在太阳系已发现的九大行星之中,有八颗行星自转方向是顺向自转,只有金星自转方向与众不同的,呈逆时针方向。金星自转周期时间要多久?也就是说,如果人类生活在金星上的话,人们看到的太阳将是西升东落。
金星一般被人看作是地球的姊妹星,它的自然条件与地球非常相似。它距地球1.08亿千米,位于地球的内侧。公转一周是243天,自转周期由于测量困难,所以得出的数据很不统一。有人计算出是23小时20分,有人认为是几十天,还有人认为和它的公转周期相同,也是243天。
后来经过长期的观测,才测得它的自转周期是117天。那么,金星如此缓慢散发像一氧化碳那样的气体,由于该气体与水相互作用,结果把水都消耗掉了。
第三种可能是,金星上曾有大规模的火山爆发,灼热的岩浆把大海烤干了。第四种可能是,金星的水源来自它的内部,后来又回归原处。
持这种观点的人还有美国密执安大学的学者多纳休等人,他们补充说,大阳的早年并不像现在这样亮和热,太阳每秒的辐射量要比现在少30%,金星的气候也没有现在这样炎热。
温和的气候使大海得以形成,后来,太阳渐渐热起来,金星运转又相当缓慢(金星一天等于地球117天),经不过太阳的酷晒,金星上的大海就完全被蒸发干了。
到了90年代关于金星上是否存在过大海,是否存在过生物,科学家们又进行了很多探讨,前苏联科学家宣布说,他们的无人空间探测船从金星上拍到的照片看到金星上有大量的古城遗址,这个消息令很多人震惊。但也有许多科学家对金星存在大海一说提出不同的看法。
美国科学家尹兰克认为,金星大气是由不断进入大气层的彗星核造成的,而彗星核的主要成分是水冰,所以金星根本不可能存在大海。到目前为止,科学家们还没有找到金星存在大海的实证,这个问题对于人类来说仍是个未解之谜。
太阳系行星自转中为什么金星自转是逆转?
金星一昼夜为243天,公转周期为225天。金星的缓慢自转是逆行的,也就是说它是由东向西自转的,而不是像大多数行星那样由西向东自转(天王星同样是逆行自转的)。对于这种现象解释,目前基本认可、有可能是很久以前金星与其它小行星相撞而造成的假设,但是这种假设是不能成立的。因为这种假设是首先行星自转力来自于行星自身惯性上,即便这第一假设成立,那么金星的逆转则是来自于很久以前金星与其它小行星相撞而造成第二假设很难成立,因为任何小行星与金星的相撞方向都不可能是金星自转相反的方向,小行星相撞坠落方向是金星自身引力吸引的结果,既然如此那么金星自身引力方向就是金星自身自转的方向,就像天外陨石坠落地球一样都应该是地球自转方向既自西向东方向,另外有证据表明有些天体自转速度的加快得益于天体物质的吸收、也就是其它天体物质的撞击。那么又是什么原因使得金星自转是逆转呢?
要解释金星自转逆转原因,首先让我们看看日常生活中水流漩涡形成的原因。当水流绕过障碍物,如沙波的脊部、河床基岩岩槛以及各种人工建筑物时,都会产生漩涡流。最简单最直观的水面漩涡现象莫过于小舟划船现象,小舟划船如果两边划桨的力不一样大小,那么小舟将会沿着划桨力小的一边旋转;如果小舟一边划桨、另一边不划桨,那么小舟向不划桨的一边旋转速度加快,也就是说划水流大的一边会向着划水流小的一边形成旋转的漩涡,漩涡旋转速度大小则是两边水流大小不同比值决定的,而水面上的小舟不正像茫茫宇宙中漂流的天体行星吗?像河流中的障碍物如桥墩就会形成漩涡,如果桥墩在左方、河流是向前流动的,那么漩涡就是逆时针旋转的;如果桥墩在水流前行的右方,那么漩涡就是顺时针方向的,在此我们可以得出结论:漩涡形成原因是源自于前进水流遇到障碍物速度不同造成的,漩涡旋转方向则是由(障碍物所处位置决定的)水流前进阻力小的一边流向水流前进阻力大的一边。
那么太阳系行星自转方向为什么大都是自西往东旋转的呢?其实自然界气流漩涡的形成与水流漩涡的形成原理都是一样的,只不过气流漩涡形成不像水流漩涡形成那样直观看得到而已罢了。如果我们把太阳系各大行星公转前进动力看成是水流推动的话,那么各大行星与太阳连线的引力就相当于水流中的障碍物,行星公转前进时、行星两侧(向阳面与背阴面)引力阻力是不同的,显然各大行星的向阳面双向引力大于行星背阴面单向引力,向阳面引力形成阻力大于背阴面,也就是说、推动行星公转前行气流(相当于水流)通过行星背阴面(外侧)速度大于行星向阳面(内侧),依据上述水流形成漩涡结论,那么推动行星公转前行动力气流(同样可看成水流)、由于前行气流障碍物(行星自身及引力)的存在,造成气流速度不同,于是形成了(气流前行阻力小的一边流向气流阻力大的一边的)行星自转涡流。如果我们把太阳与行星连线引力看成是左面障碍物阻力桥墩,公转前行方向是向东的话,那么形成行星自转漩涡就是逆时针自西往东方向,在行星自转漩涡气流推动力下,行星自西往东自转就这样形成了。
那么金星自转逆转又是如何形成的呢?原来金星与各大行星最大不同是金星自转轴倾角不同,就是金星与各大行星的自转轴倾角不同造成了金星自转的逆转。
主要天体的转轴倾角(数据来自百度)
天体
水星
~0.01
金星
177.36
地球
23.439?281
月球
1.5424
火星 25.19
谷神星 (矮行星) ~4
2智神星 ~60
木星
3.13
土星
26.73
天王星
97.77
海王星
28.32
行星自转轴倾角形成,来自于天体引力的平衡结果,对于太阳系来说行星倾角形成主要来自于太阳引力,因为太阳质量占到太阳系总质量的99.86%,由太阳质量形成引力自然也就占到太阳系总引力的99.86%,其他天体引力对行星自转轴倾角影响应该是微乎其微。
如果我们把地球看成金星参照物的话,地球自转轴倾角23.439,如果地球自转轴相对于公转轨道平面是倾向太阳的,那么对于金星自转轴倾角177.36,金星自转轴相对于公转轨道平面就是偏离太阳的,由于行星自转轴倾角不同、造成了太阳与行星引力分布不同,像金星由于自转轴倾角177.36、与地球自转轴倾角倾斜方向相反,形成了太阳对金星引力质点位置下移(可能金星处于公转轨道平面上方(北极))、太阳对金星引力相对于自转轴不是垂直,而是相对于公转轨道平面向上(向北)倾斜3°(太阳引力指向金星南极、指向赤道下方),这样结果使得金星(公转轨道平面上方的)向阳面、太阳与金星引力大幅减弱,背阴面金星自身引力却并没有减弱,反而因为金星自转轴的偏离太阳倾斜、金星背阴面对空间引力是增加的,于是就这样形成了金星背阴面阻力(气流通过)大于向阳面阻力,于是形成了与地球相反的自转涡流,于是金星自转逆转就这样形成了。
那么金星自转为什么那么慢呢?金星相对于地球而言、公转轨道在地球内侧,距离太阳0.72天文单位,太阳金星相互间引力约为地球2倍,自转阻力自然也就比地球大得多,应该比地球自转慢,但应该比水星自转(58.6天)快,但为什么却比水星自转慢得多呢?答案就是因为金星逆自转形成的。因为太阳系大多数行星自转都是源自于背阴面引力阻力小于向阳面引力阻力、形成背阴面气流大于向阳面气流的逆时针漩涡气流推动自转,而金星却是相反使得背阴面引力大于向阳面引力,由此决定了推动金星自转气流是微弱的,第二金星自转与公转方向是相反的、因而公转速度抵消了自转速度,正是这些原因形成了金星极为缓慢的自转速度。
也正因为金星、水星自转的缓慢,它产生不了围绕其旋转运动的卫星所需要抵消引力下坠的旋转速度,所以它们不可能有卫星。
为什么金星和天王星的旋转方向是错的? 科学家们无法解释
其中两个天体跟其他天体不一样。
太空提供了大量的奥秘让天文学家来解答,而在我们自己的太阳系中就有一个已经几十年了还没有解释:为什么金星和天王星以不同于其他行星的旋转方向围绕着太阳?
金星在它的自转轴从东向西旋转,而天王星则是倾斜过了头,它差不多是躺在自己的公转轨道旋转。其他的每一颗行星,包括我们地球,都是从西向东旋转;但是科学家还没有弄清楚为什么。
行星实际上应该是以同样的方式旋转:我们的太阳系是由坍塌和旋转的气体云所形成的,因此大多数行星(如地球)的旋转方向被认为是传承古代的旋转方向。
但金星和天王星是例外:他们有所谓的逆行旋转(retrograde rotation),旋转方向相反于太阳的旋转方向。但这怎么可能呢?
其中一个时间最久的假设是,金星和天王星原先是逆时针旋转,就像地球和其他行星一样。但在某一个时间点,被大量的天体(或许是其他行星)造成它们变成不同的旋转方向。
近年来,天文学家寻找其他的解释,独立地检视金星和天王星。
在2011年,仿真显示一些较小的碰撞,而不是一个大冲击,将天王星的旋转撞成98度的角度。这也可以解释为什么天王星的卫星以相同的角度旋转。如果只有一次大规模撞击,这是不太可能发生的。
天文学家在2009年提出的另一个解释是,天王星曾经有一颗大卫星,它的引力造成天王星落在它的身边。最终,这颗卫星可能被另一颗行星撞出轨道,有点像一个宇宙弹球游戏。
至于我们最近的邻居,金星,科学家认为,在开始像现在的顺时针旋转之前 它是从逆时针旋转开始,然后减慢到几乎静止。
这可能解释了今天金星的旋转速度非常慢,金星自转周期花了243个地球日,但公转周期只花了225个地球日。所以如果你住在金星,你的日子会比你的年龄长(而且太阳会从西边升起)。
这是如何发生在一颗星球上呢?天文学家认为太阳的强大引力拉住金星的浓密大气层,产生了大气潮汐。而且来自其他行星的潮汐牵引,都可以结合在一起,来颠倒金星的旋转。
这个潮汐转矩(tidal torques)的概念,一颗行星在太阳照射温暖面的密集大气被从寒冷的另一面拉开,是除了行星碰撞之外,最被大家接受的金星逆行旋转的解释之一。
现在,没有人百分百确定是什么造成金星和天王星是我们太阳系行星系列里的奇怪行星。
我们下一次近距离观看金星的机会,应该是来自于一个路过的BepiColombo探测器。这个探测器最终是前往水星,并于2018年发射。
这个任务可能提供我们新的数据,来帮助解决这个谜团;而我们将会密切关注。