20.7. 水星和金星1

内行星:水星和金星


水星与地球的平均距离为0.387英里,但是它的高偏心率(0.205)导致了0.307英里的近日点和0.467英里的远日点。它的直径为4880公里(3030英里),而月球为3478公里(2160英里),地球为12756公里(7921英里);体积水星是地球的1/50,是地球的3倍。比月亮大。汞的密度(5.44 gm/cc)接近地球的密度(5.53 gm/cc),这表明它也已经分化为地壳、地幔和大铁心,但弱磁场的存在意味着,虽然核心可能已经大部分凝固,但它有一个熔融的成分。没有大气层,水星直接被太阳加热,太阳是离它最近的行星,平均表面温度为180°C(在太阳周一侧,这个温度上升到425°C;在夜间,它可以下降到-170°C)。这颗最里面的行星的旋转周期分别为88天和59天,比例为3:2;这种关系被称为自旋轨道耦合。

水星的表面与地球没有任何相似之处,但偶然的眼睛几乎是月球的孪生兄弟。这一点在这张图中很明显,它显示了1973年11月3日发射的“水手10号”宇宙飞船上的电视摄像机拍摄到的水星表面的东半球和西半球,首先是金星(见下文),然后在1974年3月29日经过水星,再绕太阳两周返回,在9月进行额外的水星飞越。R 1974。1975年3月

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这三次相遇使45%的行星可以被成像。下一个视图显示了部分以准彩色渲染的水星。

|彩色水手10水星表面马赛克,1973-74年。|

火山口再次成为主要的地貌特征,一些撞击盆地超过200公里(124英里)(最大的是1300公里处的多圈Caloris盆地 [807英里] 直径,其中一部分在下一幅图像中显示:

|水手10号B/W水星表面马赛克,1973-74。|

19-24: How many rings can you make out for the Caloris Basin? `ANSWER <answers.html#19-24>`__

在南半球的这一观点中,陨石坑的优势是显而易见的:

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与月球不同,明显玄武岩填充的玛丽亚是稀疏的,尽管一些小的黑暗斑点已被看到。这意味着大约38-39亿年前发生在月球上的第二次大融化并没有发生在水星上,水星的表面可能更古老,并保留了与月球高地相关的同一时期的撞击破坏。

然而,大部分的汞表面被描述为一个相对平坦的火山平原,由富含铁的熔岩组成。一些平原单元可能是原始地壳。最常见的地形类型是等级间平原,如图所示:

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第二个低起伏单元被称为平缓平原(尽管可能起源于火山,但其侵位模式存在争议)。它在视觉上类似于月球上的玛丽亚,同时也显示出明显减少的陨石坑数量,这表明这个平原单元比大多数摩科瑞地表年轻,并且部分填满了许多较老的陨石坑。

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如图所示,水星上的一些区域崎岖不平,有着巨大的山丘和线条。它们可能是喷射单元和火山结构的混合体。

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与月球不同的是,水星偶尔会显示出压缩的结构特征。一个例子是,这条断层被解释为自然界中的一个冲断层,形成了3公里高的陡崖:

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总之,水星的历史是双重的:产生平原单元的火山事件和冲击坑化,极大地改变了以水流为主的地形。

19-25: Discuss major similarities and differences between the Moon and Mercury. `ANSWER <answers.html#19-25>`__

金星是另一个物质,具有复杂的年轻表面和迷人的历史。它的高反射率(反照率为0.71;在夜空中可以很容易地从地球上看到明亮的“夜星”)意味着一个浓密的笼罩大气,因此它的表面知识将取决于着陆器或穿透云层的雷达。金星距太阳0.72a.u.(距离地球4400万公里),自转周期为225个地球日,逆行自转周期为243天(从北极看是顺时针旋转,而不是地球和大多数其他太阳行星的逆时针运动)。金星比地球稍小(直径:12100公里),体积占地球体积的88%,有时被称为地球的孪生行星,但仔细观察它的大气层和表面,发现两者与地球大不相同,大小上的相似性是巧合的。金星的内部由一个坚固的铁心(没有磁性)、一个厚的地幔和一个主要特征相对年轻的薄壳构成。

美国和苏联的一系列任务解开了一些谜团。通过飞越探测器探测金星是美国宇航局水手计划的一部分,该计划还包括火星之旅和上述水星通道。“水手2号”是1962年8月27日发射的第一颗美国行星际探测器,带有红外和微波辐射计。经过接近41000公里(25460英里)的金星时,它确定了大约500°C的外云甲板的温度。1967年,水手5号到达了10150公里(6300英里)的范围内,使用这些和紫外线传感器将更多的数据添加到数据库中。大约在这个时候,苏联的第一个探测器,威内拉4号,通过降落伞降落在大气层中,试图降落在地面上。它显然是被稠密的大气(~90atm)和高温压碎的,但返回的信息证实了2 约97%的气体(极少的水)和探测外层云层中的硫酸液滴。在又两次失败后,维内拉7号到达水面,并在1970年存活了23分钟。威内拉8号也在1972年成功地通过伽马射线光谱仪分析添加了放射性U、Th和K的化学成分数据,这表明当地岩石是富钾玄武岩。测量到的表面温度约为470°C。1975年至1982年间,又有四块威尼斯到达了表面;每一块威尼斯都带有一个摄影系统,可以返回周围环境的照片。从威尼斯9号和10号拍摄的两张照片显示了一个岩石表面;在上图中注意到一块与众不同的岩石,它让一些观众想起了麦当劳的汉堡包。

B/w Venera 9/10 images of the surface of Venus, November 1975.

从13号威尼斯的一张彩色照片可以看出一个富含铁的氧化表面:

|彩色威尼斯13金星表面的照片,显示出一个富含铁的氧化表面。|

19-26: Ignoring the reddish iron surface stain, what does the other dark rock remind you of (in terms of rock type)? `ANSWER <answers.html#19-26>`__

下一次对金星的探测是1974年2月抵达的“水手10号”。使用一种特殊的紫外线滤光片,它的成像相机能够穿透一氧化碳。2 -主导大气探测云漩涡,强调激发一氧化碳的浓度,适合作为一般循环模式(风速高达370 km/hr)的标志。 [每小时230英里] 在气体包壳内)。

|彩色水手10紫外线过滤照片金星,1974年2月。γ

两个金星先驱飞船于1978年12月抵达地球并进入轨道;金星先驱2号部署了一个着陆探测器,幸存了大约一个小时。他们操作质谱仪和紫外分光光度计、红外辐射计和雷达高度计来绘制他们经过的地面轨迹的剖面图,从而得到一张地形图(100米 [305英尺] 垂直精度)覆盖地球90%以上。

在波多黎各的阿雷西博天文台、加利福尼亚的金石跟踪站、马萨诸塞州的干草堆等地,由天线发射的地球成像雷达波束首次穿透了无法穿透的遮蔽金星的云层。波长从3.8厘米到70厘米不等。利用多普勒频移的干涉技术处理反射信号,这些信号提供了一些有关介电常数、表面粗糙度、坡度以及对高程差的粗略估计的信息。地面分辨率(区域)可以低至100公里(62英里),也可以高于3公里(2英里)。这是一张图片,显示了从莫哈韦沙漠喷气推进实验室的金石跟踪站12.5厘米处传送到金星的后向散射雷达光束强度的变化。

|从位于莫哈韦沙漠的JPL金石跟踪站的地面雷达拍摄的金星的黑白雷达图像。|

即使是这些早期的雷达图像也指向了相对平坦的金星,但有些高地超过了6公里(3.7英里)。苏联的威内拉15号和16号(1983年)携带的成像雷达(8厘米波长)能够1-2公里(0.6-1.2英里)的地面分辨率,收集了大约25%的地球覆盖率。下面的场景位于维纳斯北部的伊什塔尔-泰拉地区,显示了拉克斯米平原的东部、褶皱的麦克斯韦-蒙特斯和巨大的克里奥帕特拉火山口,底部宽2000公里(1240英里)。

|B/W Venera 15/16 radar image in the general Ishtar Terra region of northern Venus.|

19-27: What is the most conspicuous geologic feature in this scene? `ANSWER <answers.html#19-27>`__

主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@epix.net

合作者: Code 935 美国国家航空航天局 GSTUSAF Academy
上次更新时间:99年9月
站长:小比尔·狄金森。
现场负责人:Nannette Fekete
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