你所想知道的行星地理（金星）

首先简单讲一下金星的外部环境。金星位于太阳系内，有自己的独立轨道，没有卫星（至少以目前的观测技术没有看到有卫星），外部也仍有诸多小天体围绕它转。所以撇去月球这样另类的存在，我们发现金星的宇宙环境与地球是很相似的。那么金星是如何诞生的？是如何变成如今这模样的？它可能存在生命吗？这些问题我将在下面慢慢解答，大家不要着急。

我们先认识一下金星的形状与构造。金星是一颗类地行星，主要成分为金属和硅酸盐矿物，它的质量与地球相近，行星轨道偏心率最小，为0.006811，关于这颗行星参数，我稍微详细地讲一下。金星是一个椭球体，在行星形状理论中，如果已知4个选定的椭球参数，例如α（赤道半径），J₂（二阶带谐系数），GM（引力常数），ω（自传角速度），就可以建立起一个等位旋转椭球（行星动力学形状和行星重力场）。以下是金星的这几项参数。

根据文献1981年版的《测绘学报》中推导出的计算椭球参数的公式，只保留一阶小量，可得出扁率f和赤道上的正常重力g，任一点的正常重力g₀，以及重力位U₀的表达式：

另外，金星大地水准面的方程为：

r=α[1一fsin²φ + 3(C₂₂cos2λ + S₂₂sin2λ )cos ²φ]

而在 ( 8 ) 式中忽略含经度λ的项后，可得克莱洛椭球体方程：

r=α（1—fsin²φ）

按 ( 6 ) 式可算出金星的形状参数q=6.11×10⁻⁸，于是J₂/q=96，在流体静力学平衡的假设下，J₂与q应是同一量级的小量，可以推导出对于金星有J₂/q=0.319，所以可以得到q=1.842×10⁻⁵。

所以利用(2)-(5)各式依次可得：

金星的形状就先到这里，下面讲金星的构造。

金星有着和地球与水星相似的高温流体核（往期科普中已介绍），中间层是由硅、氧、铁、镁等化合物矿物组成的金星地幔，而外壳则是一层薄薄的硅氧矿物组成的地壳（相对于地球来说，它的地壳算挺厚的了）。

构造上，金星与地球十分地相似，但是由于内部动力学特征与地球不同，金星是没有板块构造与板块运动的，除此之外，金星内部还是存在着地幔对流的，也正因为地幔对流是在地幔下层，使得其对金星表面的压力较弱，无法使地壳破碎形成板块。金星有一十分奇怪的地方：它几乎没有磁场。为什么呢？这就回到了开头的一个问题：金星是如何诞生的。

看过我往期的科普驿站的朋友应该会知道，在太阳系形成之初，太阳系环境高温不下，各种小行星与星子星云碎屑频繁碰撞，金星是由一颗星子逐渐碰撞吸附各种碎屑物质，变得越来越大，最终在高温和引力的作用下变成了略大于现在金星大小的一颗球体。看过我往期科普的应该知道，地磁场的形成要靠发电机效应，也就是核幔对流与核幔壳角速度差异。因此学界猜测，金星遭受到的碰撞量少于地球，因此自转角速度差异远低于地球，无法形成发电机效应。金星的十分微弱的磁场，大都来源于太阳风刮来的等离子所形成的磁层。

下面简单讲一下金星的大气与地貌。金星有着十分厚重的大气层，其成分主要为占比高达97%的二氧化碳和小比例的硫化物、氮气等其他物质，导致金星拥有十分大的气压。金星表面的大气压是93个标准大气压，而地球表面是一个标准大气压，金星表面大气压相当于地球海洋1千米深处的压力。金星的大气还有几层由硫酸组成的厚数千米的云层，再加上金星的大气活动比较剧烈，所以金星经常会下“雨”，而且是硫酸雨。由于金星大气二氧化碳等温室气体含量大，金星内部火山活动剧烈（这个在下面会再介绍），使金星成为了一个火炉，下部大气与上部大气温差十分大，因此金星大气的上部风速极快（可达到100m/s），而下部风速极慢（10km/h），又因为金星两极的存在，两极与赤道气压差悬殊，使得两极存在属于反气旋的金星极地涡旋，每个气旋都有两个风眼，并且有十分特殊的S型云结构。金星大气也分为层级结构，由下到上是对流层、中气层、热层、逃逸层，金星大气也有电离层，只不过电离层几乎与热层重合了，我们将其看作成热层一部分。至于环流，金星也是有的，不过多集中在较高层的大气中。

关于金星的地貌，我就只简单讲一讲。金星表面是70%平原，20%高地与10%的低地。金星的平原都连续在一起，是“一块”大平原，大平原有两个较大的高地及零星的小高地，其中一个高地上有金星最高山麦克斯韦山脉，比喜马拉雅山还要高两千多米。而在高地之间则有许多很广阔的低地，由于大气厚重，金星上的陨石坑很少且很小。关于金星上的地貌有一个有意思的地方，它所有地貌都是以或现实或神话里的女性命名的，当然麦克斯韦山脉除外，它是以物理学家麦克斯韦的名字来命名的（一群女性，只有一个麦克斯韦？果然麦克斯韦就是强啊，咳咳）。

金星有90%的表面是新近固化的玄武岩熔岩地表。在上文中，我提到过金星的地壳比地球要厚，也因为地壳厚，而更难以破碎；再加上地幔对流要弱于地球，使得金星无法形成板块活动。于是金星的内部的能量只能通过部分裂隙即火山来释放，导致金星的火山活动特别多，到处都是火山，火山喷发现象遍布了金星表面。金星几乎没有风化地貌与其它外力活动造就的地貌，为什么？因为它的火山活动几乎覆盖了行星全部的表面，外力还没来得及活动，地表就已经被火山活动给重塑了，而且是日日夜夜，不断地重塑，所以我称它为“流动的地表”。而且，金星的大量二氧化碳大都来自于火山活动。

关于金星是否可能存在生命……看看上文大概你就能猜个差不多了。另外，金星是有水的，只不过都是以水蒸气的形式存在。而且据今年9月14号的《自然天文学》上发表的一项研究，金星大气层存在磷化氢。

那么，通过我的科普，你们应该已经大致了解了金星的行星特征，也应该消除了一些关于金星的常见误解，今后在知识领域内提到金星，大家也应该对金星有了一个较为清晰的认识。

我的科普就到这里，谢谢大家!

参考引源

【1】《金星的形状及其动力学参数》，南京大学天文系，张承志，1985，A1-A2

【2】《基于地形精化的金星重力场模型VGM2013》，地球物理学报，徐璐媛，李斐，2014，A3-A4

【3】《金星非单调冷却热演化历史分析》，中国科学院研究生院地球动力学重点实验室，张健，石耀霖，2007，A1-A5

【本文为耀星会作者的原创作品，未经允许，禁止盗用、转载、篡改文章，否则耀星会和作者将追究版权责任。】

更多科普资源和答疑，请加入耀星会科普官方QQ群：433646418