神秘難測的金星
金星是太陽係八大行星中距地球最近的一顆行星,在地球內側的軌道上運行。它也是浩瀚星空中最亮的一顆啟明星。但是金星總是被濃厚的雲層包圍著,即使用天文望遠鏡也很難窺見它的真麵目。
金星的外表最像地球,且質量和大小都同地球相近,因此人們一直把它看作是地球的孿生星球。然而,金星在許多方麵也與地球迥然不同,它逆向自轉,而且速度很慢,周期為243天,比它繞太陽公轉的周期還長18.3天,也就是說金星上的一天比地球上的一年還長。
由於金星上麵的大氣實在太厚,是地球大氣濃密近百倍,而且總是一麵朝向地球,另一麵要隔200年才能看見一次,所以在20世紀50年代以前誰也不知道它是什麼模樣。當雷達的回波傳到地球之後,人們無不為之驚奇:原來在濃密的大氣之下,金星是一個表麵溫度高達480攝氏度的火球。同時,金星上有無數火山不斷噴發,加劇了金星上大氣的對流,形成了一年到頭的狂風,風力比地球上的台風還要猛烈6倍。
麵對這樣的高溫和充滿狂風的世界,空間探測器也很難接近它進行考察。前蘇聯於1961年2月12日發射的“金星1號”,是第一個飛向金星的探測器。這個探測器重643千克,在距金星96000千米處飛過,進入太陽軌道後由於通信中斷,沒有了探測結果。1967年1月12日發射的“金星4號”,於同年10月18日直接命中金星,它測量了大氣的溫度、壓力和化學組成,第一次向地麵發回探測數據。“金星4號”的質量為1100千克,裝有自動遙測裝置和太陽能電池板。發射5周後,“金星4號”上的通信和探測儀器開始按計劃工作。“金星4號”的登陸艙直徑1米,質量383千克,其外部還有一層很厚的防熱材料。
在金星大氣阻力的作用下,“金星4號”速度減小至300米/秒,然後降落傘張開,在進入大氣層後大約一個半小時在金星表麵硬著陸。此時通信突然中斷,可能是因為登陸艙的天線損壞或登陸艙進入到岩石的背麵,也可能是由於金星大氣的溫度和壓力比預料的高得多,導致登陸艙在降落過程中損壞了。在登陸艙穿過大氣層的94分鍾內,發回了金星的測量數據。這是人類獲得的第一批金星實地考察資料。
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前蘇聯的“維加1號”和“維加2號”探測器,在1985年6月9日和13日與金星相會,向金星釋放了充氦氣球和著陸艙,它們攜帶電視攝像機對金星大氣和雲層進行了探測,探測了金星的高速大環流,鑽探和分析了金星的土壤。
金星表麵的溫度
由探測器發回來的直接測量結果,我們知道了金星的表麵溫度大約是470攝氏度,表麵壓力是90個大氣壓。這樣高的溫度和壓力,在金星上烤牛排都用不著買烤箱或微波爐了。
金星的表麵溫度為什麼這樣高呢?原來,金星大氣層裏的主角是二氧化碳,其含量高達90%以上,配角是水蒸氣,還有少量的其他氣體。金星的大氣層和雲層像半透明的“天窗”把金星團團圍成一個巨大的溫室。
當太陽光透過“天窗”到達金星表麵時,金星表麵受熱升溫,並盡力將熱量反射到空中。但溫室的“天窗”會對熱量反射嚴格把關,不讓熱量通過,隻有一點點漏網,這樣,太陽的熱量就被積蓄下來,金星的表麵溫度升高了,並穩穩地站住在470攝氏度左右。可見,地球如果不注意工業二氧化碳的排放量,也會產生溫室效應。
作為體積、密度、質量與地球相近的“姐妹星”,金星的氣候為何與地球大相徑庭?其嚴重的溫室效應是如何形成的呢?金星上大氣的逃逸,被認為是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大氣所籠罩,從而導致嚴重溫室效應的原因。該研究成果對揭示金星大氣的演化以及氣候變化具有重要意義,同時對地球氣候長期演化研究也有借鑒意義。