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金星离太阳有多远?

2012年6月5日,NASA/JAXA的日出卫星拍摄到的金星凌日。来自:JAXA/NASA/Lockheed Martin


地球和金星通常被称为“姐妹星”,因为它们具有一些相同的关键特征。像地球一样,金星是一个陆地行星(即由硅酸盐矿物和金属组成的行星),并且同样的围绕着太阳在宜居带(天文学上给一种空间的名称,指的是行星系中适合生命存在的区域)内公转着。当然,他们之间也有一些地方大不相同,比如金星的大气极其稠密,这也是太阳系中温度最高的大气层。


当你意识到金星并不是离我们太阳最接近的行星(最近的是水星)时,会发现这非常有趣。事实上,它与太阳的距离刚好超过地球到太阳距离的70%。并且由于轨道离心率(椭圆半焦距与半长轴的比值)低,其距离在它的轨道周期内变化非常小。


近日点与远日点:


虽然所有行星都处于椭圆轨道上,但金星的轨道是太阳行星中最正的。事实上,由于轨道离心率只有0.006772,它的轨道最接近圆形。它距太阳的平均距离(半长轴)为108,208,000公里,变化范围在近日点的107,477,000公里到远日点的108,939,000公里。


地球和金星的轨道对比图。来自:Sky and Telescope


换句话说,金星以0.723AU(天文单位,原始的定义是地球环绕太阳的椭圆轨道半长轴长度,2012年开始采用新的定义,1AU = 149,597,870,70米)的平均距离绕太阳运行,其范围从最近的0.718AU变化到最远处的0.728AU。与此相比,地球的轨道离心率为0.0167,这意味着它围绕太阳的平均距离为1 AU,轨道周期内距离的变化在0.983和1.0167个AU之间。


更精确地表示是,地球围绕太阳运行的平均距离为149,598,023公里,其在近日点处的距离为147,095,000公里,在远日点的距离为152,100,000公里。


除此之外,火星绕太阳运行的平均距离为227,939,200公里,即1.52AU。但由于轨道离心率高达0.0934,火星的范围会从近日点的206,700,000公里变化至远日点的249,200,000公里 - 或在1.38AU至1.666AU之间。


与此同时,水星在太阳系中的轨道离心率是最高的 – 达到令人咋舌的0.2056。虽然它距太阳的平均距离是57,909,050公里,或0.387 AU,但它可以从近日点的46,001,200公里变化至远日点的69,816,900公里 - 或0.3075AU至0.4667 AU。


太阳系行星间距动图,六个间隔紧密的离柯伊伯带最遥远的行星,以及可能的“第九行星”。来自:Caltech / nagualdesign


因此,你可能会说,与其他陆地行星相比,金星是一个奇怪的东西。虽然他们围绕太阳的轨道都存在一定程度的离心率(从小到大),但金星的轨道是最接近的圆形的。金星公转速度为35.02公里/秒(126,072公里/小时),因此需要224.7个地球日从而完成一个绕太阳的单轨道运行。


逆向运动:


金星另一个奇怪的地方是它的自转特点。我们太阳系中大多数物体的自转方向与它们围绕太阳的公转方向相同,但金星的自转方向却是相反。换句话说,如果你可以从太阳北极地区的上空纵览太阳系,所有的行星都将是逆时针公转的。


同时它们也将在相同的逆时针方向上自转。但是金星却是沿着顺时针方向缓慢旋转,完成一个自转大约需要243天。这不仅是所有行星中最慢的自转周期,它也意味着金星日持续的时间比金星年更长。


一个流行的理论表明,在遥远的过去,金星和一系列原始的行星的两次撞击导致了今天这种情况,类似于人们认为形成月球的撞击(存在于地球与忒伊亚 - 一颗假象的远古行星)第一次撞击为金星制造了一颗月球,而第二次撞击(1000万年以后) 使它的旋转反向,同时也使得其月球脱离轨道。


原始地球与忒伊亚的碰撞概念图,一般被认为发生在45亿年前。来自:NASA


我们太阳系中的每一个星球都有大大小小奇怪的特点,金星也不例外。她是“地球的姐妹星”,一直遭受着极端高温。同时她的轨道又是行星中最稳定的,几乎不会变化。你可以认为,金星是地球的暴脾气同胞,但被紧紧的约束着不爆发出来!(作者: Matt Williams 编译:杨乃漳


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