金星（太阳系八大行星之一）

▌简介

金星是太阳系中八大行星之一，按离太阳由近及远的次序，是第二颗，距离太阳0.725天文单位，是离地球最近的行星之一（火星有时候会更近），公转周期为224.7地球日，它没有天然的卫星。

金星夜空中亮度仅次于月球，在日出稍前或者日落稍后能达到亮度最大。它清晨出现在东方天空，被称为“启明”；傍晚处于天空的西侧，被称为“长庚”。金星是一颗与地球相似的类地行星，常被称为地球的姊妹星。其表面的平均温度高达735K（462°C），是太阳系中最热的行星。

金星被一层高反射、不透明的硫酸云覆盖着，阻挡了来自太空中，可能抵达表面的可见光。它在过去可能拥有海洋，并且外观与地球极为相似，但是随着失控的温室效应导致温度上升而全部蒸发掉了。水最有可能因为缺乏行星磁场而受到光致蜕变分解成氢和氧，而自由氢一直被太阳风大气逃逸，扫进星际空间。金星表面是干燥的荒漠景观，点缀着定期被火山刷新的岩石。2020年9月15日，科学家在金星大气层中侦测到磷化氢存在，这可能是地外生命存在的迹象。

▌中国神话

金星在中国古代称为太白，早上出现于东方时又叫启明、晓星、明星，傍晚出现于西方时也叫长庚、黄昏星。由于它非常明亮，最能引起富于想象力的中国古人的幻想，有关它的传说也特别多。

在中国本土宗教——道教中，太白金星是核心成员之一，论地位仅在三清（玉清元始天尊、上清灵宝天尊、太清道德天尊）之下。最初道教的太白金星神是位穿着黄色裙子，戴着鸡冠，演奏琵琶的女神，明朝以后形象变化为一位童颜鹤发的老神仙，经常奉玉皇大帝之命监察人间善恶，被称为西方巡使。在中国古典小说中，多次出现太白金星的传奇故事，可见他的人气之旺。在脍炙人口的《西游记》中，太白金星就是个多次和孙悟空打交道的好老头。

传说李白的出生不同寻常，乃是他的母亲梦见太白金星落入怀中而生，因此取名李白，字太白。长大后的李白也确有几分“仙气”，他漫游天下，学道学剑，好酒任侠，笑傲王侯。他的诗，想象力“欲上青天揽明月”，气势如“黄河之水天上来”，无人能及。李白在当朝就享有“诗仙”的美名，后来更被人们尊为“诗中之仙”。

▌西方神话

Venus是爱神、美神，同时又是执掌生育与航海的女神，这是她在罗马神话中的名字；在希腊神话里，她的名字是阿弗洛狄忒。在希腊与罗马神话中，金星是爱与美的化身——维纳斯女神。维纳斯（Venus）是罗马人对她的美称，意思是“绝美的画”，阿佛洛狄忒（Aphrodite）在希腊语种的意思是“上升的泡沫”，因为传说她是在海面上起的泡沫之中诞生的。维纳斯的美貌使得众女神羡慕不已，也让无数天神为之着迷，甚至连她的父亲宙斯也曾追求过她。但宙斯的求爱遭到拒绝后，十分气恼，便把她嫁给了瘸腿的匠神伏尔甘（希腊神话称为赫菲斯塔司）。不过维纳斯后来却爱上了战神马尔斯，并为他生下了几个儿女，其中包括小爱神丘比特。

▌公转

金星绕轴自转的方向与太阳系内大多数的行星是相反的。金星绕太阳公转周期为224.701天，半长径约为10850万千米。虽然所有的行星轨道都是椭圆的，但金星轨道的离心率小于0.01当金星的位置介于地球和太阳之间时，称为下合（内合），会比任何一颗行星更接近地球这时的平均距离是4100万千米，平均每584天发生一次下合。由于地球轨道和金星轨道的离心率都在减少，因此这两颗行星最接近的距离会逐渐增加。而在离心率较大的期间，金星与地球的距离可以接近至3820万千米。

▌自转

金星的自转周期是243天，是主要行星中自转最慢的。金星的恒星日比金星的一年还要长（243金星日相对于224.7地球日），但是金星的太阳日比恒星日为短，在金星表面的观测者每隔116.75天就会看见太阳出没一次，这意味着金星的一天比水星的一天（176地球日）短。太阳会从西边升起，然后在东边落下。金星在赤道的转速只有6.5千米/小时，而地球在赤道的转速大约是1600千米/小时。

如果从太阳的北极上空鸟瞰太阳系，所有的行星都是以反时针方向自转，但是金星是顺时针自转，金星的顺时针转是逆行的转动。当行星的自转被测量出来时，如何解释金星自转的缓慢和逆行，是科学家的一个难题。当他从太阳星云中形成时，金星的速度一定比原来更快，并且是与其他行星做同方向的自转，但计算显示在数十亿年的岁月中，作用在它浓厚的大气层上的潮汐效应会减缓它原来的转动速度，演变成当前的状况。

金星与地球平均584天的会合周期，几乎正好是5个金星的太阳日。金星逆向自转现象有可能是很久以前金星与其它小行星相撞而造成的，除了这种不寻常的逆行自转以外，金星还有一点不寻常。金星的自转周期和轨道是同步的，这么一来，当两颗行星距离最近时，金星总是以同一个面来面对地球（每5.001个金星日发生一次）。这可能是潮汐锁定（tidal locking）作用的结果–当两颗行星靠得足够近时，潮汐力就会影响金星自转。

▌金星凌日

由于水星、金星是位于地球绕日公转轨道以内的“地内行星”。因此，当金星运行到太阳和地球之间时，可以看到在太阳表面有一个小黑点慢慢穿过，这种天象称之为“金星凌日”。天文学中，往往把相隔时间最短的两次“金星凌日”现象分为一组。这种现象的出现规律通常是8年、121.5年，8年、105.5年，以此循环。据天文学家测算，这一组金星凌日的时间为2004年6月8日和2012年6月6日。这主要是由于金星围绕太阳运转13圈后，正好与围绕太阳运转8圈的地球再次互相靠近，并处于地球与太阳之间，这段时间相当于地球上的8年。公元17世纪，著名的英国天文学家哈雷曾经提出，金星凌日时，在地球上两个不同地点同时测定金星穿越太阳表面所需的时间，由此算出太阳的视差，可以得出准确的日地距离。可惜，哈雷本人活了86岁，从未遇上过“金星凌日”。在哈雷提出他的观测方法后，曾出现过4次金星凌日，每一次都受到科学家的极大重视。他们不远千里，奔赴最佳观测地点，从而取得了一些重大发现。1761年5月26日金星凌日时，俄罗斯天文学家罗蒙诺索夫，就一举发现了金星大气。19世纪，天文学家通过金星凌日搜集到大量数据，成功地测量出日地距离1.496亿千米（称为一个天文单位）。

人们用10倍以上倍率的望远镜即可清楚地看到金星的圆形轮廓，40～100倍率左右的望远镜观测效果最佳。虽然观测这次“金星凌日”难度不算很大，但天文专家提醒，在观看时，千万不能直接用肉眼、普通的望远镜或是照相机观测，而要戴上合适的滤光镜，同时观测时间也不能过长，以免被强烈的阳光灼伤眼睛。金星入凌和出凌时，细心的观察者可能会发现所谓的“黑滴”现象。实际上，当对着亮光将两个手指逐渐靠近，当很接近的时候，可以发现尽管手指还没有接触，就能够看到上下手指之间有阴影把它们联系了起来，像是手指间有水滴一样，这就是所谓的“黑滴”现象。在凌始内切和凌终内切时，即太阳边缘和内行星边缘互相靠得很近即将接触时，会发现有非常细的丝将两个边缘连接，这就是凌日时的黑滴现象。成因是大气层的视宁度、光的衍射以及望远镜“极限分辨率”的等多种作用造成的视轮边缘的模糊。除此之外，在入凌和出凌阶段，有时候金星视面边缘会镶上一丝极细的“晕环”或“光环”。这个“晕环”是由于金星大气层顶部反射、散射阳光形成的。使用目镜投影方式可看到它，但如果将望远镜加滤光片，则会更清楚。“晕环”大小的变化，环亮度是否均匀，是否能在太阳圆轮的背景下看到，这些都是很有意思的。

▌物理特性

金星是一颗类地行星，因为其质量与地球类似，有时也被人们叫做地球的“姐妹星”。也是太阳系中仅有的一颗没有磁场的行星。在八大行星中金星的轨道最接近圆形，偏心率最小，仅为0.006811。以地球为三角形的顶点之一，分别连结金星和太阳，就会发现这个角度非常小，即使在最大时也只有48.5°，这是因为金星的轨道处于地球轨道的内侧。因此，当看到金星的时候，不是在清晨便是在傍晚，并且分别处于天空的东侧和西侧。

▌内部结构

关于金星的内部结构，还没有直接的资料，从理论推算得出，金星的内部结构和地球相似，有一个半径约3100千米的铁-镍核，中间一层是主要由硅、氧、铁、镁等的化合物组成的“幔”，而外面一层是主要由硅化合物组成的很薄的“壳”。科学家推测金星的内部构造可能和地球相似，依地球的构造推测，金星地函主要成分以橄榄石及辉石为主的矽酸盐，以及一层矽酸盐为主的地壳，中心则是由铁镍合金所组成的核心。金星的平均密度为5.24g/cm3，次于地球与水星，为八大行星（冥王星已于2006年划归为矮行星，故称八大行星）中第三位的。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。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。

▌地质地貌

在金星表面的大平原上有两个主要的大陆状高地。北边的高地叫伊师塔地（Ishtar Terra），拥有金星最高的麦克斯韦山脉（大约比喜马拉雅山高出两千米），它是根据詹姆斯·克拉克·麦克斯韦命名的。麦克斯韦山脉（Maxwell Montes）包围了拉克西米高原（Lakshmi Planum）。伊师塔地大约有澳大利亚那么大。南半球有更大的阿芙罗狄蒂地（Aphrodite Terra），面积与南美洲相当。这些高地之间有许多广阔的低地，包括有爱塔兰塔平原低地（Atalanta Planitia）、格纳维尔平原低地（Guinevere Planitia）以及拉卫尼亚平原低地（Lavinia Planitia）。除麦克斯韦山脉外，所有的金星地貌均以现实中或神话中女性命名。由于金星浓厚的大气让流星等天体在到达金星表面之前减速，所以金星上的陨石坑都不超过3.2千米。

大约90%的金星表面是由不久之前才固化的玄武岩熔岩形成，当然也有极少量的陨石坑，金星的内部可能与地球是相似的：半径约3000千米的地核和由熔岩构成的地幔组成了金星的绝大部分。来自麦哲伦（Magellan）号的最近的数据表明金星的地壳比起原来所认为的更厚也更坚固。可以据此推测金星没有像地球那样的可移动的板块构造，但是却有大量的有规律的火山喷发遍布金星表面。金星上最古老的特征仅有8亿年历史，大多数地区都很年轻（但也有数亿年的时间）。那时广泛存在的山火擦洗了早期的表面，包括几个金星早期形成的大的环形山口金星的火山在隔离的地质热点依旧活跃。

金星本身的磁场与太阳系的其它行星相比是非常弱的。这可能是因为金星的自转不够快，其地核的液态铁因切割磁感线而产生的磁场较弱造成的。这样一来，太阳风就可以毫无缓冲地撞击金星上层大气。最早的时候，人们认为金星和地球的水在量上相当，然而，太阳风攻击已经让金星上层大气水蒸气分解为氢和氧。氢原子因为质量小逃逸到了太空。金星上氘（氢的一种同位素，质量较大，逃逸得较慢）的比例似乎支持这种理论。而氧元素则与地壳中物质化合，因而在大气中没有氧气。金星表面十分干旱，所以金星上岩石要比地球上的更坚硬，从而形成了更陡峭的山脉、悬崖峭壁和其它地貌。一条从南向北穿过赤道的长达1200千米的大峡谷，是八大行星中最大的峡谷。

另外，根据探测器探测，发现金星岩浆里含有水。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。地球如果再离太阳近一些的话也会有相同的命运。

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。

▌大气

金星的天空是橙黄色的。金星上也有雷电，曾经记录到的最大一次闪电持续了15分钟。金星的大气主要由二氧化碳组成，并含有少量的氮气。金星的大气压强非常大，为地球的92倍，相当于地球海洋中1千米深度时的压强。大量二氧化碳的存在使得温室效应在金星上大规模地进行着。如果没有这样的温室效应温度会下降400℃。在近赤道的低地，金星的表面极限温度可高达500℃。这使得金星的表面温度甚至高于水星虽然它离太阳的距离要比水星大的两倍，并且得到的阳光只有水星的四分之一（高空的光照强度为2613.9W/m2，表面为1071.1W/m2）。尽管金星的自转很慢（金星的“一天”比金星的“一年”还要长，赤道地带的旋转速度只有每小时6.5千米），但是由于热惯性和浓密大气的对流，昼夜温差并不大。大气上层的风只要4天就能绕金星一周来均匀的传递热量。

金星浓厚的云层把大部分阳光都反射回了太空，所以金星表面接受到的太阳光比较少，大部分阳光都不能直接到达金星表面。金星热辐射反射率大约是60%，可见光反射率就更大。虽然金星比地球离太阳的距离要近，它表面所得光照却比地球少。如果没有温室效应作用，金星表面温度就会和地球很接近。人们常常会想当然的认为金星的浓密云层能够吸收更多的热量，事实证明这是非常荒谬的。与此正相反，如果没有这些云层，温度会更高。大气中二氧化碳的大量存在所造成的温室效应才是吸收更多热量的真正原因。2004年金星凌日在云层顶端金星有着每小时350千米的大风，而在表面却是风平浪静，每小时不会超过数千米。然而，考虑到大气的浓密程度，就算是非常缓慢的风也会具有巨大的力量来克服前进的阻力。金星的云层主要是由二氧化硫和硫酸组成，完全覆盖整个金星表面。这让地球上的观测者难以透过这层屏障来观测金星表面。这些云层顶端的温度大约为-45℃。美国航空及太空总署给出的数据表明，金星表面的温度是464℃。云层顶端的温度是金星上最低的，而表面温度却从不低于400℃。

金星表面的温度很高，是因为金星上强烈的温室效应，温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应。金星上的温室效应强得令人瞠目结舌，原因在于金星的大气密度是地球大气的100倍，且大气97%以上是“保温气体”——二氧化碳；同时，金星大气中还有一层厚达20～30千米的由浓硫酸组成的浓云。二氧化碳和浓云只许太阳光通过，却不让热量透过云层散发到宇宙空间。被封闭起来的太阳辐射使金星表面变得越来越热。温室效应使金星表面温度高达465至485℃，且基本上没有地区、季节、昼夜的差别。它还造成金星上的气压很高，约为地球的90倍。浓厚的金星云层使金星上的白昼朦胧不清，天空是橙黄色的。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。十分有趣的是，金星上空会像地球上空一样，出现闪电和雷暴。

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，使金星表面温度高达400度，超过了740开（足以使铅条熔化）。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。

金星大气层主要为二氧化碳，占约96%，以及氮3%。在高度50至70千米的上空，悬浮着浓密的厚云，把大气分割为上下两层。云为浓硫酸液滴组成，其中还掺杂着硫粒子，所以呈现黄色。在气候良好的地球上，应该很难想像在太阳系中竟然有这样疯狂的世界。

金星接近地表大气时速较为缓慢，只有每小时数千米，但上层时速却可达数百千米，金星自转速度如此的缓慢243个地球日才转一圈，但却有如此快速转动的上层大气，仍是个令人不解的谜团。在照片中观察到金星表面的云层呈现倒V型的形状，这种云系统称为带状风系统。这种带状风的其实是太阳照射所造成的对流。

当地球或金星云层形成时，太阳贮存在空气中的能量可以在非常强大的放电中被释放出来。随着云粒子发生碰撞，电荷从大粒子转移到小粒子，大粒子下降，小粒子上升。电荷的分离导致了雷击。这对行星大气层是个很重要的过程，因为它使大气层一小部分的温度和压力提升到一个很高的值，使分子可以形成，而在标准大气的温度和压力下，这本来是不会出现的。因此，有些科学家据之推测，闪电可能有助于地球上生命的出现。

为了分析金星闪电，研究团队过去3.5个（地球）年以来，每天使用“金星快车号”收集低空数据近10分钟，借由比较两个行星电磁波生成的异同而发现，金星上的磁信号比较强，但是将磁信号转换为能量流通量后，闪电强度很类似日间的闪电似乎比夜间普遍，而在太阳光穿透入金星大气层中最强的较低纬度地区，闪电发生频率则更高。