第三节 金星
第三节 金星
金星是天空中所有类似恒星的天体中最明亮的，只有太阳和月亮比之更明亮。在晴朗而没有月亮的夜晚，金星甚至可以照出影子来。如果观测者知道金星出现的确切方位，而且有一副好视力，在太阳不在金星近旁的情况下，当金星接近子午线时便可在白天看见它。当金星在太阳东边时，可以在西方天空看到它，日落前其微弱暗淡，当太阳光完全消失后逐渐变得明亮。当它在太阳西边时，在日出之前升起，此时可以在东方天空看到它。在这两种情况下，金星分别称为昏星和晨星。当它是昏星时，古人把它叫作长庚星；当它是晨星时，古人把它叫作启明星。据说，古时并不知道长庚星和启明星是同一颗星。
用望远镜观测金星，会看到它呈现出像月亮一样的位相，即使用低倍望远镜也可以。伽利略第一次用望远镜观测金星时就发现了这一点，并使他坚信哥白尼（Copernican）学说的正确性。按照当时的惯例，他以字谜的形式发表了这个发现。字谜是一串字母，组合在一起便可说明这个发现。其字谜翻译过来意思是：“爱的母亲模仿辛西娅（Cynthia）的样子。”
我们已经讲过的水星的会合运动原则上也适用于金星，因此无须赘述。图28是金星在其会合轨道不同位置上的视大小。当金星从上合向下合移动时，虽然我们看不到其全部轮廓，但仍可看出其球体的视大小逐渐变大。然而圆面明亮的部分逐渐变小，首先变成半月形，然后变成新月形，接着越来越细直至下合。在下合点上，暗半球转向我们，完全看不到了。金星在下合与大距的中点上时最为明亮。此时，金星若在太阳东边，将在日落后两小时落下，若在太阳西边，则在日出前两小时升起。
图28 金星在轨道中各点的位相
金星的自转
自伽利略时代以来，金星的自转就引起了天文学家和大众的兴趣。但是由于金星闪耀着特有的炫目光芒，给人们研究这个问题造成了极大的困难。透过望远镜，在金星上看不到任何清晰可辨的印记，其表面只有炫目的强光，略带区间层次变化，看起来好似一个抛光的又略带锈色的金属球。尽管如此，观测者认为他们能够看出明暗的斑点。早在1667年，卡西尼（Cassini）根据这些表面上的斑点推断，金星的自转周期不到24小时。在此后的一个世纪，意大利人布朗基尼（Blanchini）就这个问题发表了一篇内容丰富的论文，在文中绘制了许多金星的图示加以说明。他的结论是，金星的自转周期超过24天。
1890，夏帕雷利提出了一个出人意料的新理论，并且得到了洛威尔的支持，即金星的自转周期与围绕太阳的公转周期相同，换句话说就是水星和金星面对地球的都是同一个半球，就像月球之于地球一样。夏帕雷利注意到金星南半球上有一些非常暗淡的斑点连续几天都出现在同一个位置，由此得出了这个结论。他可以每天连续观测金星几个小时，斑点的稳定存在否定了金星在一天之内自转一周多一点的观点。洛威尔在亚利桑那天文台对金星进行的仔细研究得出了相同的结论。
这些观察者都很细心，他们通过观察金星表面的特征而得出的结论差异如此巨大，说明金星上的特征不够明显。和地球相比，金星自转慢得多，225天这种长度的假设是有道理的[1]。
图29 金星(https://www.daowen.com)
金星大气层
现在非常肯定的是，金星外面包裹着大气层，其密度可能大于地球大气层。1882年，笔者在好望角观测到的金星凌日神奇地揭示了这一点，非常有趣。当金星的视圆面有一半多一点在视日面上时，其在视日面外面的边缘明亮了。然而，这个光亮不是在弧的中点开始出现的，如通常由折射引起的那样，是在接近弧的一端的一个点上开始出现的。普林斯顿的罗素（Russell）解释了这个现象，他指出大气层中充满了水蒸气导致我们不能通过大气层直接折射而看到太阳光。我们所看到的是一层漂浮在大气层中被照亮的水蒸气或云。如果事实如此，那么地球上的天文学家根本无法透过这些云看到这颗行星的固体本体。据此，那些所谓的斑点只能是暂时的，并且会不断发生变化。
为了说明这个连优秀的观测者都会被误导的假象，我们要提及另一个情况，有几位观测者认为，金星接近下合时从地球上可以看见整个半球。此时金星的样貌即所谓的“旧月抱新月”，当月亮是纤细的新月时，看过这颗卫星的人都熟悉这个情形。当这种情形发生于月球时，众所周知我们之所以能看见月球的暗半球，是因为其反射来自地球的光线。但是这种情形之于金星时，金星没有能反射的来自地球或者其他天体的足够的光线。有的解释说整个金星表面可能覆盖了一层磷光，但这更可能是视觉错觉。这种现象通常见于白天，天空明亮，任何像磷光这样的微光都完全看不见。不管这种光亮产生的原因是什么，都更应该见于黄昏之后的夜晚，而不是白天。但事实上在夜晚却看不到，这似乎说明了其有悖于客观事实。这个现象说明了一个著名的心理学定律，即想象中容易夹杂习惯看到但实际上不存在的事物。我们对月亮上的现象习以为常，于是当在金星上看到大体相似的现象时，便幻想了一个熟悉的情形强加于它。
一种新技术的出现，使得透过金星的大气层为金星的表面进行摄影成为可能。这种技术是在对红光或红外光敏感的底片前加一片红光滤镜，然后曝光。在飞机上进行摄影，如果过高不足以看清地面，就可以用这种方法拍摄到清楚的照片。史蒂文斯（Stevens）用这种方法从几百英里远的地方给安第斯山拍摄了照片。拍摄的时候，镜头的朝向全靠推测，因为山峰被云雾遮住了。
1927年，大约是金星有利的大距期间，罗斯在威尔逊天文台用这种方法为金星拍下了照片。从照片上看，金星的圆面是白色的。换了紫外光进行拍摄，照片上呈现出明显的花纹。这是人们第一次从这颗行星上看到花纹。这些纹路是金星大气里的云，它们反射了日光中大部分的紫外光。
金星的照片上，两极地区有很亮的斑点，看起来有点像火星的极冠，但是持续时间不久；有黑带从金星上通过，让人联想到木星的云带，但它的形状也不持久。
金星凌日
金星凌日属于罕见的天文学现象，因为平均60年才发生一次。在过去及未来的数百年间形成了一个有规律的循环周期：在243年间发生了四次金星凌日。其发生的间隔时间分别为105年半、8年、121年半、8年，然后又是105年半……如此依次循环。以下是几次发生金星凌日的日期：
1631年12月7日 1874年12月9日
1639年12月4日 1882年12月6日
1761年6月5日 2004年6月8日
1769年6月3日 2012年6月6日
可见我们这个时代的人不可能看到这个现象了，因为下一次金星凌日要到2004年才发生[2]。
在过去的100年间，人们热衷于研究金星凌日的原因是，据推测其为测定太阳和地球之间的距离提供了最好的方法。这一说法以及这个现象的罕见性导致人们对过去四次金星凌日进行了大规模观测。1761年和1769年，主要海洋国家派遣观测者到世界各地记录这颗行星进入和离开日面的准确时间。1874年和1882年，美国、英国、法国和德国都组织了大规模的远征队。在1761年观测时，美国在北半球选择的观测点位于中国、日本和西伯利亚东部，在南半球的观测点位于澳大利亚、新西兰等地区。1882年，美国无须再派出那么多考察队，因为金星凌日在本土就可以看到。在南半球，观测点设在好望角以及另外几个地点。这些考察队的观测对于测定金星未来的运动极具价值，不过人们发现其他测定太阳和地球之间距离的方法更为准确。
[1]现在已知金星自转周期约为243天，比金星绕太阳公转一周耗时还长一些。——编者注
[2]2004年的金星凌日出现在6月8日，之后的一次金星凌日出现在2012年6月6日，预测的下一次将发生在2117年12月11日。
