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金星的自轉周期無法通過望遠鏡觀測其表面標記來確定,因為它的大氣毫無特徵。在20世紀60年代,當金星距離地球最近的時候,雷達脈衝從金星被反射回來,它的自轉周期終於被發現,金星上的一天是243.09 +/- 0.18倍的地球日長,但它繞自身軸旋轉的方向和其他行星相比是相反的。上述的圖片是由NASA的麥哲倫軌道器拍攝的,該軌道器的雷達成像技術能夠探測到幾公裡寬的地表特徵。
如果你有幸從「北極」俯視太陽系內的行星,你將會看到行星逆時針繞太陽運行,同時繞它們的自轉軸作逆時針旋轉,除了金星。金星在逆時針繞太陽運動的同時順時針自轉。但金星並不是唯一的特例,天王星的軸向太陽系的平面傾斜,在沿軌道繞太陽運行時它幾乎倒在一側滾動。
金星和天王星自轉軸極端傾斜的原因是什麼?多年以來人們一直認為對於金星的這種情況,地球是罪魁禍首。因為一個奇怪的事實是,金星在729.27天內繞其轉軸旋轉三周,同時地球圍繞太陽旋轉兩周(728.50天),故而許多天文學家認為地球和金星潮汐鎖定在3:2的軌道共振中。太陽系中許多天體似乎都被鎖定在各自的軌道共振中,特別是木星的衛星家族。水星似乎也被引力鎖定與太陽發生軌道共振,因為水星的一天(58.646天)與一年(87.969天)的比例也為2:3。
力作用於旋轉的物體時會產生一些奇異的現象。比如,如果你推動一個旋轉的陀螺,它將以一種被稱為「進動」的方式擺動。地球的自轉軸在26,000年內擺動振幅為幾十度,這完全是月球潮汐力影響的結果。然而在金星的情況下,它在過去數十億年所受到的輕微的引力作用使它與地球鎖定在3:2的軌道共振,可這種力似乎不足以使整個行星倒逆過來旋轉。
目前最好的假想仍然偏向於一些戲劇性的重大事件發生在金星(和天王星)誕生之初。從我們在各種行星地表所看到的隕石遺蹟可以知道,在行星誕生不久,仍然有一些微型行星繞太陽運行,它們中的一個可能與地球相撞,所產生的物質固化後形成了我們的月球。行星的衛星可能代表著這種遠古的天體群。金星可能與這些大型天體經歷了一次碰撞,不同於地球的是,相撞後的物質沒有形成另一個月球,而是被金星的引力吸收了。吸引的過程中除了質量和動能外,也產生了角動量。結果使金星的自轉方向和速度較最初的狀態發生了嚴重的改變,可能當時與地球相像。如今,最終一次遠古碰撞的結果導致了金星逆行自轉。
該理論也適用於天王星,前提是碰撞發生在15顆衛星自身被捕獲或形成之前。它們的軌道平面看起來十分均勻,而且沒有證據顯示碰撞這種令人矚目的事件。那麼同樣可能的是,天王星的碰撞使物質四散,並被拋入天王星周圍的軌道中,並且由此形成了天王星更大的共面衛星。
很顯然,這是一個複雜而難以理解的現象。金星逆向自轉的事實指向一次碰撞事件,地球對金星的潮汐作用穩定地運行了數十億年,並建立起了3:2的自旋軌道共振。每過兩個地球年,金星表面完全相同的區域就會面向地球。金星的這一區域是否會有集中的物質埋藏於地表下,使得地球抓住它們製造潮汐鎖定?
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.Dr. Odenwald-astronomycafe
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