行星（一）

第十九讲 行星（一）

↓1.行星的分类。

↓2.内行星，它们的相位。

↓3.外行星，它们没有相位。

↓4.水星、水星上看到的太阳、水星的大气层。

↓5.水星上的季节、水星上的山、水星上的火山。

↓6.金星、启明星、长庚星与黄昏星、金星的相位、金星上的山脉、金星上的大气层、金星上的晨曦雨黄昏。

↓7.轴的倾斜对季节的影响、水星上的季节Ⅰ。

↓8.水星上的季节Ⅱ、地球走错一步及其生命条件的变化、地轴不变的稳定性。

↓9.火星、火星的外观、火星上的大陆与海洋。

↓10.极上发亮的斑块、从太空中看到的地球两极的冰雪。

↓11.火星极上的冰雪。

↓12.从火星上看到的太阳、火星上被照亮的大气层、与地球最相似的行星。

↓1.根据行星在太阳系中的位置，我们可以将它们划分为两类：一种是内行星，另一种是外行星。内行星包括水星与金星，它们之所以被称为内行星，是因为它们的轨道都被地球的轨道所包围，并且它们离太阳的距离比地球到太阳的距离也更近一些。所有的行星都被太阳所吸引并且都围绕着太阳旋转，这就像地球上的物体都被地球所吸引并且朝着地心的方向运动一样。根据这样的看法，太阳就是太阳系的最里面的那个点，就像地球的中心是我们地球最里面的那个点一样。至于海王星，或是某颗更远的其他行星，如果它存在的话，那么它就是太阳系最外围、最高处的星球。外行星包括火星、小行星、木星、土星、天王星、海王星，它们被称做外行星，正是因为它们的轨道包围着地球的轨道，或者说，因为它们的位置与太阳的距离要比我们地球离太阳的距离更远，因而它们的位置也比地球的更高。

我们应该将这种分类方法与另外一种分类方法结合起来考察，因为另外的这种方法更为普遍地描述了行星的外貌。这种方法将行星分为三类，第一类包括水星、金星、地球与火星，这一类是由中等大小的行星组成的，它们的两极略为扁平，构成它们的物质非常重，除了地球之外，其他星球都没有卫星。第二类行星是小行星，它们的特征就是数量众多、体积很小、质量很小，它们的轨道在其他行星轨道所构成的公共平面上相互交叉，并且隔得很远。木星、土星、天王星、海王星，组成了第三类行星，这是由巨大行星所组成的行星群，它们的体积庞大、密度很小，两极非常扁平，并且有着很多的卫星。木星有四颗卫星；土星有八颗卫星，除了这些卫星之外，还有一个卫星是聚成一个环形的；天王星也有八颗卫星，而海王星只有一颗卫星。

↓2.内行星和外行星的分类对于我们来说是非常重要的。实际上，内行星会呈现出不同的相位，这与月球的相位是类似的。也就是说，根据观察时间的不同，内行星们有时会整个地显示出来，有时会部分地显示出来，而有时会完全看不到。因为它们有时会将自身发亮的半球整个地朝向我们，或是部分地朝向我们，而有时则将它那黑暗的半球朝向我们。与此相反，外行星却总是整个地向我们显现出来，除火星有时会出现少许亏缺现象之外。这两类行星所呈现的面貌不同，是由地球所处的位置造成的。地球的位置有时会将我们带到面向内行星的黑暗半球那一面，但它的位置却总是能让我们看到外行星的发亮半球。借助于下图，我们可以来解释这一现象。

图75

如图75所示，我们用S来代表太阳，V代表一颗内行星，比如说金星，用T来代表地球，用M来代表一颗外行星，比如说火星。当地球位于它轨道上的T点时，内行星V有时会在它轨道上的这一个位置出现，而有时则位于它轨道上的另一个位置。当V处于地球与太阳之间连线上的V点时，它将它黑暗的半球朝向我们，因此这时我们看不见V，它的这一相位类似于在说到我们地球的卫星月球时所提到的新月时期。如果V恰好位于地球与太阳之间的连线上，那么我们就会看到，这颗内行星就像一个黑色的圆点一样，出现于太阳那耀眼的光盘上，这就是金星凌日的现象。随着V在它的轨道上不断往前运行，它会逐渐地将它明亮半球的一部分呈现给我们，显示出一个月牙的形状。当它到达V′时，它正好将它明亮半球的一半呈现给我们，这一相位就类似于月球的弦月时期。最后，当它到达V″的位置时，它背向着太阳，这时，它就将它整个圆盘的面貌呈现给我们了。因为这时，它的发亮半球完全地朝向着我们。不用我说你们也知道，当内行星V正好经过地球面向太阳那一侧的背侧、并且跟这两者成一直线时，就它正好被太阳那巨大的圆盘遮住，但是这种情形很少发生。这颗行星最经常出现的情形是，它处于太阳与地球连线所在直线的上边或者下边。之所以这样，是因为它的轨道与地球的轨道有些略微的倾斜。过了V″之后，行星的圆盘开始出现亏缺，慢慢地变成了一个月牙状，最后就消失不见了。

↓3.这与外行星所呈现出来的外貌完全不一样。首先，一个位于太阳上的观察者，由于太阳是行星发亮的光源，很显然，他应该会看到所有行星的整个发亮半球。但由于观察者周围的太阳光线太强烈了，这使得他不能看清楚这些发着微弱光亮的行星。换句话说，对于这位观察者而言，他看到的所有行星就都是圆形的。对于地球上的我们来说，我们观察外行星的时候，也会发生类似的事情，即它们看上去都是圆的，并且离得越远的，就会越圆。我们不是从太阳系的中心来看这些行星的，而是从一个非常靠近的点即地球来看的。地球与太阳之间的距离跟这些行星与太阳之间的距离相比较，地球距离太阳是非常的近了。因此，由于我们地球的位置非常接近太阳系的中心，从这个位置去观察，木星、天王星、海王星等等，在我们看来总是将它们朝向太阳的半球向着我们地球的。我们只要看一看前面的图75，就能相信这一点，在外行星M的轨道上运行过程中，它总是将向着太阳的那半球朝向我们地球。此外，如果我们所考察的这颗行星距离太阳系的中心越远，那么这一点就会表现得越明显。因此，距离我们地球最近的火星，尽管它也是外行星中的一员，但有时它也会将它处于夜晚的那个黑暗半球的一小部分朝向我们，这就使得它的圆盘有时看起来有点儿亏缺，而不是那么圆。不过它从来不会变成月牙形状，更不可能完全变成黑的。从图75中我们看到，当火星位于M′的位置时，它会将黑暗半球上的一小部分呈现给我们地球。

↓4.水星是内行星中的第一颗行星，我们很少能用肉眼看到它，因为它距离太阳太近了，它围着太阳转，画出一圈很窄的轨道。水星看上去就像一颗一闪一闪、发出明亮光芒的小星星。它有时在太阳刚落山之后才出现片刻，而有时则在太阳升起之前会出现片刻。因此，如果不通过望远镜的话，我们就只能在早晨或晚上的微光中靠近地平线的地方发现它。水星的相位也像月球一样明显地变化：在某一天，它会呈现为一弯窄窄的月牙形状，它的角总是向着与太阳相反的方向，这是因为它的光来自于太阳；再过一段日子，它会呈现出半个圆盘的形状；再过一段时间，它就会变成一个完整的圆盘了。要想看到这颗行星的不同外观，天文望远镜是非常有必要的。水星到太阳的距离是地球到太阳距离的1/5，因此在水星所见到的太阳的大小是地球上所见到太阳的2.5倍。水星上所看到的太阳圆盘的视面积应该比地球上所见到的太阳圆盘的视面积大六至七倍。你们可以想象一下，在那里会有七个像我们平时所看到的那样大小的太阳，它们一起将光线倾泻在我们的头顶上。到那时，你们就可以确切地体会到，太阳在离它更近的水星上所产生的效果，那里的光要比我们这里强上七倍，那里的热度也要比我们这里热七倍。但是天文学上的观察都一致认为，也许水星外围的大气能够改变这种极高的温度与伤害眼睛的亮度。我们知道，由云层形成的厚厚帘子，它在为我们地球削弱掉太阳光线的强度上起了多大的作用啊！水星的大气层中似乎有着非常多的云层，因为有时我们会在这颗行星那发亮的圆盘上突然发现一些黑条，它有时会引起非常明显的亮度变化。

↓5.不管怎样，水星上的环境状况是异常炎热、异常明亮，因此产生的四季对于我们地球上的人类而言，是非常难以想象的。水星绕太阳一圈，需要88天，这就是它一年的时间长度。因此，它的每一季度只有22天。而且，水星的轴在它的轨道平面上是如此倾斜，以致太阳从它的一极照向另一极，而没有给温带留出位置。在这颗行星上，以它的北极为中心的一个广大区域，有44天的时间是总能看到太阳从地平线上升起而从来不落下去的；而在另外一片区域，即以南极为中心的这片区域，则在这段时期内会处于连续的黑暗之中。到一年的下半年时，情形就会颠倒过来，但这段时期还是44天。这时，水星上的南极处于光亮与炎热之中，而它的北极则处于黑暗与寒冷之中。只有在它的赤道区域，每隔24小时零5分钟——即水星自转的周期，白天与黑夜、炎热与寒冷会周期性地出现。

由于在水星呈现月牙形状时，我们能够在上面看到一些锯齿状的东西。我们认为，这是这颗行星上的一些山脉，我们已经对其中的一座山进行了测量，它的高度大约是20千米，相对于水星的体积而言，这是一座非常高的山，地球的体积比水星大17倍，但却没有与它体积相比这么高的山，因为地球上最高的山峰，其高度才八千多米。最后，在水星经过太阳面前时，每个观察者在这时都能看到在水星的黑色圆盘上有一个小的亮点。于是我们认为，在这颗小小的行星上，存在着熊熊燃烧的火山。

↓6.金星是一颗非常神奇的星星。它的光线如此明亮，以致人们在晨曦出现之前或是太阳落山之后都能看到金星。因为它是如此的光芒四射，就是在白天能够看到金星也不为怪。当它在东方升起时，我们通常将它称为晨星；而当它在西方升起时，我们通常将它称为暮星；古代的人们还将它称作启明星或黄昏星；此外，人们还将它称为太白星或长庚星。它的名字如此之多，这说明了从古至今，这颗耀眼的星星甚至会在人们最不经意的时候，冲进人们的视野之中。金星的相位非常明显，但要观察到这些相位，仅凭肉眼还是不够的。如图75所示，当它几乎位于地球与太阳之间、靠近V′的位置时，它呈现的形状是月牙形状。它所发出来的光是如此的明亮，我们似乎可以看到了它最大的面积，虽然这实际上仅仅是它圆盘上可以见到的一小部分面积。当金星到达V″的位置、与太阳相对时，这时，它会将它发亮的整个半球朝向我们地球。不过，它在这时看起来似乎变得小了、变得暗淡了，这是因为，它离我们地球的距离远了很多。当金星处于V点的位置时，它离我们地球的距离是3900万千米；而当它位于V″点的位置时，它离我们地球的距离是2.6亿千米。

↓7.在关于地球的那一讲中，你们已经知道，在地球所经过的轨道平面上，地轴的倾斜是如何产生四季的、是如何造成白天时间的参差不齐的。如果地轴的倾斜再严重一些的话，那么四季就会完全不一样了，白天与黑夜的交替也会完全不一样。水星在太阳光线照射下，它转动时的倾斜幅度要比地球的倾斜幅度更大，这为我们提供了一个例子。金星为我们提供了另一个例子，我会更加具体地向你们阐述这一点。

金星的轴与它的轨道平面形成了一个18度的夹角，而地球与轨道平面形成的夹角是67度。在图76中，金星正处于它的夏至时期。我们将图76与涉及地球的那一部分的图75相比较，那么，你们会看到，这两颗行星处于太阳光线照射之下的情形是多么不同。为了明白金星轴的巨大倾斜所造成的重大后果，你们可以想象图76中的球（即金星）沿着箭头的方向绕着它的轴转动，那么显而易见，在23小时24分钟内（这是金星自转的周期），纬圈P上的所有点都位于被太阳照亮的区域内。因此，从北极B直到纬圈P的区域内，太阳从来都不会落下去，在那里黑夜不会出现。借用我们对地球已经使用过的术语来说，这个区域是金星的北极圈。因为它划定出来的这个区域是金星处于夏至时没有黑夜的区域。我们同时还看到，太阳光线垂直照射到靠近金星北极的纬圈T上，因此，这个纬圈就是金星的北回归线。因此，与地球上所产生的现象相比较，金星上的极圈与回归线正好是颠倒过来的。地球上的回归线靠近赤道，而极圈靠近极地；但在金星上，极圈靠近赤道，而回归线则靠近极地。由于这一颠倒，金星上的季节就与我们所熟悉的季节非常不一样。地球上的北部区域在夏至时只有白天而没有黑夜，但由于在那儿的太阳光线是斜射的，所以并不炎热。但金星上的北部区域在夏至时不仅仅只有白天没有黑夜，而且由于在那儿的太阳光线是直射的，所以在这时它的表面要比地球表面上热很多，它的亮度也要地球表面上亮很多。所有这些条件合起来，它们共同导致了金星上这一区域的气候要比地球上赤道地区的气候更热。

图76

↓8.当金星上的北部区域持续不断地受到太阳的照射时，它的南部区域，即从极点A到极圈S之间的区域，会处于连续的黑暗之中。那里的温度会降到与我们地球上冬季时两极附近处的温度差不多低。只有位于两个极圈即极圈P与极圈S之间的那一块狭小区域，它被赤道E平分为两半，在这个时候，它的白天与黑夜是交替出现的。金星上的其他区域，则要么是连续的白天，要么是连续的黑夜，所以要么是异常炎热，要么是异常寒冷。

但是这颗行星会继续沿着它的轨道运行。慢慢地，太阳光线不再直射回归线T了，而是照射到了低一点的纬圈上了。到了秋分的时候，阳光就直射到了赤道上面。再过不到四个月的时间，金星就走完了它轨道的一半行程。这样，半年就过去了。这时，太阳的光线开始直射另一条回归线R了。由于我们假设在图76中，太阳光线是从左边照向金星，而不是从右边照向金星的，因为这时金星处于它轨道的另一端。那么，你们很容易就会看出，在这个时候，金星的南部区域迎来了漫长而炎热的白天，而它的北部区域则处于无尽而寒冷的黑夜之中。

下面我们来总结一下。由于金星的轴倾斜得非常严重，所以金星上没有温带。每四个月，从一个极到另一个极，就会交替出现异常炎热或是异常寒冷的天气。倘若地球上气候也变成这样的话，那么，那些只有在适宜的气候下才能生存的动植物就会灭绝。倘若赤道上出现了极地上的那种黑暗与寒冷，那么，怕冷的那些生物就会灭绝；同样的，当太阳光连续地直射极地时，极地上的那些生物同样也会消亡。因此，地球上的生命与地轴的倾斜幅度是密切联系着的。倘若这个以每小时10.8万千米的速度运行着的地球做了错误的运动，使得地轴的方向稍有变化，那么四个季节就会发生变化，那么我们生命的存在条件就会被破坏。但是我们完全不用害怕地球会走出这错误的一步。神圣的大自然控制着地轴，使得地球在太阳面前保持着那个倾斜度，从而给予它适宜的气候。神圣的大自然使地球的轴一直都能平衡在一定的范围内，这样就让生命的存在保持和谐。

↓9.按照与太阳距离由小到大的顺序，地球处于金星的后面。我们在其他的地方已经讨论过地球，因此在这里，我们直接越过它，而直接来到火星。火星排在外行星的第一位。在我们看来，火星就像一颗闪闪发光的星星，因为它发出鲜艳的红色，这使得它与其他的星球明显不同了。它绕轨道一周，需要花费地球上的687天，或者说接近于一年零十个月的时间。当它与地球处于太阳的同一侧时，它与我们只相距5600万千米，但当它到达了其轨道的另一个端点时，它与我们地球相距4.24亿千米。它的视面积和它的亮度在不同的时期相差很大。倘若我们用望远镜来观察火星，尤其是当火星与地球的距离最近时对它进行观察，那时火星是天空中最奇特的景观之一。它的圆盘上总是布满一些保持着固定形状的大斑块，斑块的轮廓非常清晰，有一些是淡红色的，有一些是模糊的绿色的。有些人认为，他们在这个半球上是看到了一张小的世界地图，在它的上面，土地是暗红色的，海洋是绿色的。倘若我们可以从邻近的某颗星上看地球的话，那么地球大概也是这个样子。因此人们推测，这些红色的斑点就是陆地，而那些绿色的斑点则是海洋。这些斑点出现在这颗行星的西部边缘，它们依次进入观察者的视野，然后又消失在火星的东部边缘，最后又在另一侧出现。同一个斑点要在火星圆盘的其中一端连续出现两次，所需要花费的时间是24小时37分钟，因此，火星绕它的轴转动一圈需要24小时37分钟。这一周期跟地球的自转周期非常接近，地球要完成自转一圈，需要24个小时。

↓10.此外，在火星的每一个极上，都有一块白亮的环形斑点，在淡红色的土地与绿色的海洋的包围中，由于这块斑非常白亮，因此它显得非常清晰。这些极上的白斑的面积是呈周期性变化的。当火星上的北半球处于炎热夏季时的那个半年，随着太阳照到它的边缘，北极上的白斑会逐渐地变小，向极点退去。与此同时，南极正处于冬季，南极上的白斑的边缘会逐渐扩大，侵入到那些原先是红色与绿色的区域中。在火星的另一个半年，火星上的两个极的季节颠倒了过来。这时，南半球处于夏季，而北半球处于冬季。而此时北极白斑的面积就会扩大，而南极白斑的范围会缩小。两极上这些白色的外衣是什么东西呢？因为，随着太阳远离或是靠近它们，它们的面积也会相应地扩大或是缩小。对于一位从天空中的某个点来看我们地球的观察者来说，他所看到的两极上的景象是完全一样的。他所看到的地球的北端，就像一个被冰雪覆盖的巨大圆顶，这些冰雪从来都不会融化掉。他所看到的地球的南端，也同样像一个被冰雪覆盖的巨大圆顶，但是由于这里正处于寒冷的冬天，因此这个圆顶的面积要更大一些。从天空中来看，这两个被冰雪覆盖的圆顶就像白得刺眼的两块圆斑。根据季节的不同，每过上六个月，它们就会变得更大一些或是更小一些。我假设在这个时候，在地理位置高一点的北极，冬天的雪层发出耀眼的光芒，白霜覆盖着整个北部区域，并且一直延伸到温带。而在位置低一些的南极，那些巨大的浮冰都已经融化掉了。冻住的海洋又重新恢复了活力，皑皑白雪消失不见。在太阳的照耀下，僵硬的大地开始展开笑颜，植物都开始发芽生长。六个月之后，南部的地方就要被雪所覆盖，而北部的地方又有了热量、光明与生命。

↓11.假如类比法并不是一种错误的指引，那么根据地球与火星之间的这种高度的相似性，我们可以得出什么结论呢？很显然，火星与地球一样，并且在它的极上都有着冰雪覆盖。在冬天时，冰雪的面积会扩展变大；而在夏季受到太阳照射时，冰雪就会由于受到热而融化，向着极地退去。对于地球来说，每过六个月，极地上这些被冰雪覆盖的帽子就会部分地融化或扩展一次。但对于一年的时间更长一些的火星来说，它是每过11个月才变化一次。地球南极上的冰帽面积要比地球北极上的冰帽面积更大一些，这在火星上也是一样的情形。在这两颗行星的南半球处于冬季时，它们的这两个半球都在这两颗行星的椭圆形轨道上处于离太阳最远的那些点。对于这二者来说，都是当它们位于远日点时，南极处于冬天，而北极处于夏天。这是因为，行星与太阳之间的距离在不断增大，因此在这两颗行星上，由于南半球处于冬天时离太阳的距离要比北半球来得远，所以南半球的冬天要比北半球的冬天更加寒冷。由此会导致这样一个现象，即在火星与地球上，南半球的冰雪都比北半球更多。

↓12.火星轴的倾斜度与地球轴的倾斜度几乎一样，前者是61度，后者是67度。因此，在火星上也有热带、温带与寒带，这与地球上一样。火星上也有四季：春夏秋冬，这与地球上的也一致。但是由于火星上每年时间更长，因此它的每个季度都比我们地球上长大约两倍。由于火星距离太阳更加远一些，因此从火星上看到的太阳是地球上看到的一半大小，从火星上看到的太阳圆盘的视面积要比从我们地球上看到的小百分之四十三。火星上的热量与光亮也比地球上的要弱一半。尽管火星上有特殊的大气层，它也不能改变距离所造成的影响。毫无疑问，在火星的周围一直都有大气层包围着。在火星的极上有着冰雪圆顶，这就说明，火星上也是有水的，而水必然会形成水蒸气，把火星包围起来。而且，火星上也存在着气态的大气层，它和我们地球上的大气层一样清澈透明，也像我们的大气层一样能被太阳光线照亮。做下面的观察就可以证实这一点。火星上的那些红色地方或绿色地方，那些陆地斑块或海洋斑块，只有当它们位于火星的中央地带时，我们才能看到它们。当它们位于火星的边缘时，它们就像被一个发光的帘子罩住了，它们的清晰度被削弱了，在它们到达火星的最边缘地方之前，它们甚至都已完全不能看见了。最后，火星的周围有时会异常明亮，超过了它圆盘上的其他所有区域，此时火星的东边到西边就像环绕着一条狭窄的光带一样。根据这些情况，我们可以推断出，在火星上存在着大气层，它能够像地球上的大气层一样被太阳光线所照亮，从而产生出这颗行星上的白天。位于这颗行星边缘的闪闪发光的带子、使得我们看不到这颗行星边缘处的发光帘子，都不是别的东西，而正是这层大气层，这样，我们的视线斜斜地穿过大气层，由此穿过的大气层就变得更厚了。因此，火星的中央部分就比较清晰，而边缘部位就看得比较模糊了。火星的半径大约是地球半径的一半，它的周长是两万千米，它的体积相当于地球体积的七分之一。七个像月球那么大的球体体积合在一起，它们的大小才与火星的大小差不多。不考虑火星的较小的体积，总体来说，火星是与地球最相似的一颗行星。