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第24章 宇宙探秘(9)

水星上有稀薄的大气,不过水星的大气很稀薄,由太阳风带来的被破坏的原子构成。水星温度非常高,使这些原子迅速地散逸至太空中,与地球和金星稳定的大气相比,水星的大气频繁地被补充、被更换。

水星的表面表现出巨大的急斜面,有些达到几百千米长,3000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%。

水星上最大的地貌特征之一是盆地,直径约为1300千米。如同月球的盆地,水星上的某些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的奇特地形。

除了布满陨石坑的地形,水星也有相对平坦的平原,有些平原也许是古代火山运动的结果,但另一些平原大概是陨石所形成的喷出物沉积的结果。

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。

目前存在这样一些疑问:水星的密度几乎与地球相同,但在许多方面它与月球更为相似,它是否在一些早期灾难性大碰撞中丢失了轻质岩石?在我们无法看见的另一面是否存在着惊人的景观呢?

被称为“维纳斯”的金星

金星,中国人叫它“启明星”。清晨,当你推开窗户,眺望东方的地平线时,所看到的第一颗特别明亮的星就是金星。除太阳、月亮之外,金星是天空中最亮的星。

平时,金星总是被浓云密雾包围着,看不清它的真面目。虽然它是九大行星中距地球最近的一颗行星,但是我们对它知道的却非常少。

金星距离太阳第二近,是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%。

在西方金星被称为“维纳斯”,是美和爱的女神。之所以以此命名,也许是对古代人来说,它是已知行星中最亮的一颗。当然,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。就像水星那样,它也有两个名字:晨星和昏星。

既然金星是一颗内层行星,从地球用望远镜观察,会发现它有位相变化。伽利略对此现象进行过观测,是他赞成哥白尼的太阳中心说的重要证据。

金星懒洋洋地自转,要经过243个地球日才转一圈,比它绕太阳公转一圈的时间还长。

金星的自转和公转方向相反,所以金星上的太阳从西边升起,东边落下,白天和黑夜各长达59天。

人类为探索金星的奥秘作出了不懈的努力。第一艘访问金星的飞行器是1962年发射的“水手”2号。随后,又陆续有其他飞行器访问,迄今至少被访问20次了。

最近,美国一个轨道飞行器成功地用雷达绘制了金星表面地图。

金星为什么被称为“地球的姐妹星”

通常,天文学家将金星誉为地球的姐妹星,其原因在于,有些方面它与地球非常相像:

——金星也是一个有大气层的固体球,其大小、质量、密度都同地球非常接近。

——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,有人认为在金星厚厚的云层下面可能有生命的存在。但是,许多有关金星的深层次研究表明,金星的容貌和性格较之地球迥然不同。

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测,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℃,达到了足以使铅条熔化的程度。虽然金星离太阳比水星离太阳远两倍,但金星表面比水星表面热。

云层顶端有强风,大约每小时350千米,但表面风速却很慢,每小时不到几千米。

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遭到相同的命运。这就是为什么基础条件如此相似但却有如此不同的景象的原因。

金星表面地势较为平坦,由略微有些起伏的平原构成,也有几个宽阔的洼地和两个大高地。

资料表明,金星表面由熔岩流覆盖,有几座大屏蔽火山,类似于夏威夷和火星的奥林匹斯山脉。此外,金星的火山活动仍很活跃,不过集中在几个热点;大部分地区已形成固态地形,比数亿年前要安静得多了。

金星上没有小的环形山,看起来小的陨星在进入金星的稠密大气层时都被烧光了。金星上的环形山都是一串串的,看来是由于大的陨星在到达金星表面前,已在大气中碎裂开来了。

金星上最古老的地带形成于8亿年前。那时广泛存在的山火“擦洗”了早期的金星表面,包括几个早期形成的大的环形山口。

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部分。金星的外壳比早先假定的硬得多,厚得多。就像地球,在地幔中的对流使其对表面产生了压力,但其他一些因素分散了这种压力,使得它不会像在地球那样,地壳在板块分界处被破坏。

金星没有磁场区,也许是由于自转速度较慢的结果。它没有卫星。

关于金星,颇令人们纳闷的问题是:主要由二氧化碳构成的金星大气层极其稠密,温室效应比地球强得多,但是金星的进化过程与地球为何又如此不同?

神秘之星——火星

火星就是有火的星吗?

当然不是的。

火星是地球的近邻,是距离太阳第四远的行星,其表面的自然条件与地球也比较接近,上面虽不一定有所谓“火星人”这种高级生命,但人们希望在火星上面存在生命的原始形态。因而,有些国家曾一度把火星作为探测的重点。

火星在希腊语中被称为战神,这或许是由于它鲜红的颜色而得来的;火星有时被称为“红色行星”。它的这一特征大概也是地球上的人类称它为“火星”的缘由吧。

据说,古罗马人曾把火星人当作农耕之神来供奉。而好侵略扩张的希腊人却把火星作为战争的象征——称它为战争之神,而“3月”份的名字也是得自于火星。

火星在史前时代就已经为人类所知。由于它被人们认为是太阳系中最好的住所(除地球外),它受到科幻小说家们的喜爱。但可惜的是那条被科幻小说中一个叫Lowell的人“看见”的“运河”以及其他一些什么的,都只是如白雪公主中的公主一样,是虚构的。

人类为探测火星花了大力气。第一次对火星的探测是由“水手”4号飞行器在1965年进行的。此后,人们接连又作了几次探测,包括1976年的两艘“海盗”号飞行器。经过长达20年的时间,在1997年的7月4日,“火星探路者”号终于成功地登上火星。

火星的轨道是显著的椭圆形。因此,在接受太阳照射的地方,近日点和远日点之间的温差将近30℃。这对火星的气候产生巨大的影响。

火星上的平均温度大约为-55℃,但却具有从冬天的-133℃到夏日白天的将近27℃的跨度。尽管火星比地球小得多,但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。

火星的自转周期几乎与地球一样长,它以与地球差不多同样的姿势绕太阳公转,有四季交替和变化的气候。

火星表面的最大特征,是具有固态表面地形。火星上面不乏一些壮观的地形,包括形成年代已久的环形山和形成不久的山谷、山脊、小山及平原。

在火星的南半球,有着与月球表面上相似的典型的环状高地;北半球大多由新近形成的低平的平原组成。这些平原的形成过程十分复杂,缘于南北边界上出现几千米的巨大的高度变化。

形成南北地势巨大差异以及边界地区高度剧变的原因还不得而知,有人推测这可能是由于火星外层物质增加的一瞬间产生的巨大作用力所形成的。最近,一些科学家开始怀疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。

如同水星和月球,火星也缺乏活跃的板块运动。没有迹象表明火星发生过能造成像地球般如此多褶皱山系的地壳平移活动。由于没有横向的移动,在地壳下的巨热地带相对于地面处于静止状态。再加之地面的轻微引力,造成了凸起的巨大火山。但是,人们却未发现火山最近有过活动的迹象。

火星上曾有过洪水,地面上也有一些小河道,许多地方曾受到明显的侵蚀。在过去,火星表面存在过干净的水,甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间,而且据估计距今也有大约40亿年了。

在火星的早期,它与地球十分相似。像地球一样,火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。可是,由于缺少地球的板块运动,火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中,从而无法产生意义重大的温室效应。因此,即使把火星拉到与地球距太阳同等距离的位置,火星表面的温度仍比地球上的温度低得多。

火星的两极永久地被固态二氧化碳覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的,是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。

在北部的夏天,二氧化碳完全升华,留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从来没有完全消失过,所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层。

出现这些现象的原因人们也不甚清楚,或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的,或许是在火星表面下较深处有水存在的缘故。

太阳系的小太阳——木星

就体积而言,木星是太阳系九大行星的老大。在夜空中,它的亮度属第三,仅次于月亮和金星。

从外部观望,木星云带绚烂多彩,呈现黄、红、白、黑等各种颜色,十分漂亮。除了五彩缤纷的云,木星上还有狂飙的风和白炽的闪电。

1979年,“旅行者”号探测器曾经在木星的白昼观测到了急速扩张的耀眼的云,有1000多米宽,近百千米高,直插苍穹,颇为壮观。

1979年,“伽利略”号探测器拍下了木星白昼一场特大风暴的珍贵图像,之后,又记录下了木星夜晚的强烈闪电信号。

另一个空间探测器“旅行者”号在此之前也观测到了木星夜晚的强烈闪电。

这些闪电的亮度是地球上闪电亮度的几百倍,最强烈的一次闪电释放出的光能相当于3000万盏100瓦的电灯在一秒钟内发出光亮的总和。

大家都知道,在地球上,每当有暴风和闪电,那十之八九会有暴雨。木星上不仅有暴风和闪电,而且其强度都远远大于地球上的暴风和闪电的强度。那么,木星上是否也有倾盆大雨呢?

据科学家们初步推测,木星上的闪电也与暴风雨有关,这与地球上是相似的。他们指出,从目前所获得的大量有关木星闪电的资料看,木星上可能存在水,因为水是产生闪电的基本因素。

木星上的暴风类似地球上的飓风。地球上的飓风从海洋吸取水汽,然后把它们带到大气层凝结成水珠,形成雨。但是现在的问题是,迄今为止还没有发现木星上有海洋存在。也许木星上存在着湿气,但不是以液体的形成存在的。那么,木星上的闪电究竟从何而来的呢?

目前尚无确切的答案。

人类对木星的观测还有很大局限性,比如,行星际探测器至今尚未在木星白昼发现闪电,也没有在木星夜晚发现云。不过,也不能就此得出白昼没有闪电,夜晚没有云的结论,因为白昼极亮,即使有闪电也难以发现,夜晚又太暗,即使有云也不易被察觉。

你知道冥王星惟一的一颗卫星吗

人们对惟一的东西都非常感兴趣,所以,天文学家对冥王星的惟一一颗卫星——冥卫一表现出了较大的兴趣。而且,通过这颗卫星,可以更好地探知冥王星本身的真相。

冥卫一的英文名称是“Charon”,是以神话中的人物命名的,他是专门将死者从冥河摆渡到冥界的。

虽然学术界以这个神秘人物来命名冥卫一,但冥卫一的发现者这样命名也是为了纪念他的妻子Charlene,其英语发音的第一音节是相同的。

冥卫一是在1978年被发现的。在此之前由于冥卫一与冥王星被模糊地看成一体,因此冥王星被认为比实际的要大许多。

在太阳系中,冥卫一与其主星冥王星的相对大小而言,它是“最大的”一颗卫星。冥卫一的半径约为冥王星的一半,因此有些人认为冥王星与冥卫一是一个双星系统,不是行星与卫星的关系。

冥王星与冥卫一的自转是同步的,这在太阳系中是独一无二的。它们俩始终保持以同一面相对,这使得在冥王星上看见的冥卫一的位相十分有趣。

冥卫一的组成成分还不知道,但其密度低,大约是每立方厘米2克,这表明它可能很像土星的冰质卫星。这颗独一无二的卫星的表面可能覆盖着冰水。

有人认为,冥卫一是经过一次巨大的撞击形成的,就好像形成月球那样。人们还认为冥卫一拥有一个值得注意的大气层。

令天文学家感到棘手的是,目前,他们无法知道冥王星与冥卫一存在什么样的地质特点与演化过程,他们还没有更为妥当的办法来确定冥卫一与冥王星的基本质量与密度。这些问题将在21世纪提上历程。

天王星是个高温的液体球吗

天王星是太阳系中离太阳第七远的行星,从直径来看,是太阳系中第三大行星。天王星的体积比海王星大,质量却比海王星小。天王星、海王星和冥王星是太阳系九大行星中的远日行星。

天王星乌拉诺斯是古希腊神话中的宇宙之神,是最早的、至高无上的神。他是该亚的儿子兼配偶,是农神土星、独眼巨人和泰坦(奥林匹斯山神的前辈)的父亲。

天王星是由威廉·赫歇耳于1781年3月13日发现的,是现代发现的第一颗行星。事实上,它曾经被观测到许多次,只不过当时被误认为是另一颗恒星而已。

只有一艘行星际探测器曾到过天王星,那是在1986年1月24日由“旅行者”2号完成的。大多数的行星总是围绕着几乎与黄道面垂直的轴线自转,可天王星的轴线却几乎平行于黄道面。在“旅行者”2号探测的那段时间里,天王星的南极几乎是接受太阳直射的。

这一奇特的事实表明,天王星两极地区所得到来自太阳的能量比其赤道地区所得到的要多。然而,天王星的赤道地区仍比两极地区热。这其中的原因还不为人知。

天王星基本上是由岩石和各种各样的冰组成的,仅含有15%的氢和一些氦。天王星和海王星在许多方面与木星和土星在去掉巨大液态金属氢外壳后的内核很相似。

天王星的大气层含有大约83%的氢、15%的氦和2%的甲烷。大气中有风暴云,但没有大气旋涡,看起来好像是个蓝色大球。高层大气的温度比较高,南极上空达1800℃,北极则达2400℃。

如其他所有的气态行星一样,天王星也有带状的云围绕着它快速飘动。但是这些云太微弱了,只能在“旅行者”2号经过加工的图片才可看出。

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