科学家们无法进行测量是有原因的。
天文学家长期以来一直在努力确定金星上的一天能持续多久,但新的研究表明,困难不是来自有缺陷的测量,而是来自金星本身自转的真实变化。
在一项新的研究中,科学家们在十多年的时间里利用一个巨大的雷达系统来反射我们邻近星球的光波。由此,研究人员能够测量出金星地轴倾斜程度,它的核心有多大,以及它完成一个完整的旋转需要多长时间。
“金星是我们的姐妹行星,但这些基本属性仍然未知”,加州大学洛杉矶分校的行星科学家,这项新研究的主要作者Jean-Luc Margot在一份声明中说道。
为了解开这些无尽的谜团,Margot和他的同事们借助于两个强大的雷达设备:美国国家航空航天局(NASA)位于加利福尼亚的戈德斯通(Goldstone)天线和西弗吉尼亚州绿堤天文台(Green Bank Observatory)的大型主天线。
在2006年至2020年期间,该团队使用该雷达系统将一束光线从戈德斯通反射到金星。研究人员随后研究了返回地球上两个地点的信号,比较了每个地点接收到回声的时间差,间隔约20秒。
声明中,Margot将这项技术比作向一个球面镜照射光线,“我们把金星看成是一个巨大的迪斯科球,用一个能量极大的手电筒去照射它,这种亮度大约是一般手电筒的100,000倍。通过分析迪斯科球的反射,我们能够推断这个球体的旋转特征”。
研究人员用这个系统一共观察了金星121次。这种技术要求极为苛刻,保证所有的设备都处于完美的状态,所有的尝试中研究人员仅21次获得了有用的数据。
Margot说到“要使一切在短短30秒时间内运行是一种挑战,大多数我们能获得一些数据,但是想要获得所有需要的数据是很罕见的”。
但是通过分析观察到的现象,科学家能够精准计算金星自转的倾斜角度(2.6392°,远小于地球倾角23°)。同时,科学家也分析测出金星核大小约为4350英里(7000公里),大约为金星直径的58%,但是科学家强调计算结果是不确定的。
但是,科学家能够十分准确地计算金星一天的时间,并且计算结果解释了为什么以往数据不匹配的问题。研究人员准确地认为金星上一天的时间平均为243.0226个地球日。但是,从一个金星日到另一个金星日,金星完成一次完整的自转时间差最多能达到20分钟。
Margot说:“这或许解释了为什么之前的测试并不一致的现象”。
研究人员认为这种差异是由金星快速移动且浓厚的大气层引起的。地球的大气层会影响地球的自转,但相对于金星来说,地球云层中物质更少,一天的时间差仅为毫秒级别。金星上浓密的大气层只需四天的时间使缓慢转动的金星转起来,科学家还并不理解这种现象,但这确实会影响行星的自转。
但是如果我们想向金星发射更多的航天器,我们需要进行清除的工作,否则航天器的着陆点将会偏离科学家预计点的19英里(30公里)远。
Margot说:“如果没有这些测量,我们完全就是在盲目地飞行”。
相关研究4月29发表于Nature Astronomy期刊上。
相关知识
金星是离太阳第二近的行星。它以罗马神话中爱与美的女神命名。作为夜空中除月亮外最亮的自然物体,金星会产生相位变化(类似月相)并且在特殊情况下在白天肉眼可见。金星轨道在地球轨道之内,所以从来不会出现在离太阳较远的位置,要么于黄昏后的西方落下,要么于破晓前的东方升起。金星的一年相当于224.7个地球日。金星自转一周需243个地球日,比太阳系中所有其他行星自转周期都长,且其自转方向与除了天王星的其他所有行星都相反(这意味着太阳在金星上是西升东落的)。金星没有卫星,在太阳系行星中仅有金星和水星有此特点。
金星是一颗类地行星,由于其大小、质量、与太阳距离及主要成分构成均与地球类似,因此有时也被称为地球的姊妹星。但它在其他方面与地球有着本质上的不同。金星有着四颗类地行星中最浓密的大气,其中超过96%的气体为二氧化碳。金星地表大气压为地球海平面大气压的92倍,大约相当于地球900米(3000英尺)深的海底压力。
尽管水星离太阳更近,金星表面温度却是太阳系所有行星中最高的,平均温度为737开(464摄氏度;867华氏度)。金星表面被不透明且高反光的硫酸云层所覆盖,因此无法从可见光段对其表面进行观测。它在过去可能有过海洋,但是可能由于温室效应导致的温度升高最终蒸发殆尽。金星上的水可能被光离解,产生的自由氢原子由于行星磁场太弱导致被太阳风吹散至太阳系空间中。
BY:Meghan Bartels
FY:Astronomical volunteer team
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自:https://www.space.com/venus-day-length-changing-radar-measurements
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