正文 第二章 太空中的太陽係(2 / 3)

而在1962年前,人們主為水星的自轉一周與公轉一周的是相同的時間,從而麵對太陽的那一麵是恒定不變。這與月球總是以相同的半麵朝向地球很相似。但在1965年,通過多普勒雷達的觀察發現這種理論是錯誤的。現在我們已得知水星在公轉二周的同時自轉三周,水星是太陽係中目前唯一一個已知的公轉周期與自轉周期共動比率不是1:1的天體。在之前我們曾說,水星的軌道極度偏離正圓,使得水星觀察者看到了非常奇特的景象,處於某些經度的觀察者會看到當太陽升起後,隨著它朝向天頂緩慢移動,將逐漸明顯地增大尺寸。太陽將在天頂停頓下來,經過短暫的倒退過程,再次停頓,然後繼續它通往地平線的旅程,同時明顯地縮小。在此期間,星星們將以三倍快的速度劃過蒼空。在水星表麵另一些地點的觀察者將看到不同的但一樣是異乎尋常的天體運動。水星上的溫差是整個太陽係中最大的,溫度變化的範圍為90開到700開。相比之下,金星的溫度略高些,但更為穩定。

水星在很多方麵都與月球相似。它的表麵有許多隕石坑而且十分古老,它也沒有板塊運動。另一方麵,水星的密度比月球大得多,(水星5.43克/立方厘米;月球3.34克/立方厘米)。水星是太陽係中僅次於地球,密度第二大的天體。事實上地球的密度高部分源於萬有引力的壓縮;若非如此,水星的密度將大於地球,這表明水星的鐵質核心比地球的相對要大些,很有可能構成了行星的大部分。因此,相對而言,水星僅有一圈薄薄的矽酸鹽地幔和地殼。巨大的鐵質核心半徑為1800到1900千米,是水星內部的支配者。而矽酸鹽外殼僅有500到600千米厚,至少有一部分核心大概成熔融狀。事實上水星的大氣很稀薄(幾乎不存在),由太陽風帶來的被破壞的原子構成。水星溫度如此之高,使得這些原子迅速地散逸至太空中。與大氣相對穩定的地球金星相比,水星的大氣更換就顯得有較為頻繁了。

水星的表麵經常會預見現巨大的急斜麵,有些高達三千米高。還有一些橫處於環形山的外環處,而另一些急斜麵的麵貌表明他們是受壓縮而形成的。據估計,水星表麵收縮了大約0.1%(或在星球半徑上遞減了大約1千米)。水星上最大的地貌特征之一是Caloris盆地,直徑約為1300千米,人們認為它與月球上最大的盆地Maria相似。如同月球的盆地,Caloris盆地很有可能形成於太陽係早期的大碰撞中,那次碰撞大概同時造成了星球另一麵正對盆地處奇特的地形。除了布滿隕石坑的地形,水星也有相對平坦的平原,有些也許是古代火山運動的結果,但另一些大概是隕石所形成的噴出物沉積的結果。令人驚訝的是,水星北極點的雷達掃描(一處未被水手10號勘測的區域)顯示出在一些隕石坑的被完好保護的隱蔽處存在冰的跡象。水星有一個小型磁場,磁場強度約為地球的1%。在水星上至今未發現衛星,至今天為止,人造衛星離水星最近的隻有美國的“水手10號”,但也不能探測到水星的全貌。其實,通過雙向望遠鏡肉眼就能直接看到水星,但它靠太陽太近,在曙暮光下中是難以看到的。

5.火星——最像地球的行星

火星

火星與太陽的距離為第4近,是太陽係中第7大行星。火星離太陽為227940000千米(1.52天文單位)。按離太陽由近而遠的次序計為第四顆,比地球小,公轉周期約687天,自轉周期約24小時37分。火星被稱為戰神,這或許是由於它鮮紅的顏色而得來的,所以火星有時被稱為“紅色行星”。(在希臘人之前,古羅馬人曾把火星作為農耕之神來供奉。而好侵略擴張的希臘人卻把火星作為戰爭的象征)而月份三月的名字也是得自於火星。戰神瑪爾斯及火星符號火星古稱熒惑,這是由於火星呈紅色,熒光像火,在五行中象征著火,它的亮度常有變化;而且在天空中運動,有時從西向東,有時又從東向西,情況複雜,令人迷惑,所以我國古代叫它“熒惑”,有“熒熒火光,離離亂惑。”之意。

火星在史前時代就為人所知,人們認為他是太陽係中除地球之外人類最的住所。它也受到科幻小說家們的喜愛,但可惜的是那條著名的被羅威爾“看見”的“運河”以及其他一些什麼的,都隻是如《火星公主》中的Barsoomian公主們一樣是虛構的。第一次對火星的探測是在1965年由水手4號飛行器而進行的。人們接連又作了幾次嚐試,包括1976年的兩艘海盜號飛行器。此後,在1997年7月4日,火星探路者成功登上了火星,期間經曆了20年之久的間隙。

火星的軌道為橢圓形,所以,它在接受太陽照射的地方,近日點和遠日點之間的溫差將近160攝氏度,這對火星的氣候產生巨大的影響。火星上的平均溫度大約為218K(開爾文,溫度單位,即從絕對零度-273.16℃開始的攝氏度)(-55℃,-67℉),但卻具有從冬天的140K(-133℃,-207℉)到夏日白天的將近300K(27℃,80℉)的跨度。盡管火星比地球小得多,但它的表麵積卻相當於地球表麵的陸地麵積。除地球外,火星是具有最多各種有趣地形的固態表麵行星。它的地形尤為壯觀:

奧林匹斯山脈:它在地表上的高度有24千米(78000英尺),是太陽係中最大的山脈。它的基座直徑超過500千米,並由一座高達6千米(20000英尺)的懸崖環繞著。

塔西斯地區:火星表麵的一個巨大凸起,有大約4000千米寬,10千米高;火星上的水手穀是深2至7千米,長為4000千米的峽穀群。

海拉斯平原:處於火星的南半球,6000多米深,直徑為2000千米的衝擊環形山。

火星的表麵還有很多年代已久環形山,當然也有一些形成不久的山穀、山脊、小山及平原。在火星的南半球,有著與月球上相似的曲形的環狀高地。相反的,它的北半球大多由新近形成的低平的平原組成。這些平原的形成過程十分複雜。南北邊界上出現幾千米的巨大高度變化。形成南北地勢巨大差異以及邊界地區高度劇變的原因還不太清楚,有人推測這是由於火星外層物增加的一瞬間產生的巨大作用力所形成的。最近,一些科學家開始懷疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。這個疑點將由“火星全球勘測員”來解決。

火星的內部情況是先進分子表麵情況的資料和大量數據來推斷的。一般認為它的核心是半徑為1700千米的高密度物質組成;外包一層熔岩,它比地球的地幔更稠些;最外層是一層薄薄的外殼。相對於其他固態行星而言,火星的密度較低,這表明,火星核中的鐵(鎂和硫化鐵)可能含帶較多的硫。另外它與水星和月球似,缺乏活躍的板塊運動。沒有跡象表明火星發生過能造成像地球般如此多褶皺山係的地殼平移活動。由於沒有橫向的移動,在地殼下的巨熱地帶相對於地麵處於靜止狀態。再加之地麵的輕微應力,造成了塔西斯凸起和巨大的火山。但是,人們卻未發現火山最近有過活動的跡象。雖然,火星可能曾發生過很多火山運動,但它看起來就是從來沒有任何板塊運動。

另外,火星上也有過洪水,地麵上也有一些小河道,由此十分清楚地為我們證明了火星也有很多地方受到過侵蝕。在過去,火星表麵存在過幹淨的水,甚至可能有過大湖和海洋。但是,由於火星引力小,水蒸成氣體,這些東西隻存在很短的時間,而且據估計距今也有大約四十億年了。在火星的早期,它與地球十分相似。像地球一樣,火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉化為含碳的岩石。但由於缺少地球的板塊運動,火星無法使二氧化碳再次循環到它的大氣中,從而無法產生意義重大的溫室效應。所以,就算把它拉到與地球距太陽同等距離的位置,它表麵的溫度還是比地球冷得多。

火星上的大氣非常稀薄,它的組成主要是由餘留下的二氧化碳(95.3%)加上氮氣(2.7%)、氬氣(1.6%)和微量的氧氣(0.15%)和水汽(0.03%)而形成的。火星表麵的平均大氣壓強僅為大約7毫巴(比地球上的1%還小),但它隨著高度的變化而變化,在盆地的最深處可高達9毫巴,而在奧林匹斯山脈的頂端卻隻有1毫巴。但是它也足以支持偶爾整月席卷整顆行星的颶風和大風暴。火星那層薄薄的大氣層雖然也能製造溫室效應,但那些僅能提高其表麵5℃的溫度,比我們所知道的金星和地球要少得多。

火星的兩極永久地被固態二氧化碳(幹冰)所覆蓋。這個冰罩的結構是層疊式的,它是由冰層與變化著的二氧化碳層輪流疊加而成。在北部的夏天,二氧化碳完全升華,留下剩餘的冰水層。由於南部的二氧化碳從沒有完全消失過,所以我們無法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層。這種現象的原因還不知道,但或許是由於火星赤道麵與其運行軌道之間的夾角的長期變化引起氣候的變化造成的。或許在火星表麵下較深處也有水存在。這種因季節變化而產生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25%左右(由海盜號測量出)。但是最近通過哈勃望遠鏡的觀察卻表明海盜號當時勘測時的環境並非是典型的情況。火星的大氣現在似乎比海盜號勘測出的更冷、更幹了。人們曾嚐試著用海盜號去做實驗來決定火星上是否有生命的存在,最終結果是否定的。

在1996年8月6日,戴維·朱開等人宣稱,在火星的隕石中首次發現有有機物的構成。那作者甚至說這種構成加上一些其他從隕石中得到的礦物,可以成為火星古微生物的證明。即使如此驚人的結論,也沒使外星人存在這一結論成立。

火星“全球勘測員”在進入為星軌道的時候意外發現了火星的熱帶地區有很大一片引力微弱的地方。它們可能是早期外殼消失時遺留下來的。這或許對研究火星的內部結構、過去的氣壓情況,甚至是古生命存在的可能都十分有用。在夜空中,用肉眼很容易看見火星。由於它離地球十分近,所以顯得很明亮。火星的表麵呈鏽紅色,是科學家們從火星的土壤裏得知的。火星曾經經曆過水災,可能就是因為這場洪水,而導致火星上的高級生命滅亡。所以在火星上遺留下一些低智能的生物,並沒有高智能的生物。也就說,外星人是不存在的。

6.土星——太陽係最美麗神秘的行星

土星

在太陽係的行星中,土星是最美麗的行星,它的光環最惹人注目。土星光環使土星看上去就像戴著一頂漂亮的大草帽。據觀測表明,土星光環物質的構成是碎冰塊、岩石塊、塵埃、顆粒等,它們排成圓圈,繞著土星旋轉。土星符號及克洛諾斯土星運動遲緩,人們便將它看作掌握時間和命運的象征。羅馬神話中稱之為第二代天神克洛諾斯,它是在推翻父親之後登上天神寶座的。無論東方還是西方,都把土星與人類密切相關的農業聯係在一起,於在天文學裏,土星的符號就是一把大鐮刀。

在人們發現天王星之間,認為土星是離太陽最遠的行星。土星被一條美麗的光環圍繞著,用望遠鏡就能看地很清楚。在土星還有較多的衛星,到1978年為止,已發現並證實的有10個,以後又陸續有人提出新的發現。土星的很多方麵與木星相似,比如它與木星同屬於巨行星,它的體積是地球的745倍,質量是地球的95.18倍。在太陽係八大行星中,土星的大小和質量僅次於木星,占第二位。它與木星一樣有著色彩斑斕的雲帶,也有較多衛星拱衛。

土星自轉的速度的也很快,因此呈扁球形,它赤道半徑約為60,000公裏。土星的平均密度隻有0.70克/立方厘米,是八大行星中密度最小的。如果把它放在水中,它會浮在水麵上。土星的大半徑和低密度使其表麵的重力加速度和地球表麵相近。土星在衝日時的亮度可與天空中最亮的恒星相比,那是因為它光環的平麵與土星軌道麵不重合,而且光環平麵在繞日運動中方向保持不變,所以從地球上看,光環的麵積很不固定,從而使土星的亮度也發生變化。當土星光環有最大視麵積時,土星顯得亮一些;當視線正好與光環平麵重合時,光環便呈現為一條直線,土星就顯得暗些。土星光環的重合與不重合之間的亮度相差大約3倍。

土星的轉產為橢圓形,它的公轉的軌道半徑為14億公裏,它的遠日點和近日點相差約1.5億公裏。土星繞太陽公轉的平均速度約為每秒9.64公裏,公轉一周約29.5年。土星也有四季,隻是每一季的時間要長達7年多,因為離太陽遙遠,即使是夏季也是極其寒冷。土星自轉很快,但不同緯度自轉的速度卻不一樣,這種差別比木星還大。赤道上自轉周期是10小時14分,緯度60度處則變成10小時40分。也就是說,土星的一天為10小時候零14分。

土星的大氣中飄浮著稠密的氨晶體所組成的雲,土星的大氣主要以氫、氦為主,並含有甲烷和其他氣體。從望遠鏡中看去,這些雲像木星的雲一樣形成相互平行的條紋,但不如木星雲帶鮮豔,隻是比木星雲帶規則得多。土星雲帶以金黃色為主,其餘是橘黃色、淡黃色等。土星的表麵同木星一樣,也是流體的。它赤道附近的氣流與自轉方向相同,速度可達每秒500米,比木星上的風力要大得多。土星極地附近呈綠色,是整個表麵最暗的區域。根據紅外觀測得知,雲頂溫度為-170℃,比木星低50℃。土星表麵的溫度約為-140℃。土星表麵有時會出現白斑,最著名的白斑是在1933年8月發現的,它出現在赤道區,呈蛋形,長度達到土星直徑的1/5,之後這個白斑還在不停的廣大,幾乎蔓延了土星的表麵。