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【天文】太阳系8大行星

【天文】太阳系8大行星

〖行星〗水星Mercury


  水星最接近太阳,是太阳系中第二小行星。水星在直径上小于木卫三和土卫六,但它更重。

公转轨道:         距太阳 57,910,000 千米 (0.38 天文单位)
行星直径:         4,880 千米
质量:         3.30e23 千克

    在古罗马神话中水星是商业、旅行和偷窃之神,即古希腊神话中的赫耳墨斯,为众神传信的神,或许由于水星在空中移动得快,才使它得到这个名字。

    早在公元前3000年的苏美尔时代,人们便发现了水星,古希腊人赋于它两个名字:当它初现于清晨时称为阿波罗,当它闪烁于夜空时称为赫耳墨斯。不过,古希腊天文学家们知道这两个名字实际上指的是同一颗星星,赫拉克赖脱(公元前5世纪之希腊哲学家)甚至认为水星与金星并非环绕地球,而是环绕着太阳在运行。

    仅有水手10号探测器于1973年和1974年三次造访水星。它仅仅勘测了水星表面的45%(并且很不幸运,由于水星太靠近太阳,以致于哈勃望远镜无法对它进行安全的摄像)。

    水星的轨道偏离正圆程度很大,近日点距太阳仅四千六百万千米,远日点却有7千万千米,在轨道的近日点它以十分缓慢的速度按岁差围绕太阳向前运行(岁差:地轴进动引起春分点向西缓慢运行,速度每年0.2",约25800年运行一周,使回归年比恒星年短的现象。分日岁差和行星岁差两种,后者是由行星引力产生的黄道面变动引起的。)在十九世纪,天文学家们对水星的轨道半径进行了非常仔细的观察,但无法运用牛顿力学对此作出适当的解释。存在于实际观察到的值与预告值之间的细微差异是一个次要(每千年相差七分之一度)但困扰了天文学家们数十年的问题。有人认为在靠近水星的轨道上存在着另一颗行星(有时被称作Vulcan,“祝融星”),由此来解释这种差异,结果最终的答案颇有戏剧性:爱因斯坦的广义相对论。在人们接受认可此理论的早期,水星运行的正确预告是一个十分重要的因素。(水星因太阳的引力场而绕其公转,而太阳引力场极其巨大,据广义相对论观点,质量产生引力场,引力场又可看成质量,所以巨引力场可看作质量,产生小引力场,使其公转轨道偏离。类似于电磁波的发散,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,传向远方。--译注)

    在1962年前,人们一直认为水星自转一周与公转一周的时间是相同的,从而使面对太阳的那一面恒定不变。这与月球总是以相同的半面朝向地球很相似。但在 1965年,通过多普勒雷达的观察发现这种理论是错误的。现在我们已得知水星在公转二周的同时自转三周,水星是太阳系中目前唯一已知的公转周期与自转周期共动比率不是1:1的天体。

    由于上述情况及水星轨道极度偏离正圆,将使得水星上的观察者看到非常奇特的景像,处于某些经度的观察者会看到当太阳升起后,随着它朝向天顶缓慢移动,将逐渐明显地增大尺寸。太阳将在天顶停顿下来,经过短暂的倒退过程,再次停顿,然后继续它通往地平线的旅程,同时明显地缩小。在此期间,星星们将以三倍快的速度划过苍空。在水星表面另一些地点的观察者将看到不同的但一样是异乎寻常的天体运动。

    水星上的温差是整个太阳系中最大的,温度变化的范围为90开到700开。相比之下,金星的温度略高些,但更为稳定。

    水星在许多方面与月球相似,它的表面有许多陨石坑而且十分古老;它也没有板块运动。另一方面,水星的密度比月球大得多,(水星 5.43 克/立方厘米 月球 3.34克/立方厘米)。水星是太阳系中仅次于地球,密度第二大的天体。事实上地球的密度高部分源于万有引力的压缩;或非如此,水星的密度将大于地球,这表明水星的铁质核心比地球的相对要大些,很有可能构成了行星的大部分。因此,相对而言,水星仅有一圈薄薄的硅酸盐地幔和地壳。

    巨大的铁质核心半径为1800到1900千米,是水星内部的支配者。而硅酸盐外壳仅有500到600千米厚,至少有一部分核心大概成熔融状。

    事实上水星的大气很稀薄,由太阳风带来的被破坏的原子构成。水星温度如此之高,使得这些原子迅速地散逸至太空中,这样与地球和金星稳定的大气相比,水星的大气频繁地被补充更换。

    水星的表面表现出巨大的急斜面,有些达到几百千米长,三千米高。有些横处于环形山的外环处,而另一些急斜面的面貌表明他们是受压缩而形成的。据估计,水星表面收缩了大约0.1%(或在星球半径上递减了大约1千米)。

    水星上最大的地貌特征之一是Caloris 盆地,直径约为1300千米,人们认为它与月球上最大的盆地Maria相似。如同月球的盆地,Caloris盆地很有可能形成于太阳系早期的大碰撞中,那次碰撞大概同时造成了星球另一面正对盆地处奇特的地形。
    除了布满陨石坑的地形,水星也有相对平坦的平原,有些也许是古代火山运动的结果,但另一些大概是陨石所形成的喷出物沉积的结果。

    水手号探测器的数据提供了一些近期水星上火山活动的初步迹象,但我们需要更多的资料来确认。

    令人惊讶的是,水星北极点的雷达扫描(一处未被水手10号勘测的区域)显示出在一些陨石坑的被完好保护的隐蔽处存在冰的迹象。

    水星有一个小型磁场,磁场强度约为地球的1%。

    至今未发现水星有卫星。

    通常通过双筒望远镜甚至直接用肉眼便可观察到水星,但它总是十分靠近太阳,在曙暮光中难以看到。

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〖行星〗金星Venus

   金星是离太阳第二近,太阳系中第六大行星。在所有行星中,金星的轨道最接近圆,偏差不到1%。
轨道半径:         距太阳 108,200,000 千米 (0.72 天文单位)
行星直径:         12,103.6 千米
质量:         4.869e24 千克

    金星 (希腊语: 阿佛洛狄特;巴比伦语: Ishtar)是美和爱的女神,之所以会如此命名,也许是对古代人来说,它是已知行星中最亮的一颗。(也有一些异议,认为金星的命名是因为金星的表面如同女性的外貌。)

    金星在史前就已被人所知晓。除了太阳与月亮外,它是最亮的一颗。就像水星,它通常被认为是两个独立的星构成的:晨星叫Eosphorus,晚星叫Hesperus,希腊天文学家更了解这一点。

    既然金星是一颗内层行星,从地球用望远镜观察它的话,会发现它有位相变化。伽利略对此现象的观察是赞成哥白尼的有关太阳系的太阳中心说的重要证据。

    第一艘访问金星的飞行器是1962年的水手2号。随后,它又陆续被其他飞行器:金星先锋号,苏联尊严7号(第一艘在其他行星上着陆的飞船)、尊严9号(第一次返回金星表面照片[左图])访问(迄今已总共至少20次)。最近,美国轨道飞行器Magellan成功地用雷达产生了金星表面地图(上图)。

    金星的自转非常不同寻常,一方面它很慢(金星日相当于243个地球日,比金星年稍长一些),另一方面它是倒转的。另外,金星自转周期又与它的轨道周期同步,所以当它与地球达到最近点时,金星朝地球的一面总是固定的。这是不是共鸣效果或只是一个巧合就不得而知了。

金星有时被誉为地球的姐妹星,在有些方面它们非常相像:
-- 金星比地球略微小一些(95%的地球直径,80%的地球质量)。
-- 在相对年轻的表面都有一些环形山口。
-- 它们的密度与化学组成都十分类似。
由于这些相似点,有时认为在它厚厚的云层下面金星可能与地球非常相像,可能有生命的存在。但是不幸的是,许多有关金星的深层次研究表明,在许多方面金星与地球有本质的不同。

    金星的大气压力为90个标准大气压(相当于地球海洋深1千米处的压力),大气大多由二氧化碳组成,也有几层由硫酸组成的厚数千米的云层。这些云层挡住了我们对金星表面的观察,使得它看来非常模糊。这稠密的大气也产生了温室效应,使金星表面温度上升400度,超过了740开(总以使铅条熔化)。金星表面自然比水星表面热,虽然金星比水星离太阳要远两倍。

    云层顶端有强风,大约每小时350千米,但表面风速却很慢,每小时几千米不到。

    金星可能与地球一样有过大量的水,但都被蒸发,消散殆尽,使如今变得非常干燥。地球如果再比太阳近一些的话也会有相同的运气。我们会知道为什么基础条件如此相似但却有如此不同的现象的原因的。

    大部分金星表面由略微有些起伏的平原构成,也有几个宽阔的洼地:Atalanta Planitia, Guinevere Planitia, Lavinia Planitia;还有两个大高地:在北半球的与澳大利亚一般大的Ishtar Terra和在沿赤道的与南美洲一般大的Aphrodite Terra。Ishtar内主要由Lakshmi Planum高原组成,由金星上最高的山脉所包围,包括巨型山Maxwell Montes。

    来自Magellan飞行器映像雷达的数据表明大部分金星表面由熔岩流覆盖。有几座大屏蔽火山,如Sif Mons(右图),类似于夏威夷和火星的Olympus Mons(奥林匹斯山脉)。最近发布的发现资料显示金星的火山活动仍很活跃,不过集中在几个热点;大部分地区已形成地形,比过去的数亿年要安静得多了。

    金星上没有小的环形山,看起来小行星在进入金星的稠密大气层时没被烧光了。金星上的环形山都是一串串的,看来是由于大的小行星在到达金星表面前,通常会在大气中碎裂开来。

金星上最古老的地带看来形成于8亿年前。那时广泛存在的山火擦洗了早期的表面,包括几个金星早期历史时形成的大的环形山口。

    从Magellan飞行器发回的图片非常有趣并显得独一无二,包括喷出非常厚的岩浆的pancake volcanoes薄饼火山(左图),和像在岩浆房上盖折叠圆顶的coronae(右图)。   

    金星的内部构造可能与地球非常相似:一个直径3000千米的铁质内核,熔化的石头为地幔填充大部分的星球。从Magellan飞行器最近返回的重力数据表明金星的外壳比早先假定的硬得多,厚得多。就像地球,在地幔中的对流使得对表面产生了压力,但它由相对较小的许多区域减轻负荷,使得它不会像在地球,地壳在板块分界处被破坏。

    金星没有磁场区,也许是由于较慢的自转速度引起的。

    金星没有卫星,由此引出一些话题。

    金星通常由肉眼即可观测,有时被称为“启明星”或“太白金星”("morning star" or "evening star"),它是天空中最亮的行星。

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