天文學家破解了金星一天真正有多長的謎團


金星是一個謎,雖然它是地球的鄰居,但因為有一片不透明的雲層遮蓋,而且受到酸雨侵蝕,表面溫度高到可以將鉛液化的惡劣地形。

美國加州大學洛杉磯分校的地球、行星和太空科學教授尚-陸·馬戈(Jean-Luc Margot)領導的研究團隊,新的觀測揭開了金星最基本特性的面紗。在過去的十五年,通過反複從地球表面彈回雷達波,確定金星上一天的精確長度,自轉軸的傾斜度和它的核心大小。

地球和金星有很多共同點:兩顆岩石行星的大小、質量和密度都幾乎相同。然而,它們沿著截然不同的道路發展。金星一天中有幾多少小時這些基本知識,為理解我們的鄰居不同歷史提供了重要的數據。

金星旋轉和方向變化揭露了它的質量是如何散佈。反過來說,對它的內部結構了解也有助於洞悉這顆行星是如何形成,它的火山歷史以及時間如何改變地表。另外,如果沒有有關行星運行方式的精確數據,任何未來的登陸嘗試都可能會偏離達三十公里。

新的雷達測量結果顯示,金星的平均一天是243.0226地球日,大約是地球年的三分之二。更重要的是,金星的旋轉速度總是在變化:每一次測量的值會比以前的值大一點或小一點。該小組根據每個單獨的測量值估算一天的時間,他們觀察至少有二十分鐘的差異。馬戈表示,這種現象可以解釋為什麼以前的估計總是不一致。

金星的稠密大氣層很可能是造成這種變化的原因。當它環繞金星運轉時,它與堅固的地面交換很多動量(momentum),從而加速和減慢了金星的自轉。這種情況也發生在地球上,但是交換每天僅增加或減少一毫秒;對金星而言,影響要大得多,因為金雖大氣層的質量大約是地球的九十三倍,因此它具有更大的交換動量。

加州大學洛杉磯分校領導的研究團隊還表示,金星向一側傾斜了2.6392度(地球傾斜了約23度),比以前的估算精度提高十倍。重複進行的雷達測量進一步揭露金星極度緩慢的自轉軸方向會發生變化,就像小孩子頭髪頂部的轉一樣。在地球上,這種歲差(precession)大約需要二萬六千年才能循環一次。金星需要更長的時間:大約二萬九千年。

通過對金星旋轉的這些精確測量,研究小組計算出該行星的核心直徑約三千五百公里,與地球核心大小差不多,儘管他們尚不能推斷出它是液體還是固體。

【圖:美國太空總署;文:節譯自美國加州大學洛杉磯分校2021年4月29日新聞公佈】研究全文刊登在2021年4月29日出版的《自然-天文學》期刊

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