金星是位于地球环日轨道内侧的行星,与地球大小质量相似,金星的体积约为地球的95%,质量约为地球的80%,是地球的孪生姐妹,都是太阳系的类地行星。
金星与地球的大小质量相似,但是终归要比地球小一些,为什么金星却拥有如此浓厚的大气层?在金星上,大气层要比地球浓密大约100倍,是何种原因造成这样的结果?
众所周知,行星大气层的浓密度与行星的大小质量有很大的关系,最简单的例子就是火星因为个子小,被太阳风刮走了大部分的行星大气。另外,其他的类地行星比如水星,也是体积小几乎没大气层。而木星,土星因为质量重和体积大则能够牢牢的固守好行星大气。如此类推,金星的个子没有地球大,它的大气层本应该要比地球稀薄才对。
要搞清楚这个原因,需要明白行星的大气层浓厚度虽然与行星的质量大小所产生的引力大小直接相关以外,还有其他的影响因素。比如靠近太阳的距离,有没有磁场保护行星大气,以及主恒星的辐射波长段等等。
金星自传很慢,没有形成自己的磁场来保护大气,使得太阳风可以肆无忌惮的刮走金星大气顶层的大气。金星也离太阳更近,太阳风侵袭更疯狂。
水分子的相对质量只有18,水蒸气是一种比较轻的气体,如果没有随着高度的升高而冷凝,水蒸气会一直上升到大气的顶层。金星上整体的温度很高,水受蒸发没有在空中冷凝,直接就飞升到高层大气,被太阳风刮走。二氧化碳是金星上最主要的大气成分,占比96.5%。二氧化碳与水能够反应生成碳酸根,碳酸根很容易和行星上的金属离子反应生成难溶沉淀,最后固化成岩石,比如石灰石——碳酸钙。金星曾在30亿年前也曾拥有浩瀚的海洋,那时虽然金星比地球离太阳更近,但是30亿年前太阳初生不久,处于暗淡期,金星的整体温度不高。30亿年前金星处于相对温和的地带。但是随着太阳的老化,太阳的辐射度变得越来越强,金星表面上的海洋在高温的炙烤下难以维持了,逐渐蒸发殆尽,水分子蒸发到大气顶端无法冷凝而逃逸走了。因此金星上的二氧化碳从诞生之日开始就一直在大气层中累积,二氧化碳的相对质量是44,是一种比较重的气体分子,它一直会沉积在行星的表面,而不会上升到大气顶端被太阳风刮走。另外太阳是黄矮星,它的辐射波长比较长,无法光解二氧化碳。因此金星就可以一直保持富含二氧化碳的浓厚大气层。
而地球则不一样,地球从诞生之日一直保持着一个恒定温和的温度。地球上的温度使得海洋上的水始终在水的沸点之下而不会蒸发殆尽,维持着海洋这样的状态几十亿年。地球上原本浓厚的二氧化碳因为海洋的存在,大部分以碳酸钙,碳酸镁这几种岩石的形态储存在地球上。剩下的小部分的二氧化碳被地球上的绿色植物进行光合作用转化为糖和氧气。地球大气层失去了二氧化碳这个主角,地球的大气层相对于进行来说就稀薄了很多。这也是为什么地球的大气层要比金星大气层稀薄的最主要原因。
我们先来看一下太阳系八大行星的公转速度,从里到外,依次是水星:每秒48公里,金星:35公里每秒,地球:29公里每秒,火星:每秒24公里,木星:13公里每秒,土星:每秒9.7公里,天王星:6.8公里每秒,海王星:每秒5.4公里。八大行星的公转还是有规律可循的,总的原则是,离太阳越近公转的越快,离太阳越远公转的越慢。这好理解,距离太阳近,受到的太阳引力就大,只有快速绕着太阳旋转,才能抵消太阳的巨大引力,否则就会一头撞上太阳,变成一堆尘埃。而距离太阳越远,受到的引力作用就越小,公转速度越慢,这都能解释得过去。
我们再来看看八大行星的自转速度,水星:每秒3米,金星:每秒1.8米,地球:每秒465米,火星:每秒240米,木星:每秒12.7公里,土星:每秒10.3公里,天王星:每秒2621米,海王星:每秒2707米。
对于八大行星的自转,不知道大家是否看出什么规律来没有。在八颗行星中,自转速度最快的是木星,每秒达到令人恐怖的12.7公里,已经快接近第三宇宙速度了。而自转最慢的金星,每秒才1.8米,跟一个人的步行速度差不多。对于行星们的自转,显然不能用公转的规律去套用,也不能用体积大小来理解,因为金星太另类,它是八大行星中唯一逆向旋转的,且速度极慢,跟人类的步行差不了多少。如果剔除金星,就可以这么认为:行星的体积越大,自转越快;体积越小,自转越慢。
但是我们可能忽略了一点:那就是质量!行星的质量越大,自转越快;质量越小,自转越慢。但金星还是个例外。在四大类地行星中,地球最重也最大,所以的自转最快。而水星最小,但自转却不是最慢的,因为金星比它还要慢得多。把金星除外,其他七颗行星的自转速度是遵循着质量大自转就快的原则的。木星的质量最大,所以自转速度最快,水星的质量最小,因此自转最慢。
我们再来看一下八大行星的质量对比:水星:2万亿亿吨,金星:49万亿亿吨,地球:60万亿亿吨,火星:6万亿亿吨,木星:19万亿亿亿吨,土星:5700万亿亿吨,天王星:900万亿亿吨,海王星:1020万亿亿吨。木星最重,所以自转最快,水星最轻,自转也慢(金星除外)。由此可见,八大行星的公转和自转是有规律可循的,跟它们距离太阳的远近和自身的重量密切相关。归纳为一句话:行星的公转速度跟它们距离太阳的远近有关;自转速度跟它们自身的质量相关。
当然,有个另类要单独说明,那就是金星!金星是太阳系内环境最恶劣、温度最高、运行最反常的行星!人家都是在黄道面内逆时针旋转,只有它是顺时针旋转。别的行星的大气层非常稀薄,而金星的大气层比地球的大气层还厚,但成分却是氦气和二氧化碳为主,另外还有少量的甲烷、一氧化碳等气体。水星距离太阳最近,接受的辐射最高,但它却不是最热的,金星才是最热的行星。由于厚厚的大气层像一床棉被紧紧地包裹住金星,在温室效应下,金星上的温度居高不下,达到令人恐怖的462 ,且白天黑夜一样热。这个温度,连锡都能熔化。苏联和美国早期向金星发射探测器,大部分都在金星的大气层中烧毁,即使降落上去了,也工作不了多长时间就因高温而报废了。除此之外,金星上电闪雷鸣,硫酸雨横行,气候恶劣,连一点生命气息都没有,是颗真正的死星。
而木星则更加恐怖,木星是太阳系中除了太阳之外的 王者, 个头超大,质量超重,其他七大行星在它面前都是跟班小弟。严格来说,木星跟太阳是双子星的关系,由于木星太大,引力很强,太阳的引力已经不能完全主宰它,太阳对木星的绕转质心并不在太阳中心,而是在太阳表面。其实在太阳系生成早期,木星是有可能变成第二个“太阳”的,也算是颗小太阳,只差一步,木星的质量就差那么一点点,而没有形成“太阳”,没能变成一颗恒星。木星的成分跟太阳一样,都是以氢氦为主,二者的质量达到了本身的99%。但因为木星的质量还不够大,没有达到理论上的75倍值,其内部的氢氦聚变无法启动,所以木星最终还是成为了一颗气态巨行星,没有变成恒星。由于引力作用还没有达到让氢氦核聚变的强度,所以木星就成了今天这个样子。不过,科学家预测,在太阳渐渐耗尽能量,变成红巨星之后,木星很有可能演变成“太阳”,从而接替太阳,成为太阳系的恒星。到那时,所以行星都将围绕着木星公转,也接受木星辐射的光和热。
木星有多大多重呢?它是其他七大行星质量总和的2.5倍!木星虽然比太阳小了1000倍,它的大小跟质量约是太阳的千分之一,但它在其他7颗行星面前,绝对是超级霸主!水星、金星、地球、火星、土星、天王星及海王星的质量加在一起,才等于木星的四分之一!就是说,四个水星、四个金星、四个地球、四个火星、四个土星、四个天王星、四个海王星全加在一起,才跟木星一样重!
木星的可怕之处不仅仅在于它重,而是它的高速自转而形成的狂风暴!木星的自转相当地 快 ,赤道附近每秒近13公里,时速达46800公里,这个速度比地球上任何速度都要快!由于高速自转,木星表面形成了太阳系中最强的风暴,在木星表面,任何物质都不能站住脚、立住根,空气对流异常恐怖,比如地球上的珠峰,放在木星上也会被瞬间吹走,至于摩天大楼,则更不值得一提,能被狂风吹得七零八落、漫天飞舞。木星南纬附近的那个大红斑,实则是一个狂漩涡区,那里面真正是地狱般的存在,除了高速气旋,什么都不可能存下来。大红斑其实很大,能并排放下两个地球,这个超级风暴绵延上万公里,它在木星上肆虐了四百多年。
木星没有固体表面,但有固体岩质内核。木星表面的大气厚度达5千多公里,在大气底部靠近岩质内核的地方,温度和压强都变得极端恐怖,温度可达一万度,压强是地球标准大气压的2百万倍。在这里,氢气变成了液态,是以滚开的“氢水”而存在的。再往下,温度和压力更加疯狂,液态氢变成了金属氢。木星的核心温度可达3.6万度,压力超过四千万个地球大气压,比太阳内部的温度和压强还要高。
总之,太阳系内就数金星和木星反常,相比之下,其他5颗行星要“温顺”得多。尤其是火星,除了没有氧气、有点冷、没有河流森林外,其他的跟地球没啥区别,所以它才是人类最终移民的理想星球。