飞船“眼”中的行星世界_.pdf

写在前面的话自古以来，人类都通过接收来自星星的光线，获取有关星星的信息在 古代是使用人眼，到了近代是使用人眼的延伸——天文望远镜，再后来又在 望远镜中加入照相机、光电测光计、摄谱仪等设备尽管手段不断进步，所 接收的仍是来自遥远天体的电磁波 1 9 5 7 年 1 0 月 4 日， 前苏联成功地发射了人类历史上第一颗人造卫星 “斯 普特尼克”1号从此，太空时代的帷幕被拉开，这标志着人类对太阳系的 探索与研究进入了新纪元太空探测是通过掠过飞行或环绕飞行的方式，把 探测器送到要探测的天体“跟前”，去仔细“端详”，甚至在要探测的天体 上软着陆，去实地“触摸”、“化验”、“考察”天体运用这些先进的方 法去研究行星，获得的信息和知识当然是传统天文观测手段所无法比拟的 从那时以来，肩负着探测任务的各式各样的地球人造卫星、探测器和宇 宙飞船等，开始有计划、有步骤地对太阳系各个天体进行考察和探测这些 航天器不负众望，一次次向科学家透露了前所未知的新信息，彻底改变了人 们过去长时期里对太阳系的认识我们这本小册子，将向少年朋友们介绍飞 船对太阳系八大行星的探测情况（因为我们这套书里另外有一本《谜一样的 行星——火星》，所以火星就不详细介绍了）。

现在，就让我们随着行星探测飞船的摄像机镜头，去行星世界作一次神 奇的科学漫游吧！太空船考察了八大行星自从 1 9 5 7 年进入太空时代以来， 太阳系除地球之外的八大行星都已被太 空船考察过 利用太空船对行星及其卫星进行空间探测，一般有 5 个阶段： （1 ）接近 飞行；（2 ）环绕飞行，也就是太空船在环绕着天体的轨道上飞行；（3 ）着 陆考察；（4 ）取样带回地球；（5 ）载人着陆考察 对火星的太空探测已经历了接近飞行、环绕飞行、着陆考察 3 个阶段， 现在正向取样阶段迈进，载人着陆考察也一直在规划之中，预计在 2 1 世纪上 半叶能够实现对金星的太空探测也已经历了前 3 个阶段，由于金星被含有 浓硫酸的浓云密雾所包围，加上金星表面如同灼热的“地狱”，因此，想在 金星上取样考察和载人着陆考察恐怕很难实现美国的“先驱者”1 0 号、1 1 号和“旅行者”1 号、2 号，已成功地完成了对木星、土星、天王星和海王星 的接近考察，“伽利略”探测船和“卡西尼”探测船也正在或将要对木星和 土星展开环绕飞行探测，并向其大气层投放探测器对于水星，还只限于接 近探测 离太阳最远的冥王星，虽然至今没有被任何行星探测船考察过，但是自 从“哈勃太空望远镜”被发射到太空观测行星之后，情况有了根本改变， “哈 勃太空望远镜”已捕捉到了冥王星尚未被人认识的真面容。

太空船的这些探测活动，使我们得到了大量的行星及其卫星的清晰照片 和许多科学资料从前几乎不为人知的行星真面目，现在已呈现在我们的面 前水手”1 0号考察水星你知道太阳中心说的创立者哥白尼终生遗憾的事是什么吗？就是一辈子 没见过水星因为水星离太阳很近，它与太阳的角距离从不超过 2 8 °，经常 淹没在太阳的光辉之中，所以很不容易观测到 为了弄清楚这颗离太阳最近的行星的真面目，1 9 7 3 年，哥白尼诞生 5 0 0 周年之际，美国发射了 “水手”1 0 号行星探测船，它的主要任务是探测水星， 并在奔赴水星的途中，顺便也捎带着对金星进行些探测 “水手” 1 0 号于1 9 7 3 年 1 1 月3 日发射， 次年2 月 5 日在距离金星仅5 8 0 0 千米的高空飞过，对金星的云层和金星的运动作了观测并拍下了照片 然后借助金星的引力，改变自己原先的飞行方向，折向另一条飞往水星的轨道这样，“水手”1 0 号于 1 9 7 4 年 3 月 2 9 日到达目的 地——水星，并从离水星表面 7 0 0 千米的高空飞过，作了人类有史以来对水 星的第一次近距离考察 “水手”1 0 号的轨道是经过特别设计的。

它在到达水星附近之后，就开 始绕着太阳运动，成为太阳的“人造行星”，它的“公转”周期调整为 1 7 6 日，是水星公转周期的 2 倍这样一来，“水手”1 0 号每绕太阳一周，水星 刚好绕太阳两周，探测船就会与水星相遇一次 “水手”1 0 号曾 3 次“光顾”水星第一次是它刚到达目的地时，第二 次是在 1 9 7 4年 9月 2 1日，这一次它们相遇时，探测器距离水星表面 4 8 0 0 千米，稍远了点1 9 7 5 年 3月 1 6日，探测船第三次接近水星，这次，它距 离水星表面特别近，只有 3 2 0 千米每次接近水星，探测船都作了观测、拍 照，并向地球传送一大批高质量的照片以及大量探测数据尤其是第三次， 从发送回来的照片上，可以清晰地辨认出水星表面 1 0 0多米大小物体的细 节 第三次飞越水星之后不久， “水手”1 0 号携带的能源消耗殆尽，于 1 9 7 5 年 3 月 2 4 日与地球失去联系，变成了一个“沉默”的人造行星，继续环绕着 太阳运行宛如另一个月球当科学家们观赏和研究 “水手” 1 0 号发回的水星照片时，不禁惊呼： “多 么像月球啊！” 水星的表面宛如另一个月球，被无数的环形山所覆盖。

据估计，这些环 形山是被陨石轰击造成的，从环形山的数量来看，水星当时所受的陨石冲击 是相当严重的科学家们仔细地比较了月球和水星的地形，找出了它们的不 同之处水星的环形山多密集于平原地区，因此，环形山与盆地之间的坡度 相当平缓在月球上，相互重叠而姿态万千的环形山，多数分布在高地上 另外，在水星上很少有直径达到 2 0 ～5 0 千米的大环形山，大于 1 0 0 千米的环 形山就更少了，而月球上的大环形山要多得多 水星表面与其他行星兄弟不同的一个重要特征是， 到处是 2 ～4 千米高的 断崖，这些断崖常横越环形山，有的长达 5 5 0 千米这种地形在其他行星上 都不曾发现据推断，水星历史上可能发生过全球性、大规模的地壳收缩， 形成这些断崖 “水手”1 0 号告诉我们：水星上几乎不存在大气，而且水星自转的速度 非常缓慢，因此水星表面的温差极大中午，在太阳光的照射下，水星表面 温度经常超过 4 0 0 ℃，简直是灼热无比由于没有大气，因此白天所积蓄的 热量到了夜间就很快消失了，表面温度迅速降低，到黎明前可降到- 1 8 0 ℃， 这时水星又成了极寒冷的世界昼半球和夜半球温差如此巨大，在太阳系诸 天体中，可说是独一无二的。

水星上有一个地方，据说是太阳系的行星中表 面温度最高的地方这个地方就是位于水星北半球赤道附近的卡路里盆地 这个盆地直径有 1 3 0 0 千米，相当于水星直径的 1 / 4 科学家们推测，这个盆 地可能是被小行星撞击出来的为什么说它是太阳系的行星中最热的地方 呢？因为这里离水星赤道不远，而水星是太阳系里九大行星中离太阳最近的 一个，又没有大气起调节作用，因此说它是太阳系里最热的地方是有根据的 “水手”1 0 号还告诉我们：水星上没有水，在水星的表面根本找不到任 何曾被水浸蚀过的痕迹但是 9 0 年代初，美国用射电望远镜对水星进行雷达 观测时，发现水星两极的雷达反射波比其他地区强，科学家们由此判断：水 星两极就像火星的极冠那样，可能有冰存在他们估计，冰域的大小，在北 极为 1 7 0 ×3 4 0 千米，在南极为 1 0 6 ×1 2 7 千米南极冰域的位置与一个直径 为 1 5 5 千米的环形山完全一致而“水手”1 0 号传送回地球的照片中并没有 水星极冠这是怎么一回事呢？有人说，是水星极地的冰域上覆盖了一层厚 0 . 5 ～1米的雷达波吸收层谁是谁非，还有待于行星探测船的进一步考察， 才能作出判断。

最令科学家感到兴奋和惊奇的发现是：水星上居然存在磁场！水星是一 颗比较小的行星（直径 4 8 7 8 千米），自转又那么慢（自转周期 5 8 . 6 日）， 科学家一直以为它不可能有磁场这意外的发现，为科学家们提出了新的研 究课题太空船揭开金星的“面纱在九大行星中，金星是最接近我们地球的行星了当金星与地球最接近 时，两者的距离只约为 4 2 0 0 万千米，相当于地球与月球距离的 1 0 0 倍金星 与水星一样都是在地球轨道的内侧我们从地球望去，它永远在太阳附近， 因此，只有在拂晓的东方天空和黄昏的西方天空才能看到它，所以人们给它 起名叫“启明星”和“长庚星” 金星看起来特别明亮，我们从地球上看，除了太阳和月亮之外，任何恒 星或行星的亮度都无法与它相比它最亮时可达到- 4 . 8 等，即比我们肉眼看 到的最亮的恒星还亮约 1 0 0 倍 别看金星与我们地球最接近，但我们地球人却很难看清它的真面目原 因是它被浓云密雾所笼罩，我们无法透过“面纱”看到它的尊容即使是倍 数最高的天文望远镜也无能为力 为了揭开金星的神秘面纱，美国和前苏联发射了一系列探测飞船，到金 星“家门口”做“实地采访”从 1 9 6 1 年 2 月到 1 9 8 3 年 6 月，前苏联共发 射了 1 6 艘金星探测船，其中两艘飞到金星附近，4 艘到达金星表面，另外 1 0 艘还在金星表面实现了软着陆。

1 9 6 5 年 2 月 1 6 日发射的“金星”3 号，于次 年 3 月 1 日在金星表面硬着陆，虽然偏离预计的着陆点约 4 5 0 千米，但却首 次实现了人类发射的探测飞船到达另一颗行星的飞行到 1 9 7 0 年 1 2 月 1 5 日， “金星”7号进入金星大气层，这是人类历史上第一艘在金星上软着陆的探 测船金星”9 号和 1 0号也作出了很大的贡献，它们的着陆舱在 1 9 7 5年 1 0 月 2 2 日和 2 5 日先后在金星表面软着陆，轨道舱则成为第一批环绕金星的 人造金星卫星1 9 8 1 年 1 0月 3 0日和 1 1月 4日，前苏联又发射了“金星” 1 3 号和 1 4号，它们的着陆舱于次年 3月 1日和 5日在金星表面软着陆，钻 探了金星岩层，获得了土样和岩样，并进行了现场分析，向地球发回了金星 表面的彩色全景照片 美国对金星的探测也极为成功，尽管它发射的飞船数量不及前苏联，但 它所取得的成果毫不逊色水手”2 号在 1 9 6 2 年 8 月 2 7 日发射，于 1 9 6 2 年 1 2 月 1 4 日飞过金星，当时它距离金星约 3 4 ，8 3 0 千米1 9 6 7 年 1 0 月 1 9 日，“水手”5 号在距离金星 4 0 0 0 千米的地方掠过金星。

水手”1 0 号在飞 往水星的途中，也曾掠过金星，首次拍摄了 3 0 0 0张金星云层的照片1 9 7 8 年 5 月 2 0 日和 8 月 8 日发射的“先驱者—金星”1 号和 2 号，是美国天文史 上非常重要的金星探测船1 号于 1 9 7 8 年 1 2 月 4日进入俯视金星的轨道， 作环绕飞行，它携带了 1 2 种科学仪器，对金星高层大气作了 2 4 3 天的周密考 察，还用雷达观测了金星表面2号携带着 4个微型实验室，于 1 9 7 8年 1 2 月 2 5 日在金星表面软着陆，对金星作了综合考察美国于 1 9 8 9 年 5 月 4 日 发射的“麦哲伦”号（见彩图 5 ），是成就最大的金星探测船它于 1 9 9 0 年 8 月 1 0 日进入环绕金星的轨道，花了 2 4 3 天，用探测船所携带的综合孔径雷 达观测金星表面，分辨率可达 1 2 0 米，就是说连一个足球场大小的地形都能 分辨出来麦哲伦”号还完成了金星表面 9 0 ％的地图测绘工作 太空船长达 3 0 多年对金星的探测活动，基本上揭开了金星的面纱，让我 们看到了它的真容浓云密雾下的灼热“地狱”飞船“眼中”的金星是一个什么样子的世界呢？从金星探测船发回的资 料告诉我们，金星表面有一层极厚的大气，在表面附近的气压超过 9 0 个大气 压，这相当于地球表面气压的 9 0倍。

金星大气的成分与地球迥然不同，9 6 ％是二氧化碳，3 ％是氮，另外的 1 ％是水蒸气、二氧化硫、氢和一氧化碳等。