據說水星有核,由重元素組成,早已凝固。也有人認為水星有一個液態的鐵核,因而水星表麵有磁場。這磁場可以抗拒太陽風而出現衝擊波。水星表麵有逆斷層大斜坡。可能在表麵固結時受到壓力而形成。

金星是地球星軌道內側近鄰月球、地球星及金星(Venus)在它們的生命初期可能是三聯星,相距很近。其間又有小行星。由於小行星易受引力而亂撞,結果月球成為地球星的衛星。金星被撞得南極與北極顛倒,而且離開地球星,較接近太陽恒星,自轉的方向也改為由東向西。後來,太陽恒星由矮紅星進化而為矮黃星,質量加大,引力加強,組成太陽係,用引力把九大行星包括金星及許多小行星聯係在一起。

金星與地球星有許多類似之處,也有許多不同之點。體積方麵:地球星假定為1,金星相當於地球星的85%。質量方麵:地球星假定是1,金星相當於地球星質量的81%,其質量是4.87×1027克。密度方麵:地球星假定是1,金星是95%,其平均密度為每立方厘米5.2克。赤道半徑:金星赤道半徑長約6050公裏,相當於地球星赤道半徑的94%。自轉方向:地球星自轉向東,金星自轉向西,兩者完全相反。自轉時間兩者相差極大,比例為1∶243。地球星自轉一周需時23小時56分;金星自轉一周據說為243日(地球日)。金星自轉一周比其公轉一周的時間還長。金星公轉一周為224.7日。金星表麵上覆蓋濃而厚的濃硫酸雲層,又無衛星,它的自轉時間迄今尚未能完全肯定。海洋方麵:地球星表麵上有70%是海洋;金星表麵沒有一滴水,比月麵還幹燥。大氣方麵:地球星大氣內氧可占21%,二氧化碳隻占0.03%;金星大氣層內含氧不及1/1000,含二氧化碳高達96%。為什麼這兩顆互相為鄰的星的性質差異這麼巨大呢!

仔細推想,金星本來由西向東自轉,方向與地球星自轉相同,因為那時候小行星特多,相互撞碰也的確厲害。地球星表麵本來也撞碰,出現許多大坑,但由於風化作用強烈,這些大坑經不起重力滑跌、流水衝刷、風吹、日曬、雨洗、霜凍,一一消失不見。然而,月球表麵受嚴重創傷,大大小小撞擊坑穴有數十萬或數百萬,而且月背與月臉成為並非十分對稱的兩個半球。金星與水星也受到撞擊,但金星被撞的十分湊巧,竟把南北兩極顛倒過來。本來金星的自轉方向是由西向東,由於金星兩極位置顛倒以後,它依舊維持自轉,致使轉動的方向與以前相反,成為由東向西自轉。天文學上這種倒轉現象叫做“逆行”(retrogrademo-tion)。讀者也可以作個實驗。一個正在由西向東自轉的地球儀,忽然為人移動,兩極的指向互易,北極指南,南極指北,地球儀受慣性的作用依舊自轉。然而自轉的方向,這時候與原來的方向完全相反。因此,我們推想金星的逆行,導因是小行星的撞碰,把它撞顛倒。可見,“撞的作用”在太陽係演化史上占有極重要地位。

金星是距太陽第二近的行星。由地麵上望金星,不論在太陽的東方或在太陽的西方,相距最遠最遠時都不超過48°。這角度叫做“大距”(greatestelongation)。金星(或水星)在太陽以東或以西有一定的限度。如果小於這限度就不易觀測,因為受太陽強光的幹擾。如果金星(或水星)接近西大距時(金星為48°,水星為28°),它在早晨出現。金星先升,然後日出。這時候,金星叫做晨星,中國古代叫做“啟明星”。如果金星接近東大距時(金星為48°,水星為28°),它在傍晚出現。太陽已落,金星在西方地平線上空很亮,叫做昏星。中國古代叫做“長庚”。

金星反照率極高,有77%,顯得晶晶亮。金星類似月球,有位相,類似月球的新月、滿月、上弦月及下弦月。當金星、太陽、地球星三者位於同一垂直麵上時,叫做“上合”(SuperiorConjunction)。這時候,金星距地球星很遠,有2.56億公裏。視直徑很短,圓麵很亮。“下合”(InferiorConjunction)時,它介於地球星與太陽恒星間,暗麵對向我們,看不見它,這時候的距離是4480萬公裏,通常金星由下合到西大距行72日,由西大距到上合行220日,上下合的間隔為292日。由下合開始有“位相”(phase)。出現“金星牙”,類似新月。上合時是滿月型的圓麵。

金星繞日一周是224.7日,上文已述。金星一年相當於地球星年62%。近日點距離是1.074億公裏,相當於日地距72%;遠日點距離為1.091億公裏,相差不大;平均距離是1.082億公裏。軌道上前進秒速是35公裏。金星軌道麵與黃道麵的交角是3°24′。金星大氣層中96%氣體是二氧化碳,這氣體可使人立即窒息。大氣壓較地球星大90倍。

金星表麵溫度為750°K(477℃),固態的鉛、錫在金星表麵上都會熔化成為液體。金星表麵無水,無氧氣;高熱又高壓;而且大氣中濃厚的雲層由濃硫酸氣體組成,並非水汽。高空雲層流動如飛,每小時可達300公裏,相當於地球星大氣層內的射流。雲層環繞金星一周,需時4日,比金星表麵自轉一周所需的時間快60倍。金星無衛星,無磁層,表麵也無磁場。金星表麵有兩塊大陸,是比較高峻的地區,也有一部分是窪地。金星無板塊運動。大氣中原有的氧氣因都與表麵上的物質發生氧化作用而消失。大氣內的水汽被太陽輻射線分解為氫、氧分子。氫上升,離開金星進入太空,氧因對流作用到達表麵進行氧化作用。因此,大氣內沒有水汽。

1978年美國太空船“先驅者探測器Ⅰ號”(PioneerⅠ)繞行金星,距表麵400公裏遠,用雷達探測得知金星表麵有大盆地,可能是幹涸的海洋,占金星表麵的16%;有平原也有高地,共占84%。所謂平原,並非真實的平原,表麵起伏介於數百米與1000多米之間,且有巨大石塊到處散布,可能是風化作用的產物。高地很高,高峰比低地高出11000多米。還有大峽穀,深度超過美國大峽穀。金星表麵有兩塊大陸:一為北方大陸,麵積約等於美國大陸;另一大陸叫做南方大陸,比前者約大兩倍。1978年及1982年蘇聯太空船的探測器測知金星上有火山,甚為活躍;並成功地測得金星表麵有岩石,且有豐富的硫化物。由於二氧化碳阻止陽光射向金星表麵,其表麵應該是昏暗的,然而有微光可以拍照,這微光來自硫化物的發光。太陽的可見光波及紅外線在金星大氣層表麵即被反射,紫外線在大氣層內全被吸收。探測器也測得大氣層內有四層雲,組成的物質都是濃硫酸。上層雲流動快;下層雲流動慢;愈接近表麵愈稀薄,而且流動最慢。

大氣層表麵溫度為250°K(-23℃)。這熱量來自太陽的直接輻射。由大氣層表麵向下,高度愈減低,溫度愈升高。到達金星表麵已高達750°K。其熱量不直接來自太陽輻射,而來自大氣層的溫室效應(GreenhouseEffect)。

進一步看,太陽輻射隻限於金星的晝間,即麵日半球。背日半球得不到太陽的直接輻射,然而溫度卻也一樣高。金星表麵晝夜各有同樣的高溫,這一現象顯示二氧化碳可以反射金星表麵輻射的紅外線波段,使熱量不能向外太空散失。也就是說,金星大氣中的二氧化碳能讓陽光通過,照熱金星表麵,不讓熱輻射返回太空,從而產生溫室效應。經過若幹億年時間,金星表麵溫度由於熱量累積,形成了驚人的高溫。這就是溫室效應的結果。這一點應促使地球星上人類必須提高警覺。如果現今世界各國不研究新方法,而繼續燃燒大量石化燃料,例如石油及煤炭,勢必增加地麵上大氣層內二氧化碳含量的百分比。二氧化碳在大氣內累積愈多,溫室效應愈強,氣溫也必燃升高。人類將如何應付?隻有一個方法,大規模植樹種草,綠化地麵,讓植物的葉子大量吸收空氣中的二氧化碳。

大氣層的溫室效應同地麵上實際的溫室作用不完全一樣。建在地麵上的溫室,太陽輻射光和熱通過玻璃進入室內,被室內物質吸收後化為紅外線。因為紅外線波長太大,不能通過玻璃,隻能留在室內,使室內溫暖。玻璃窗有隔絕作用,使室內暖空氣不能外出,室外冷空氣也不能進入,冷暖空氣不能混合。地球星大氣層是透明的,金星大氣層卻不透明;這一個差異,使地球星表麵熱量收支平衡,金星表麵熱量卻收支不平衡。

火星的特征火星軌道在地球星軌道外側。火星表麵可能適合有人的太空船降落,尤其是由地球星飛往火星,途中小行星甚少,較為安全。金星與水星由於溫度太高,不適合人類前往訪問。因此,本書重視火星。

火星(Mars)古名熒惑,火紅色。由地麵仰望,光澤極美。大氣層透明,表麵多紅色土。當火星、地球、太陽同位於一個剖麵時,地麵的黑夜恰對火星的白晝,這時候看火星十分清楚。這在天文學上叫做“衝”(opposition)。如果恰巧火星、地球二行星相距又最近,這時叫做“大衝”(favorableopposition)。1986年正是大衝之年,這時火星在軌道上前進正到達近日點。平均每兩年可有一次衝,每15年或16年才有一次大衝。望遠鏡裏的火星,衝時圓麵視直徑可達15角秒,視星等通常為+1.5等。大衝時圓麵視直徑可達25角秒,視星等為-2.9等。

火星離太陽的平均距離為22794萬公裏;近日點距離為20600萬公裏;遠日點距離為24800萬公裏。距地球星最近時為7800萬公裏,相當於“月地距”的200倍。偏心率為0.093,僅次於冥王星及水星,列第三位。公轉一周為687日或1.881年。自轉一周為24小時37分22秒。這說明火星上一日比地球星上一日長37分多;火星上一年又比地球星上一年多10個月。

火星赤道麵與軌道麵之間的交角為25.19°,在軌道上前進速度為平均每秒24公裏,比地球星慢。火星質量隻有地球星10%;體積也隻有地球星的15%。平均密度為3.94克/厘米3,相當於地球星的71%;表麵重力隻有地球星的38%。因此,火星表麵上行路比在地表麵上輕鬆,因為易於舉足,也易於落腳。火星反照率有15%,等於月反照率的兩倍。在可見光的光譜內,靠近紫外線波段的反照率為5%;靠近紅外線波段的反照率可達30%。這是說,火星反照率隨著波長的增加而急劇增加。結果,夜間望火星,它的顏色紅亮。古人迷惑不可解,才命名為熒惑。表麵逃逸速度每秒5公裏(地麵逃逸速度每秒為11.2公裏)。火星表麵也有四季的變化。

火星有大氣層,大氣層中二氧化碳占95%,氮占2.7%,氬占1.6%,氧占0.13%,一氧化碳占0.07%,大氣下層的水汽占0.003%。這些氣體來自火山噴發。火星體內氣體通過火山作用,噴出表麵,其中很少水汽。大氣層厚度隻有200公裏,200公裏以外直到2萬公裏間非常稀薄。大氣壓隻有地球星大氣壓的1%左右。接近火星表麵的氣溫約為218°K,50公裏高空氣溫已降到150°K。由火星表麵到50公裏高空,其間是對流層,風力很強,秒速可達8米,最高風速可達每秒70米。風裏塵土飛揚,形成塵暴。對流層內出現微量的雲,由水汽組成。50~100公裏之間是平流層。這一層內有二氧化碳雲。又對流層與平流層內都有塵埃雲。100公裏以上高空是熱層(Thermosphere),氣溫可達300°K。

火星天空深紫色,比地球星上藍色天空更為迷人。火星表麵上有紅色塵土及黃色塵土,當發生風暴,塵土直升時,天空出現桔黃色,十分美觀。火星大氣層內雖然差不多全是二氧化碳,但溫室效應不大,因為密度太低的緣故。據估計,依賴二氧化碳所做出的溫室效應不過5°K而已。