金星不僅逆行自轉，而且自轉速率不恆定，是太陽系中的奇葩啊

2020-09-22 科學之美

金星被厚厚的雲層覆蓋著，這是它在天空中顯得如此明亮的原因之一。古代天文學家對我們所知的軌道周期(自哥白尼以來)有了很好的認識；現代測量方法確定金星需要224.65天才能完成繞太陽一周的公轉，即金星年。然而，由於雲的存在，很難測量金星一天的時間長度，因為觀察可見表面特徵旋轉360度的方法是不可能的。1963年，地球上的雷達觀測穿透雲層，能夠測量到243天的自轉速率。更令人驚訝的是，金星在其軸上以與大多數行星相反的方向自轉，即所謂的逆行自轉。

之後的地面雷達研究得出了長度不一致的值，相差約6分鐘。麥哲倫宇宙飛船在1991年完成了487日的軌道測繪計劃，得出的正確數字仍然略有不同：243.0185天，不確定度約為9秒。但再之後的任務和地面觀測發現，自轉速率實際上並不是恆定的，而是似乎有所變化，模型認為，太陽潮汐力矩和表面上的大氣阻力至少可以解釋部分變化。

了解金星的自轉速率對於未來金星著陸器任務至關重要，就像未來十年計劃的任務一樣。目前自轉速度不確定性相當於表面上大約21千米的距離，足夠錯過一個著陸點。為了減少不確定性，哈佛史密森天體物理學中心天文學家約翰·錢德勒(John Chandler)和他所屬的科學家團隊，對1988年至2017年間29年的地面雷達觀測進行了新的分析。

金星表面的雷達圖像，顯示了用於測量金星一天長度修正值的表面特徵之一。圖片：Campbell et al., 2019

得出的結論是，金星年長平均為243.0212+-0.00006天。特別是，不確定性是迄今獲得的最小，儘管結果是一個平均值，因為它不反映短期振蕩。在接下來的十年裡，研究人員預計，進一步的改進將確保2020年代末的金星著陸器任務能夠成功。從1988年到2017年收集的地面雷達觀測數據中，測量了金星年(LOD)的長度。

使用了地表特徵經度的偏移量，該預測基於對麥哲倫任務圖像在487天間隔內分析得出的243.0185天周期。研究得出29 年的平均金星年值為243.0212 ± 0.0006天。結果與先前的估計一致(但不確定性較小)，包括基於金星快速紅外測繪數據和麥哲倫任務之間偏移量的估計。這些偏移量表明16年時間間隔的平均LOD值為243.0228 ± 0.002天，我們無法檢測到細微、短期的速率振蕩，但導出的值為29年期間觀測數據提供了極好的擬合，可用於未來的著陸點規劃。

博科園｜研究/來自：哈佛史密森天體物理學中心

參考期刊《Icarus》

DOI: 10.1016/j.icarus.2019.06.019

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