阿西莫夫最新科学指南·太阳系

　　　　　　　　[美]I. 阿西莫夫　著　　朱　岚　译

金星和水星

　　在环绕太阳的行星中，有两个比地球更靠近太阳，它们就是
金星和水星。地球至太阳的平均距离是1.5×l08公里，金星是1.08
×l08公里，而水星是0.58×l08公里。
　　因此我们总是在太阳的附近看到金星和水星。从地球上看，
金星离太阳不会超过47°，而水星离大阳永远不会超过28°。当
金星或水星在太阳东边的时候，在傍晚日落后就出现在西方的天
空，并在不久之后也落入地平线，因此被称为昏星。
　　当金星或水星位于其轨道的另一边，也就是在太阳西边的时
候，则出现于黎明前的东方，而在太阳升起后即消失在太阳的光
辉中，因而被称为晨星。
　　起初，人们似乎自然而然地认为，两颗昏星和两颗晨星是四
颗不同的星。但是，从观察中逐渐发现，当其中一颗昏星出现在
天空时，相对的那颗晨星从不出现；反之亦然。人们开始觉得似
乎只有两颗行星，每一颗都穿梭般地在太阳的两边来回移动，轮
流扮演昏星和晨星的角色。第一位发表这个想法的是公元前６世
纪的希腊人毕达哥拉斯，而他的这个想法可能是从巴比伦人那里
学来的。


图：金星在天空中的运动轨迹（点击放大图片）

　　在这两颗行星中，观察金星比观察水星要容易得多。首先是
它离地球比较近。当地球和金星在太阳的同一侧的时候，它们的
距离可以近到只有4023万公里（2500万英里），因此金星到地球
的距离仅是月球的100倍左右。 除了月球之外，没有一个大的天
体比金星更接近我们。当水星和地球位于太阳同一侧时，两者之
间的平均距离是9200万公里（5700万英里）。
　　金星不仅比较靠近地球（至少，当两者在太阳的同一侧时），
而且也是一个比较大的天体，能够接受比较多的阳光。金星的直
径有12100公里，而水星只有4880公里。 此外，金星有云，可以
比水星反射更多的阳光；水星则没有大气，只能像月球一样以光
秃的岩石来反射光。
　　结果金星的最大亮度是－4.22星等，这个亮度是天空中最亮
的恒星——天狼星的12.6倍，除了太阳和月亮之外，的确是天上
最亮的天体了。金星是如此之亮，在没有月亮的黑夜里，它能够
投射出可以觉察到的阴影。水星的亮度只有－1．2星等，和天狼
星差不多，但仍然只有金星最亮时的1/17。
　　因为水星离太阳很近，所以只有在天空尚有暮光或黎明的时
候在地平线附近才能看到。因此，尽管它很亮，还是很难观察到。
人们常说，哥白尼本人从未看见过水星。


图：水星伴月（点击放大图片）

　　金星和水星总是在太阳附近被发现，而且从太阳的一边到另
一边来回移动；这些事实自然地会使一些人猜想，这两颗行星绕
太阳而不是绕地球运转。这个想法是由希腊天文学家赫拉克利德
斯在公元前350年首先提出的， 但没有被人们接受，直到19个世
纪以后，哥白尼再度提出这个构想，不仅水星和金星，而且所有
的行星都绕太阳运行。
　　如果哥白尼是正确的，如果金星是一个不透光的天体，只是
像月球那样靠反射太阳光而发亮的话，那么，从地球上观察，金
星应该和月亮一样有位相。1610年12月11日，伽利略从他的望远
镜中观察金星，看到它的球面只有部分发亮。他不时地观察它，
发现的确有和月亮一样的位相变化。这对以地球为中心的行星系
统是最后的致命一击，因为这个系统无法解释实际观察到的金星
的位相变化。最后天文学家也观察到了水星的位相变化。

测量金星和水星

　　金星和水星都很难用望远镜进行观察。由于水星离太阳那么
近，体积那么小，离地球又那么遥远，所以很难辨认出它表面上
的标志。然而意大利天文学家斯基帕雷利却一直在仔细地研究那
些标志。根据那些标志随时间变化的方式，1889年他宣称，水星
以88天的周期绕它的轴自转。
　　这个说法似乎有道理，因为水星绕太阳公转的周期也是88天。
水星离太阳很近，足以被太阳的引力锁定，如同月球被地球锁定
一样，使水星自转和公转的周期相同。
　　虽然金星比较大，而且离地球比较近，但是它更难观察，因
为它永久地被一层厚而不散的云层所遮掩，呈现给所有观察家的
是一片没有特征的白茫茫的景象。没有人知道它的自转周期，虽
然有些人认为，金星可能也被太阳的引力锁定，所以自转周期和
公转周期相同，都是224.7天。
　　由于运用雷达技术的发展，使这种状况有了改变。我们可以
对物体发射微波束，然后再来测定被物体反射回来的微波束。在
第二次世界大战期间，雷达被用来侦察飞机，而天体也能反射微
波束。
　　举例来说，1946年，匈牙利科学家巴伊向月球发射的微波束
被反射回来，他收到了回波。
　　然而月球是一个比较容易达到的目标。1961年，三个不同的
美国小组、一个英国小组和一个苏联小组，都成功地发射微波束
到金星并收到回波。当时人们已经确知，这些波束以光速行进。
从波束往返金星所用的时间，可以计算出金星的距离，这比到当
时为止任何方式的测量都要准确。利用这种测量方式，太阳系中
所有其他的距离都可以重新计算，因为当时这些行星的相对位置
已经非常清楚。
　　此外，所有的天体只要不真正是（实际上没有任何天体是）
绝对零度，就会持续地发射微波束，而根据波束的波长展开度便
可以计算出发射天体的温度。
　　1962年，科学家探测到由水星的黑暗面（即未被太阳照射的
那一部分）发射出来的微波。如果水星的自转周期真是88天，那
么这个行星有一面会始终朝着太阳，因而会非常地热，而另一面
则会永远背着太阳，因而非常地冷。然而，从它发射的微波的性
质来看，水星黑暗面的温度比人们预想的高很多，因此，它必然
在某些时候得到阳光。
　　当一束微波从一个旋转的天体上反射回来时，由于天体表面
的运动，这一波束在反射中发生某些变化，而这种变化的性质使
我们可以计算出运动表面的速度。1965年，从事微波束反射工作
的两位美国电气工程师戴斯和佩滕吉尔发现，水星表面的转动比
预想的要快：水星以59天的周期自转，所以水星表面的每一个部
分都会在某些时候曝露于阳光之下。
　　精确的自转周期被证实是58.65天， 正好是公转周期88天的
2/3。这也表明它的确己被太阳的引力锁定，虽然比自转和公转周
期相等的最终情况还差一点儿。