正文 5 太陽係(1 / 3)

早已消亡的恒星組成了我們的太陽係、行星以及萬物。太陽係隻是銀河係中再普通不過的一個小星係,但卻是我們賴以生存的唯一家園。

有科學家預測,恒星終將死亡。太陽現在處於主序星階段,正值壯年,還可以穩定地照耀地球50億年,供給我們光和熱,但是太陽終將走向衰亡,地球也終將被毀滅。因此,要想在太陽係外尋找人類新的住所,就必須對我們的太陽係有足夠的了解。朝著這個方向前進,躲過宇宙中迎麵撲來紛繁多樣的各種天體,我們來到了一個浩瀚、雄偉而寧靜的地方,這就是太陽係——我們的家園。

如果未來的某一天我們乘坐宇宙飛船在茫茫的宇宙中迷失了方向想找到回家的路,首先要找到銀河係,然後才能找到我們所在的太陽係。太陽係隻是銀河係中再普通不過的一個小星係,它位於銀河係的主體——銀盤的邊緣,距銀河係中心約3.3萬光年,在銀道麵以北約26光年,處在銀河係第三旋臂——獵戶旋臂上。

5.1太陽係及其構成

5.1.1太陽係的構成

太陽係是由太陽、大行星及其衛星、小行星、彗星、流星體和星際物質構成的天體係統,它的最大範圍可延伸至1光年以外。太陽係的核心是一座巨大的能量站,它就是我們每天都在仰望的偉大奇跡,一顆牢牢控製著其麾下每個成員的恒星——太陽。太陽處於太陽係的中心,其質量占太陽係總質量的99.865%,是太陽係所有行星質量總和的745倍,餘下的質量包括行星與它們的衛星、行星環,還有小行星、彗星、柯伊伯帶天體、外海王星天體、理論中的奧爾特雲、行星間的塵埃、氣體和粒子等星際物質。太陽具有一種看不見的終極力量——引力,將整個太陽係緊緊維係,使其他天體都繞其公轉。同時,太陽又作為一顆普通恒星,帶領它的成員,萬古不息地繞銀河係的中心運動。

太陽係中有八大行星,按距離太陽的遠近由內向外依次是水星、金星、地球和火星這四顆類地的內行星,四顆充滿氣體的巨大外行星——木星、土星、天王星和海王星;再遠處,是被稱為柯伊伯帶的充滿冰凍小岩石的小天體區;在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤麵和太陽圈,依然屬於假設的奧爾特雲。按照距日遠近、質量、體積等特征,通常將行星分為三類:①類地行星:離太陽較近的水星、金星、地球、火星,它們的物理性質與地球接近,質量小、密度大,中心有鐵核,金屬元素比例高;②巨行星:木星和土星,質量大、密度小,主要氫、氦、氖等氣體元素組成;③遠日行星:離太陽較遠的行星,天王星和海王星,質量和密度介於前兩者之間,主要由氮、碳、氧及其氫化物組成。八大行星都在接近同一平麵的橢圓形軌道上,沿同一方向繞太陽公轉,行星的軌道具有共麵性、近圓性和同向性。

5.1.2太陽係的演化

日出日落,雲卷雲舒,我們的太陽係裏一切都顯得和諧而有序,八大行星各行其道、互不幹擾,它們都圍繞太陽有規律的運轉。但這種狀態並非自古如此,太陽係經曆過一段漫長而激烈的演變。我們今天看到的太陽係是早期混沌狀態最終的幸存者,在未來,混沌狀態還會卷土重來,到那時整個太陽係將會徹底瓦解。在億萬年時間的無涯荒野裏,我們幸運地存在於太陽係最美好且安全的階段,這不得不說是一個奇跡。

為了說明太陽係的起源和形成過程,科學家提出了許多假說,但是,較科學地解釋了太陽係起源的是德國哲學家康德和法國數學家拉普拉斯提出的星雲假說。這個假說認為,太陽係起源於一團巨大、熾熱而又轉動著的原始彌漫氣體星雲,氣體雲的某一部分可能脫離氣團的主體而自發形成一個局部旋渦,假如這種小型旋渦的氣體密度達到足夠高的程度,它便會在本身引力的作用下自行收縮起來。凡是處於自轉而又同時收縮的體係或物體將會越轉越快,這是角動量守恒定律的必然結果,就像龍卷風的形成一樣。這個現象也可以通過另一個例子來更加形象地說明:一位旋轉的花樣滑冰運動員,在她開始旋轉之初,其雙臂是伸開的,但當她將雙臂收攏時,她便轉得更快了。隨著星雲縮小,等量的能量在更小的空間內聚集,為了維持相同的動量,必須加快旋轉速度,隨著星雲在自身的重力和旋轉更快的情況下開始塌陷,中央區域形成一塊稠密的物質,稱為原恒星。

假如康德是對的,太陽係在星際氣體深處成形,我們人類靠肉眼可能永遠也看不到這個過程。蜜雪兒·柴勒博士使用美國國家宇航局斯皮策太空望遠鏡進行觀察,透過斯皮策望遠鏡觀察到塵埃開始聚集的時刻,然後逐漸加溫,最後終於出現了年輕的恒星。這回溯的驚鴻一瞥捕捉到了太陽係形成最早期的情形,結果發現,康德的理論基本上正確無誤。

從誕生的那一刻起,每一顆恒星都注定會消亡。它的燃料終將全部耗盡,引力將會戰勝核聚變產生的力,由此引發一係列足以摧毀恒星的連鎖反應。我們的太陽也不例外,太陽的內核每秒都會消耗六億多噸氫燃料,按這樣的速度,太陽的氫能源將在70億年後燃燒殆盡。當氫氣逐漸耗盡時,恒星內部的核聚變反應也開始放慢,引力逐漸占據上風,核聚變反應產生的擴張力不斷減小,擠壓恒星的引力逐漸凸顯,核聚變也會予以回擊。於是,恒星的外層不斷升溫,氣體在受熱時會膨脹,太陽最終的直徑將達到約一億千米。到那時,我們的太陽將成為一顆紅巨星,設想一下70億年時的日出,你看到的將不再是可愛而有朝氣的黃色小圓盤,而是一個紅色的巨型圓盤緩慢超越地平線,當太陽完全升上天空時,將向地球散發熾熱的能量,地球上的溫度將達到數千攝氏度,海水將會沸騰,山峰也將熔化,那將是地球末日來臨前最後的美好時光。

太陽在紅巨星階段將逗留幾億年。那麼,變成紅巨星後的太陽究竟有多大呢?一般認為,它的體積將達到目前體積的1000萬倍,足以膨脹到目前的地球軌道之外。這一階段的太陽雖然表麵溫度有所降低,但因其表麵積的增加,總光度依然極為驚人,為目前光度的2000倍以上。這是閃耀了近90億年的太陽在謝幕前的最後演出。在這場演出中,離太陽最近的“群眾演員”水星和金星將相繼“殉職”,從太陽係行星行列中除名。

但地球的命運卻比較微妙。太陽的“肚子”雖然將膨脹到目前的地球軌道之外,但在這緩慢的膨脹過程中,比目前強勁得多的太陽風將帶走大量的太陽物質(整個紅巨星階段被太陽風帶走的質量有可能達到太陽總質量的1/3)。太陽物質的損失將減弱太陽對地球的引力束縛,從而使地球公轉軌道緩緩遠離太陽。不過,這種遠離是否足以使地球躲過烈火焚身的浩劫,學術界尚無定論。大家比較有共識的是:地球似乎恰好踩在自己的生死線上,靠近一點就是死,離遠一點則是生。至於究竟是死還是生,仍是個未知數。另外比較有共識的一點是,即便地球能僥幸躲過烈火焚身的浩劫,地球上也將是一個不折不扣的地獄景象:殷紅似血的太陽幾乎占據整個天幕,2000℃以上的高溫從近在咫尺的天空中瘋狂地傾瀉著熱量,地表的很多物質將被熔化,岩漿般的洪流四處流淌,使這個曾經如此多姿多彩的生命樂園變得麵目全非。但即便這樣的浩劫也很可能隻是將最終的毀滅稍稍延後一些而已,因為地球與太陽外層之間的潮汐作用將逐漸消耗地球軌道運動的能量,使地球的軌道逐漸向內縮減,重新投向死神的懷抱。

在吞噬太陽係近日行星的同時,這顆紅巨星也在自我毀滅,它的內核變得極不穩定,處境十分危險。當所有氫氣都燃燒殆盡後,恒星開始燃燒氦氣,它們聚合形成碳,此時的恒星正在由內而外自我毀滅,從內核湧出的能量衝破恒星的表層,這些能量將會剝離恒星的外層,恒星也將完全瓦解,紅巨星最終演變成一顆白矮星。在恒星轉變成白矮星時,核聚變的過程就停止了,動力引擎也最終停息下來。在太陽即將消亡時,它將變成一顆與地球大小相當的白矮星,但密度約為地球的100萬倍。白矮星是一種十分驚人的星體,它的密度大得令人難以置信,如果我們取一顆糖塊大小的白矮星物質放在地球表麵,它會因為密度過大而墜入地心深處。天文學家相信,在白矮星的中心存在著一塊碩大的純碳晶體,也就是一塊直徑為數千千米的鑽石,想到太陽將會變成這樣冷漠而黑暗的殘餘物質,的確有些傷感。但是,天空中將會出現一塊數萬億克拉的鑽石,一塊空中鑽石。

5.1.3太陽及其結構

太陽是一個巨大熾熱的氣體球,其半徑近70萬千米(6.96×105千米),約為地球半徑的109倍。太陽的質量約為2×1027噸,相當於地球質量的33萬倍。打個比方,太陽如果是個大西瓜的話,那麼地球就比小米粒還要小得多。太陽的主要成分是氫和氦,氫約占71%,氦約占27%,其他元素占2%,這些物質均處在物質的第四態——等離子態。

(1)普通而又特殊的恒星

太陽是太陽係的中心天體,但在銀河係中卻是距地球最近的一顆能夠自身發光、發熱、屬於中等地位的普通恒星。我們在地球上看到的太陽是一個光芒奪目的大火球,視星等為-26.8,可是它的絕對星等卻隻是4.6。這和我們夜間所看到的許多亮星相比大為遜色。如參宿七的視星等為0.11,但其絕對星等卻為-6.4,光度為太陽的33000倍。光度最強的恒星為太陽的百萬倍,光度最暗的恒星隻有太陽的百萬分之一,所以說太陽在恒星中具有中等的發光本領。

太陽是一顆非常普通的恒星,正當壯年。在廣袤浩瀚的繁星世界裏,太陽渺小的像地球上的一個沙粒,它的亮度、大小和物質密度都處於中等水平。隻是因為它離地球最近,所以看上去是天空中最大最亮的天體。其他恒星離我們都非常遙遠,即使是最近的恒星,也比太陽遠27萬倍,看上去隻是一個閃爍的光點。

雖然與宇宙中其他的巨無霸恒星相比,太陽顯得微不足道,但對於我們人類而言,它卻是至關重要的。太陽輻射的能量是巨大的,盡管隻有二十二億分之一到達地球,但是對於地球和人類的影響卻是不可估量的。地球上一切生物分享並消耗掉的能量,歸根結底都是來自太陽的輻射能。一切生物的活力,皆由太陽能轉換而來;人類從自然界汲取的能量也無一例外地源自太陽。

(2)太陽的構造

太陽從中心向外可分為日核、輻射區、對流區和太陽大氣。

1)日核。即太陽的中心部分,也稱為核反應區。日核的中心溫度在1500萬開以上,物質密度約為1.6×1011千克/米3,中心壓強達3300億個大氣壓。日核占太陽半徑的15%~25%,集中了太陽質量的一半,太陽發射能量的99%來自這個區域。日核釋放的能量是由氫原子核聚變為氦所產生的,每秒鍾有6億噸的氫經過熱核聚變反應轉變為5.96億噸的氦,並釋放出相當於400萬噸氫的能量,此即太陽光的來源。比起太陽的總質量,400萬噸隻是九牛一毛,按照這樣的消耗速度,太陽在50億年的漫長時間裏隻消耗了0.03%的質量。根據目前對太陽內部氫含量的估計,太陽至少還能向地球提供50億年的光和熱。

2)輻射區。日核外麵一層稱為輻射區,其範圍為0.25~0.86個太陽半徑。與日核相比,這裏的溫度、密度已急劇下降。據推算,在輻射區的外邊緣,溫度約為7×105開,壓強為1.5×1011帕,密度約為18千克/米3。從核反應區發出的能量開始是以高能γ射線的形式發出,繼而是X射線,再往外光子的能量繼續減小,變為極紫外線和紫外線。總而言之,輻射區是通過對來自日核的能量極高的光子的吸收、再發射而實現能量傳遞的。這裏的物質每吸收並輻射一次,便使高能光子的頻率降低(波長變長)一些,經過無數次的這種吸收、輻射的漫長過程,使高能光子逐漸變為可見光和其他形式的輻射。若沒有輻射區物質的作用,太陽將是一個僅發射高能射線的不可見天體。

3)對流區。輻射區的外側區域,太陽氣體呈對流的不穩定狀態,稱為對流層。其厚度約為14萬千米,也有人認為其僅有幾萬千米。由於這裏溫度、壓力和密度梯度均很大,使物質的徑向對流運動強烈。又由於對流運動的非均勻性可產生低頻聲波——噪聲,它可將機械能傳輸到太陽的外層大氣。至今對日核、輻射區和對流區的研究尚處於理論探索階段,因為上述太陽的內部結構我們無法直接觀測到。

4)太陽大氣。我們能夠直接觀測到的是太陽的大氣層,像地球的大氣層一樣,按照不同的高度和不同的性質太陽的大氣層可分成各個圈層,從裏向外分別是光球、色球和日冕三層。光球是我們平常看到的太陽表麵,是太陽大氣的最底層,溫度約是6000開。光球的表麵是氣態的,其平均密度隻有水的幾億分之一,但由於它的厚度達500千米,所以光球是不透明的,因此我們不能直接看見太陽內部的結構。光球層的大氣中存在著激烈的活動,用望遠鏡可以看到光球表麵有許多密密麻麻的斑點狀結構,很像一顆顆米粒,稱之為米粒組織。它們極不穩定,一般持續時間僅為5~10分鍾,其溫度要比光球的平均溫度高出300~400℃。目前認為這種米粒組織是光球下麵氣體的劇烈對流造成的。色球位於光球的外圍,厚2000~3000千米,密度稀薄,光度較低。平時由於光球的強烈光線的影響,看不見這層大氣,僅在日全食時,這層大氣呈玫瑰色並顯示出來,色球的溫度隨高度上升從底層的幾千攝氏度升高到幾萬攝氏度。色球有突然爆發的現象,我們觀察時可以發現特別明亮的斑點,叫作耀斑。日冕是色球之上更為稀薄的太陽最外層大氣,可延伸到幾倍太陽直徑的地方,日冕的溫度為106~107開,隨高度的增加溫度劇增,日全食時出現的一片銀白色光輝,就是日冕的形象。由於日冕離太陽遠、引力小、溫度高、能量大,因而形成脫離太陽引力向外高速度流出的高速電離氣體粒子流,這就是太陽風。太陽風的速度很快,5~6天就可到達地球。

(3)太陽活動

太陽發出的不僅是能養育生命的光和熱,也發出能殺戮生命的可怕射線和物質粒子。由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光線組成的太陽光隻是太陽輻射的一部分,叫作可見光。除可見光外,太陽還發出無線電波、紅外線、紫外線、X射線和γ射線等。過量的紫外線、X射線和γ射線都是危及生命的殺手,幸虧地球有大氣層保護,把它們擋在大氣層外麵了。到外層空間去的宇航員,都要穿上特製的宇航服才能避免這些射線的傷害。

太陽大氣經常發生大規模的運動,稱為太陽活動,表現為黑子、光斑、耀斑、日珥、日冕瞬間變化等現象。太陽活動擾動了太陽係的空間環境,其中最顯著的標誌是太陽黑子,黑子多的時候,其他活動也會比較頻繁。

太陽黑子是指光球不規則的黑色區域,直徑約10000千米,黑子並非絕對的黑,隻是由於它比周圍區域的溫度低大約1500開而顯得黑。黑子實際上是具有強磁場的低於光球溫度的旋渦,它持續的時間為幾個小時到幾個月。太陽黑子很少單獨活動,常是成群出現。黑子的數目時多時少,黑子大量出現的期間,稱為太陽活動峰年;黑子很少的期間,稱為太陽活動穀年。兩個峰年之間的平均周期為11年。

1904年,英國天文學家愛德華·蒙德發現了一幅奇異的景象,記錄太陽黑子周期變化的圖表竟然呈現出一幅展翅欲飛的蝴蝶圖案。蒙德以緯度為縱坐標,以時間(年份)為橫坐標,繪出太陽黑子的分布圖後,發現漸漸靠近赤道的太陽黑子就像蝴蝶的兩隻翅膀。如果把幾個太陽黑子周期的圖案繪製在一起,就組成了一連串翩翩起舞的“蝴蝶”。

太陽黑子活躍時會對地球的磁場和電離層造成幹擾,對人們的生活造成很大影響,如指南針不能正確指示方向,動物迷路,無線電通信受到嚴重影響甚至中斷,直接危害飛機、輪船、人造衛星等通信安全。太陽黑子活動對人體健康也有一定危害。在1173~1976年的803年間,地球上發生了56次流行性大感冒,這56次大感冒都出現在太陽黑子活躍的年份,而且在太陽黑子活動高峰期,死於心肌梗死的病人數量也急劇增加。這可能是由於在太陽黑子活動峰年,太陽發射的大量高能粒子流與X射線引起地球磁暴現象導致氣候異常,地球上的微生物因此得以大量繁殖,為流行性疾病提供了溫床。

有趣的是,一位瑞士天文學家發現,太陽黑子多的時候,氣候幹燥,農業豐收;黑子少的時候,暴雨成災。地震工作者發現,太陽黑子數目增多的時候,地球上的地震也多。植物學家發現,植物的生長也隨著太陽黑子的出現而呈現11年周期的變化,且黑子多的年份生長快,黑子少的年份生長慢。醫學工作者則發現,人類白細胞數目的變化也呈現出11年的周期。

耀斑是色球的某些區域有時會突然出現大而亮的斑塊,又叫作色球爆發。1859年9月1日,有兩位英國天文學家在觀測太陽時,看到一大片新月形的明亮閃光以每秒一百多千米的速度掠過黑子群,然後很快消失了。不久以後,通信中斷,地磁台記錄到強烈的磁暴,這就是人類第一次觀測到的太陽耀斑現象。

耀斑是太陽大氣高度集中的能量釋放過程,一個大的耀斑可以在幾分鍾內發出相當於10億顆氫彈爆炸所產生的能量,射出很強的無線電波、紫外線和X射線,並拋出大量的高能粒子。耀斑對地球有巨大影響,它對地球上的通信有強烈幹擾,也對在太空遨遊的宇航員構成致命的威脅。

太陽風是太陽發出的高溫、高速、低密度的物質粒子,呈螺旋狀轟擊地球,也是危及生命的殺手,幸虧地球有磁層保護,才使它們無法接近地球。磁層是由地球磁場形成的,在太陽風的衝擊下,頂部總是迎著太陽方向,距地麵距離為5~10倍地球半徑;尾部總是背向太陽,延伸到100~200倍地球半徑。磁層像拖著尾巴的彗星,隨地球公轉不斷改變位置。磁層像一條防護林帶,阻擋著太陽風吹向地球的大部分高能粒子,使地球上的生命免遭傷害。隻有極少量粒子穿過磁層屏障,到達兩極上空,同電離層中的大氣原子和分子碰撞而發出熒光,使地球的兩極地區出現獨特而美麗的景觀——極光。極光千變萬化,有時像飄逸天際的雲朵,有時候像橫空出世的彩虹,更多時候像高懸天宇的巨大帷幕,發出幽幽的藍綠色的熒光。

5.2內太陽係

內太陽係在傳統上是四顆類地行星——水星、金星、地球、火星和小行星帶區域的總稱,主要是由矽酸鹽和金屬組成。這個區域在靠近太陽的範圍內,半徑比太陽到木星的距離還短。四顆行星共同的特點是密度很高、由岩石組成、隻有少量或沒有衛星,也沒有環係統。它們由高熔點的礦物如矽酸鹽類礦物組成表麵固體的地殼、半流質的地幔,由鐵、鎳構成的金屬組成核心。四顆行星中的三顆(金星、地球、火星)有實質的大氣層,行星的表麵都有撞擊坑和地質構造的表麵特征(地塹和火山等)。

5.2.1水星

在遠古的時候,人們就注意到天上許多星星的相對位置是恒定不變的。但有5顆亮星卻在眾星之間不斷地移動。因此人們把“動”的星星稱為“行星”,“不動”的星星稱為“恒星”,並給5顆行星各自起了名字,即水星、金星、火星、木星和土星。在肉眼能看見的這五大行星中,有一顆是最難以捉摸的,因為它離太陽最近,躲藏在強烈的陽光裏令人難以一睹它的容貌,它隻會短暫地出現在黎明或者黃昏的霞光之中。也正因為如此,在公元前4世紀以前,希臘天文學家甚至認為它是兩個不同的天體,一個出現在日出前,一個出現在日落後。一年到頭能看見水星的機會隻有幾次,每一次也就持續幾周。就連鼎鼎大名的天文學家哥白尼也因未曾見到過它而遺憾終身,它就是水星。

(1)水星的特征

按照距日遠近,水星在八大行星裏排在第一位,是太陽家族的“老大”,但這個老大卻是個“武大郎”。水星的直徑比地球小60%,地球內部可以放下大約18個水星。但是它的密度卻達到5.43克/厘米3,除了地球之外,比太陽係其他行星的密度都要大。水星與地球類似是一顆岩質行星,它由高密度鐵質核心和很薄的地幔與岩石外殼構成。據推算,其鐵質核心半徑達1800~1900千米,而其地幔和地殼加起來隻有500~600千米。其內核質量甚至可以占到其總質量的2/3,而相比之下,地球的內核區質量隻占地球總質量的1/3。這可能是由於在太陽係早期的狂暴撞擊時代,水星曾遭遇嚴重撞擊,導致其失去了密度較低的一部分外殼,從而留下了密度相對較大的鐵質內核部分。

由於體積太小,水星沒有足夠大的引力來留住大氣,所以水星上大氣很少,隻發現了少量氣體,其中98%是氦氣體,表麵氣壓為10-15個大氣壓。

水星繞太陽公轉僅需88個地球日,比太陽係的其他行星都要快。然而水星本身的自轉速度卻非常慢,需要59個地球日才能自轉一周,這是由於太陽的巨大引力而產生的“潮汐摩擦”作用,減慢了水星的自轉周期。水星在自轉的同時也在繞著太陽公轉,這樣一來使得水星的一晝夜長達176個地球日。

因為距離太陽非常近,又缺少大氣對太陽輻射的削弱和保溫作用,加上緩慢的自轉形成了水星上的特殊氣候,水星受到太陽光照射的區域非常熾熱,特別是受太陽光照射最強的水星赤道附近,這裏的溫度可以達到430℃,如此高的溫度能夠使鉛熔化;而在極地附近,由於太陽光的入射角度接近於地平線,所以在圓坑般的窪地底部,就會形成一年到頭都沒有陽光照射的“永久陰影”,據計算,這一區域的表麵溫度約為210℃。

(2)水星的磁場

水星是太陽係類地行星中除了地球之外唯一一顆擁有顯著磁場的行星(不過盡管如此,它的磁場強度也小於地球磁場強度的1%)。對於一顆行星來說,磁場的有無絕非小事,就拿地球磁場來說,它構成了地球上生命的保護傘,幫助抵擋有害的太陽射線和其他宇宙射線,從而造就了生命的樂園。所羅門博士將地球磁場稱為“我們的輻射保護傘”,如果沒有地球磁場,地球上的生命將很難出現和演化。

部分科學家認為水星在形成的早期階段,它的液態核心還沒有完全凝固,在這個時候產生了水星磁場並保留至今。不過這樣的觀點受到很多人的反對,認為是根本不可能的。因為在過去的幾十億年當中,放射性元素產生熱能,或者其他像隕星襲擊等原因,會使水星內部某些部位的溫度上升到使物體喪失磁性所需的溫度,從而使其殘留下來的磁場完全消失。所以即使當時保留了部分磁場,現在也早已消失了。

還有部分科學家認為,水星的磁場是由於水星和太陽風持續不斷地相互作用而產生的。但是這個觀點被更多人反對,因為這種相互作用雖然會由感應而產生磁場,但不可能產生與自轉軸平行的對稱性磁場。直到現在,水星磁場的原因還是一個未解之謎。

(3)水星淩日現象

想要一睹水星的“芳容”,隻能寄希望於偶遇而非強求,隻有水星從太陽麵前經過時,人們才可以看見在明亮的太陽圓盤背景上出現了一個緩慢移動的小黑點,這種現象叫作“水星淩日”。水星淩日現象每100年平均發生13次,需要用望遠鏡和掌握技巧的人指導才能看到,再加上陰雨天無法觀測,真實觀測機會更少。上兩次看到的水星淩日發生在2006年11月8日和2003年5月7日,未來最近兩次可能看到水星淩日將是2016年5月9日和2019年11月11日。

5.2.2金星

金星是一個美麗的行星,在天空很容易被觀測到。古羅馬人被她美麗的外表所征服,將她稱之為維納斯——愛與美的女神。中國古人稱金星為“太白”或“太白金星”,也稱“啟明”或“長庚”(傍晚出現時稱“長庚”,清晨出現時稱“啟明”)。由於金星的大氣層太厚,吸收了太陽光線中的藍色部分,所以金星是一個橙黃色的世界,天空、雲、地表上的物體全是橙黃色的,這也是它名稱的由來。

(1)金星的特征

金星是距離地球最近的行星,離地球最近時大約相距4200萬千米,金星長期以來被當作地球的姐妹星,這是由於它與地球在體積、質量、密度和重量上都十分相似,以至於有人一直以為地球和金星是一個雙子星係統。金星是太陽係中第6大行星,金星的麵積與地球相似,半徑6100千米,是地球半徑的96%,如果地球像籃球這麼大,則金星就像足球。金星的質量為4.87×1024千克,是地球的81.5%,平均密度約為地球的95%。金星有一層非常濃密的大氣,表麵氣壓相當於地球的90倍,主要由二氧化碳組成,此外還有少量的氮、氬、一氧化碳、水蒸氣,氯化氫和氟化氫等。

長期以來,科學家們認為金星像地球一樣擁有深海、大片雨林、還有懸崖,以至於太空時代以前,人們普遍認為金星上也有智慧生命。然而事實卻並非如此,金星與其說是地球的好姐妹,不如說是個惡魔兄弟。

金星表麵溫度最高可達485℃,足以熔化鉛。金星表麵不存在任何液態水,由於嚴酷的自然條件,也是不可能有生命存在的,但它卻並不是一個死寂的世界,金星大氣中存在著頻繁的放電現象。1978年12月21日,蘇聯“金星12”探測器在登陸金星表麵的過程中,僅從距地麵11千米下降到5千米期間,就曾連續記錄到1000次閃電,最長的一次閃電竟然持續了15分鍾。金星表麵被高濃度二氧化碳所籠罩,氣壓是地球大氣壓的90倍,而在完全窒息的雲層下,距金星表麵30~884千米的高空,則密布著一層濃硫酸霧,腐蝕性極強。金星沒有磁場和輻射帶,太陽風、紫外線和X射線可以長驅直入,直達大氣深處,在離地表附近的地方形成薄薄的電離層。如此惡劣的環境,難怪有人稱金星為“太陽係中的地獄”。

由於金星上惡劣的氣候條件,電子儀器或者機器人在金星的表麵上待上幾個小時後就會變成廢鐵。雖然人類已經對火星上的多個地點進行探索,但還尚未對金星進行過詳細的探測。據記載,人類在40年前曾有過一次對金星的探索,當時探測器的電池在金星上隻持續了25分鍾便失效了,但慶幸的是這次短暫探索仍然為人類反饋了一些金星上的景象圖片。

如果站在金星上,我們能看到的最有趣的現象就是太陽從西邊升起了。這是因為金星的自轉方向是自東向西的,與其他七大行星自西向東自轉不同,它是太陽係內唯一逆向自轉的大行星,我們稱之為“逆向自轉”。一些科學家認為,金星的反轉是由強烈的隕星撞擊導致的。