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金星凌日神秘光弧可解金星超慢速自轉之謎

金星凌日,眾所矚目的世紀大事,全球大小望遠鏡,太空的、地面的,無不對準金星這個號稱「地球姊妹星」的行星。不過,正因如此,有人「不小心」地,發現了一個奇特的現象:金星光弧(The Arc of Venus)。

威廉斯學院(Williams College)天文學家Jay Pasachoff回憶道:「當我在2004年金星凌日第一次看到金星光弧時,真是讓我看到目瞪口呆。在金星開始進入太陽盤面之際,金星邊緣居然出現一道明亮光圈。」在短瞬間,整個行星如同「火環」一樣。右圖是2004年金星凌日期間,法國業餘天文學家André Rondi利用10公分反射式望遠鏡拍攝到的金星光弧。

經過8年的探究,研究學者終於搞清楚當時發生了什麼事:金星背後熾熱太陽所發出的陽光,穿透過金星雲頂的高層大氣,被大氣層折射,因而形成這道明亮的光弧,亮到連一般業餘望遠鏡和太空船都可以看到,讓科學家們得以從這個光弧現象更深入認識金星。事實上,它反應了某些金星最神秘的謎題。

  左圖為義大利米蘭的Riccardo Robitschek和Giovanni Maria Caglieris於2004年金星凌日時拍攝的金星光弧。

地球和金星這兩顆行星和太陽的距離差不多,基本上都是由相同的物質組成,且體積相當近似,如同雙胞胎一樣。然而,金星的大氣層質量將近地球大氣的100倍,主要由二氧化碳組成,這種溫室效應氣體讓金星表面溫度高達攝氏450度左右。高達22公里高的硫酸雲漂浮在大氣中,風速高達每小時350公里的強風環伺金星而過。真有人類進入這樣的大氣環境中,結局就是被壓扁、窒息、脫水,甚至可能自燃。

巴黎天文臺(Observatoire de Paris)Thomas Widemann說:「我們不瞭解為何金星大氣會演化成與地球如此不同。」現有的理論模型和技術都沒辦法完全解釋金星何以至此,換言之,我們還是很缺乏能瞭解我們自己地球的方法。所以如果能多瞭解金星一點,就等同於多瞭解地球一點。

金星最大謎題其中之一就是金星的超慢速自轉(super-rotation)。金星風速之前,環繞金星一周僅需4個地球日,遠快於金星自轉一周所需的243天。雖然先後有美國航太總署(NASA)的金星先驅者號(Pioneer Venus)、俄羅斯的金星號(Venera)和織女號(VEGA)、NASA的麥哲倫號(Magellan)及歐洲太空總署(ESA)近期的金星特快車號(Venus Express)任務前仆後繼地前往探測金星,但這個超慢速自轉之謎始終未解。

  右圖是NASA的TRACE太空船於2004年金星凌日時拍到的金星光弧。(Credit: J. Pasachoff, G. Schneider, L. Golub. From “Venus: It’s Now or Never")

金星光弧正是由此而來。光弧是被金星中層大氣(中氣層,mesosphere)所折射而產生,因此光弧的亮度可呈現出中氣層的溫度和密度結構。根據某些理論,金星中氣層是造成金星超慢速自轉物理現象的關鍵。分析光弧的光變曲線,研究者們便可繪製出從金星中氣層從一極區到另一極區的溫度和密度分佈概況。

2004年金星凌日出現的光弧是意外,不過2012年的不是。天文學家們是信心滿滿地準備好再度迎接這個現象,希望能再度捕捉到金星火環,其中包含9台散佈在世界各地的日冕儀,包含美國大熊湖天文臺(Big Bear)、夏威夷茂宜島(Haleakala)、美國加州沙加緬度峰天文臺(Sacramento Peak),日本的日出號觀測衛星(Hinode)、NASA的太陽動力觀測衛星(Solar Dynamics Observatory)等,期望能取得全面性的觀測資料。

目前科學家們正在分析他們的觀測資料。如果您也有本次金星凌日的觀測影像,不妨調出來仔細瞧瞧在第一~第二接觸點期間,以及第三~第四接觸點期間,您是否也有捕捉到金星光弧呢?

資料來源:The Mysterious Arc of Venus[2012.06.04]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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