獄」般的存在

金星被稱為地球的「姊妹星」,可是這兩「姊妹」卻擁有完全相反的命運。地球上擁有穩定的宇宙環境、液態水、氧氣等優勢,從而成為生命的樂園,而金星則是出了名的「魔鬼地獄」,首先是其表面高溫炎熱,氣溫高達480攝氏度,足以將鉛熔化的極端高溫不適合大部分物種生存。其次是金星表面可怕的超強大氣壓,整體氣壓水平相當於100個地球大氣壓的強度,這樣的壓力下,鋼筋瞬間被壓斷,油罐車也會被壓扁,難以想像。最後是幾乎完全由二氧化碳組成的充滿毒氣的濃厚低層大氣、巨大的超級風暴以及隨時都在下的腐蝕性的硫酸雨,扭曲的漩渦直徑達到4000公裡,風速為每小時400公裡左右,任何已知的生命都無法在金星表面生存。

金星表面溫度極高 圖片來源:NASA

因此金星大氣層複雜多變,環境惡劣,天空是橙黃色,經常下硫酸雨,氣壓超強,還有超級風暴,一次閃電可能持續15分鐘!因此眾多的金星探測器都無法穿過大氣層到達地表,據統計,現在已有超過10輛金星探測器「消失」於金星大氣層,著名的「金星快車」號曾試圖用「自殺」的方式想衝進金星大氣層,現在已有的停留在金星表面的探測器最長「存活」記錄為127分鐘。

十一、金星活火山眾多

據最新的研究表明:金星上有火山,而且還在活動。「金星快車」號火星探測器在大型斷裂帶附近找到了4個「熱點區域」,意味著其表面溫度在短時間內出現劇烈變化,而對這種變化最好的解釋就是有火山噴發。此外,「金星快車」幾年前曾在金星上層大氣中探測到二氧化硫濃度突然增加,這是有活躍的火山活動的又一個跡象。

金星上的冠狀火山 Image Credit :Magellan Spacecraft Team, USGS

十二、金星可能存在生命

雖然金星極端的地表環境無法孕育生命,但大氣層中卻有可能存在生命,也就是說金星的生命不在地表,而在空中。眾所周知,金星的大氣幾乎都是二氧化碳,一項最新的研究認為金星上或許可以存在一個巨大的超臨界二氧化碳海洋。所謂「超臨界二氧化碳」是指二氧化碳流體,其性質介於液體與氣體之間。此前已經發現地球上的深海底部的超臨界二氧化碳海洋中有微生物的存在。所以科學家推測金星雲層中或存在一些嗜硫生物,他們沉浸於硫酸海洋中,以硫為食。但確鑿的證據還需等待進一步探測。

生命可以在擁有超臨界二氧化碳流體環境的行星上生存

好了,第二期內容到此結束。原創不易,嚴禁未經允許用作商業用途,請勿抄襲,感謝親的關注、點讚、評論和轉發,我是地理大毛。

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