第六节 一颗最亮的行星——金星
伍岳明 曹明富合著 谨以此书献给2005——世界物理年！
在夜色的帷幕上，有如晶莹剔透的宝石闪闪发光，一颗全天候最明亮的金星发出白色耀眼的光芒。我国古代用“启明”、“长庚”、“太白”、“明星”称呼它；罗马人把爱神与美神的名字——维纳斯赋予了金星。
进入20世纪
60年代之后，前苏联和美国先后向金星发射了30多个行星探测器，飞驶金星近旁，对其进行探测，有的还进行着陆探测从而揭开了神秘的“美神”的云层“面纱”，使人们认识到金星气候奇热、干燥、大气压强极大，表面地形复杂、无水，是一个生命无法存活的世界，它不是人间天堂，而是闷热的“地狱之乡”。
金星上的太阳西升东落，金星自转一周需要
243天，绕太阳公转一周为224.7天，所以金星上一天要比它的一年还长。金星上昼夜变化很复杂，金星上的白天和黑夜各相当于
59个地球日，一昼夜等于117天，非常奇特。金星上有浓密的大气层，几乎是地球的
100倍，表面的气压高达88个大气压。浓云主要集中在
100千米以下的大气中。大气中主要成份二氧化碳(
)，占
96%以上。其次是氮(
)占3.5%，其余则为少量的气体，有一氧化碳
(CO)，氧、少量水蒸气，还有酸类(包括浓硫酸、盐酸
)和氩类。还有硫磺、氯和磷等。据探测：位于金星60千米高空，有层厚达
25千米的浓云，这层浓云终年在金星上空飘荡，既不凝结也不下雨，只是把绝大部份阳光给反射到空中。这股浓云竟是由浓硫酸雾组成，真是令人不可思议。
金星上大气很不平静，随着高度的增加，金星大气的风速也越来越大，在
60千米的高空，风速可达100米/秒，风向是由东向西吹，与自转方向相同，而金星表面的风速较低，只有
3米/秒。金星天气经常有风云突变现象，伴有闪电和雷暴。“金星
12号”的下降装置曾在着陆过程中，经受了上千次雷电的袭击，有一次曾记录到一个持续达15分钟大闪电，可谓惊心动魄。
金星表面的温度高达480℃。而且不论白天或者黑夜，不分赤道和两极，终年炎热干燥，昼夜温差极小，仅差
1℃这也是个难解之谜。
金星地形也非常奇特。在金星表面不像月球和水星那样布满环形山，地势比较平坦。
70%是起伏不大的平原，20%是低洼地，还有
10%左右的高地。在金星上有高原、平原、山地和深而窄的峡谷等。
金星北半球北纬50°以北的伊什达尔高原，平均海拔
4500米左右，是金星上最高的地区，称为“金星屋脊”。高原的东部耸立金星上最高，最雄伟的山脉——麦克斯韦山主峰高达
11200米，比地球上珠穆朗玛峰还高。经过雷达测定它的山峰顶端是个圆形的大环形山，直径达80千米。
人类近几十年来对金星的探测取得了丰硕成果，但是人们对金星的了解还不够，至今仍有许多谜没能解开。例如，“水手
2号”曾携带磁强仪器从金星上空3.5千米处飞过，却没有检测出金星的磁场
(或者说，没有检测出强度大于地球磁场万分之一的磁场)；而自转同样慢的水星磁场，其强度却达到地球磁场的百分之一；这是为什么呢
?再如，金星自转为什么是逆转，为什么金星的自转周期比公转周期还长，金星上空那浓重的硫酸云雾是怎样形成的，等等。至今没有能给出令人信服的回答。共旋理论想试答上述问题，期望能找到真正的答案。
共旋理论认为应当从金星的起源、演化说起。原始太阳星球的自转角速度与目前金星公转角速度相当时，原始太阳星球的共旋起电的电斥力抛射出金星胚胎，金星胚胎最后离开太阳星球的“蝌蚪尾巴”应在当今“金星屋脊”的麦克斯韦山附近，而且尾巴尖还未越过太阳、金星中心连线。尖端放电的电斥力，产生的斥力矩，迫使金星逆向自转，也有可能金星北部的伊什达尔高原和中部的阿芙洛德高原的电斥力同时作用形成目前金星赤道与公转轨道
177°的交角。逆向自转速度很慢，根据共旋理论金星极区磁场计算，若金星金属内核半径有
(米
)，内核密度有13克/(立方厘米
)，极区的磁场强度应有163伽马。（-14nT），磁场的方向与地球磁场方向相反。“水手
2号”应该测得出来，笔者认为与金星演化相关，金星胚胎形成后，金星的“蝌蚪尾巴”即麦克斯韦山很高，主峰高达
11200米，比地球上珠穆朗玛峰还高。经过雷达测定它的山峰顶端是个圆形的大环形山，直径达80千米。说明金星演化过程中，金星的麦克斯韦山主峰是尖端放电的通道，是出气口。又因金星胚胎在冷却分层过程中，金星胚胎重金属物质在重力、向心力的作用下向中心集聚，因为金星自转很慢，而向心力是与自转角速度的平反成正比的。因此推断金星不可能有像地球那样的明显分层，未能形成以铁、镍为核心的重金属核，金星的物质密度分布较地球要均匀的多。金星上的金属导体物质可能遍布全球，金星的金属物质的共旋起电就会在金星表面的不同卦面产生不同电荷、形成不同电位；一方面是从高电位到低电位的电涡流
(金星表面上的正负电荷的湮灭)将电能转变成热能，使金星奇热
;另方面金星上负电荷(电子电荷)会通过高山尖端放电向大气泄漏，从而减小金星表面上的电荷数量，但由于金星上的金属导体物质的共旋起电的电量有再生功能，是与时俱进、源源不断的。重金属导体中活泼的是电子电荷，虽然电荷会通过高山尖端放电向大气泄漏而减小，其金星总体上还是与地球一样是一个带负电荷的星球，它不可能形成液态外核、因泄漏而减少的金星表面上的负电荷也会随金星的逆向自转产生的金星磁场，磁场强度是与自转角速度成正比的，由于自转很慢，因此金星的磁场强度小到地球的万分之一以下，而使“水手
2号”测不出金星的磁场强度。所以金星是一个有电场、有磁场的星球，只不过磁场很弱。
金星上的电场会因电容效应使金星上空出现电离层。因而金量的能量贮存在由金壳与金星大气组成的金星大电容中；金星大气中高温高压并非由金星大气中二氧化碳的“温室效应”所引起，因为浓密的金星大气只会把太阳能反射出金星，金星上的高温只能来自金星内部热源，因而它没有春夏秋冬，没有白天、黑夜的温差现象。金星表面带负电荷，金星大气层上界的金星电离层带正电荷，组成一个金星大电容。金星大电容中的电介质，会受其本身的性质，如：比重，所带电荷数量和性质不同，在金星引力及电介质随金星自转在金星弱磁场中受到的洛伦兹力的大小不同形成不同的分层。图
8。61为金星大气的结构。
中性的比重较大的二氧化碳()，和氮
()气，还有少量一氧化碳(CO)聚集在金星表面，形成二十多公里厚的透明的大气层。在金星的电容效应作用下，带正电荷电离层中的氢离子会与大气中的氧、磷、硫、氯离子结合成酸性的浓硫酸、盐酸及硫磺、氯和磷等
.
金星的云不是由水汽形成，而是强酸性的雾雨形成的。当一滴硫酸溶液落入较热的空气，
图8.61 金星大气的结构
水将从其表面蒸发，酸就更加浓缩，浓缩酸的沸点更高，因此，由浓缩酸构成金星浓云层温度更高，形成金星上高温现象。同时金星大气层中带负电荷的酸根离子在金星的弱磁场中，随着金星自转会有一个向金星运动的洛伦兹力，使金星上的浓酸大气层更浓更厚，温度更高。
金星自转慢，科里奥里力
(笔者称为指向赤道面的共旋梯力
) 小，大气流动偏转小，金星大气温度上升后向两极的单极循环
,使两极的温度比赤道地区高。但
金星上大气为什么会有高速气流呢？，笔者认为这与金星上空质点受到一个方向与金星自转方向相同的共旋梯力矩
有关，由于金星大气的质量较大，与
的一次方成反比的共旋梯力矩
是很大的。同时
金星上大气层的热对流，又受到太阳的起潮力作用，金星大气上层的高速之风可能就是这样形成的。带电的云层的高速运动，因此雷暴和闪电不可避免，而且远比地球上的闪电雷鸣大得多。金星上磁场很小，因此没有发现阻挡太阳风的磁层。金星上因共旋产生很大的电场，金星的电能就储存在电场里，储存在以金星大气层，电离层组成的金星大电容中，金星大气里有着侵蚀性很强的浓酸，因此金星上演化初期本应存在的环形山，现大多均已面目全非。金星上因没有重金属液核
,也没有磁场，因而不可能有如地球上的大陆飘移和板块运动，但因有共旋起电的内能迸发产生火山活动会很多，根据探测至少还存在两座巨大的活火山，北部的雷伊火山，南部的特伊火山，在太阳系其他天体中，也是极为少见的。金星与地球相近，理应同地球一样，应该有大量的水，但金星上干燥无比
(只留下百万分之一
)，其原因是(1)
金星没有磁层阻挡太阳风高能粒子轰击，而离解了水分子。(2)
是由金星电离层和金幔组成的金星大电容的电场作用会有一种将氢和氢离子上升逃逸到宇宙空间的趋势。金星上的高温，高压加剧这种趋势，因而使金星失去大量的水而成为干燥的星球。
另据窗体底端新华社伦敦
04年６月３日电（记者姜岩）欧洲和美国联合研制的“太阳观测卫星”最近发现，金星存在着一条与彗尾相似的长达４５００万公里的离子“尾巴”，它几乎接触到地球绕太阳运行的轨道。
据英国《新科学家》杂志报道，早在二十世纪７０年代末天文学家就观测到金星存在着一条由离子构成的“尾巴”，但当时观测到的长度仅为７万公里，“太阳观测卫星”发现的这条离子“尾巴”长度远远超出了原先人们的想象。
“太阳观测卫星”去年７月飞经太阳中心到达金星射线范围，这样便进入了金星离子“尾巴”所在的空间。该卫星穿越离子“尾巴”共费时５小时，此间共记录到３次离子暴发现象，每次将近４５秒，记录到的氧和碳离子数在３５至６０个之间。这些数据传至地球经科学家分析后成为金星存在超长离子“尾巴”的证据。
科学家解释说，金星的离子“尾巴”形成过程与彗星彗尾相似，由于金星距太阳很近，同时又没有磁场，因而受到强烈的太阳风吹拂，太阳风中的大量粒子与金星外层大气碰撞，形成大量离子，这些离子随着太阳风的吹拂而飞离金星形成长长的离子“尾巴”。与彗星呈扫帚状的离子彗尾不同，金星的离子“尾巴”呈椎形，其形成机理尚在研究之中。
而共旋理论却认为：由于金星是一个有电场、磁场很弱的带负电荷星球，金星上的电场会因电容效应使金星上空出现电离层。金星大气层上界电离层的带正电荷离子，在强烈的太阳风作用下，又没有磁场保护，形成呈椎形的离子“尾巴”。
尽管地球也在太阳风影响范围之内，但因为地球存在巨大的磁场，可将大部分太阳风拒之门外，所以地球没有离子“尾巴”。
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