金星大气层：差异与发现

我们之所以承认水星四周存在一层薄薄的大气，是因为对于所观测到的特殊环境，除大气层这一原因外找不到其他解释；但我们无法真正对这层气体做出分辨。金星上的大气层则完全是另一回事，我们直接就能观察到金星被一层显著的气体所包裹。此时我们不再是根据各种表象而做出一些可被接受的猜想和推断，而是完全基于事实。

为了使这层覆盖物肉眼可见，当然需要具备一些能使我们更好做出分辨的有利条件：当金星介于地球和太阳之间，也就是它逆光对着我们的时候，此时太阳光线在金星大气层内部被散射，我们最终能看到的是金星被围了一圈美丽的光环。

像这样的奇观离我们已经非常久远了。人类观测到金星运行至太阳前方最早可以追溯到1761年以及1769年；但在当时这一现象被解释为眼睛所产生的幻觉。

人类观察到的金星凌日现象

之后，持有不同想法的施罗特根据金星所产生的暮光效应做出了金星上存在大气层这一判断，接着又有无数观测者发现，新月形（在该相位下金星所呈现的样子）的两角会延伸出去，这是未被照亮的区域上方的被照亮的大气层在发挥作用。随着条件越来越有利于产生这种效果，我们会看到“新月”不断延伸，直至最后变成绕金星一圈的完整光环。

后来的天文学家配备的工具比前辈们的更好，他们能够精确地观察到金星在1874年和1882年从太阳面前经过时大气所发挥的作用。但必须承认，并不是所有人都欣赏到了同样的金星凌日现象，有些人只观测到金星进入太阳圆盘而没看到它离开太阳圆盘，好像在金星的大气层内部，出于某种原因，光散射就从金星的一侧停止了。原因可能出在观测条件上——某一时刻对获得良好视线有利的条件，在另一时刻可能会变得不利，总之这一视觉奇观非常精细微妙。还有一个同样有理有据的解释，即金星大气内部气象状态存在差异。相关现象还有：在下合过程中，金星光环的亮度不均。经过思考发现，除了大气这一原因几乎找不出其他解释。看来这层大气极易产生深刻改变，我们下面将分析由它导致的后果。

金星上存在大气这一事实毋庸置疑，所有人都可以在上述情况下目测到其存在，但在金星大气的数量及其构成方面，天文学界并未达成一致。

事实上，我们很难精确测量所观察到的这圈细薄亮环的厚度。各种各样对大气层厚度的估算更多来自对所观天象的明暗变化的推断。基于这些数值，我们长久以来都认同金星大气之浓厚，且它的密度几乎是地球大气层的两倍，但现代观点略有不同，反而认为金星上的大气密度明显小于地球，某些测算得出的结果为金星大气层折射的太阳光不会超过地球大气层折射的1/3。

当金星经过日面时，它被照亮的大气层会给金星的暗面镶上一圈光环。

当金星挡在太阳正前方时，我们朝天空望去，就会看见金星的外观犹如一圈光环，这是因为大气圈不断延伸纤薄的新月两端；当金星远离太阳时，金星大气圈只会呈现为两端被延伸开去的新月状。

由此可见，我们没有必要太强调这些似乎还未成定论的数据。对金星大气层厚度的估算也面临同样的情况。当下各种测定倾向于认为其厚度几乎不会超过1500米(1)，但这一测算是基于可见的光圈。正如我们在前文中解释的那样，人们有权做如下猜想：这一可见光圈只是踞于金星某层不透明物质之上的纯净的高海拔区域。这层大气对于解释金星表面不完美且变幻不定的能见度是必不可少的。多亏了观测时遇到的这些混沌，人们才发现了金星上的大气。

地球上夜幕降临，太阳消失后的很长一段时间内，我们都能看到地平线上呈扁圆拱形的明亮金星，我们在前面已经对金星不同寻常的光亮进行了解释。(www.xing528.com)

总之，我们多少能确定金星上存在大气这一事实，而这已经足够了。而真正无法确定的是这层大气的构成。金星不止不让人看清它的真面目，它似乎也谢绝人们对它进行光谱分析——所得的分析结果似乎完全相互矛盾，就像我们在观察金星细节方面也总是无法达成一致，但要为此解释原因就简单得多。无论是在观测工具还是在观测方法上，人类都实现了长足进步，所得数据更精确的同时也更加可靠。我们在前文普及通过光谱分析行星大气的条件时已指出这类研究的棘手之处，障碍主要在于我们地球上的这层大气，因为我们必须减去叠加在目标行星大气之上的地球大气层的作用。针对这一方面，现代工具带来了一些积极成果。

继沃格尔、塔基尼和塞奇等人的研究之后，人们得出的结论是，金星大气层厚且浓密，它的组成部分和地球大气层类似，应当含有大量的水汽，这一点也符合金星大气的外观。而当下的观点驳斥了前人给出的数据。1883年，让桑通过研究发现，金星上的水蒸气似乎难觅踪迹，他开始倾向于对前人的观点持保留意见。如今，根据圣约翰和尼克尔森的研究，金星大气不含任何水分，可能也不含氧气；另一方面，亚当斯和邓纳姆确定了金星大气中二氧化碳的存在。需要我们注意的是，此处只讨论可视的大气云层，正是它反射到地球上的太阳光线才使光谱研究成为可能。因此，我们实际上无从得知这层以下的混沌是什么，因为似乎只有极少的光线才可以穿过它，甚至都无法通过。阳光想要到达金星坚硬的地面非常之难，导致地面反射向我们的光线数量不足以进行光谱分析。

金星从太阳和地球之间通过时，金星大气的光照情况示意图

同一时刻用不同仪器观测到的金星。小图像的品质不如大图像高，这让我们想到了最早一批金星观测者所提供的金星外貌图像。

最后，尽管我们真的只能对金星大气层外圈进行探测，尽管在这样高度的区域里似乎不存在水蒸气和氧气（氧气含量可能小于地球空气中氧气含量的1/1000），但我们还是应该避免断言金星地表的情况也是如此。事实上，如果地球上也有一层连续的密云阻碍了外界探知这层密云以下直至地表的空间，从而导致探测工作只能针对平流层已经十分稀薄的地区，那么其他星球上的宇航员会如何判断地球上的大气及其构成呢？

因此，我们所确定的是，金星四周有一层达到了某体量的大气，但这样的事实又叫人失望，因为我们直到现在还不能掌握有关金星大气层完整和足够的信息。如果我们从它的外观判断，那么这层可见物质应该就是云层，云层连续的不透光部分往往就会遮盖金星自身的外表。形成这种形态的可能原因是高含量的水蒸气，水蒸气凝结便会形成类似的物质，就和地球上的云层一样。如果我们反过来否认金星上水的存在，还有两种可能的解释：第一种是金星上的“云层”是由一种与地球上的云层完全不同的物质构成，而我们对该物质一无所知；第二种解释是光谱分析只能提供给我们非常有限的信息，这些信息只与在人类研究范围之内的高海拔地区有关，而这一区域以下的形态不可能被揭示出来。

总之，无论金星的大气层是什么(2)，我们在解释望远镜所观察到的金星不同的外貌以及说明我们对金星外貌所做的有限推论时，这层浑浊的大气永远都是绕不开的话题。

根据前文所述，我们得承认自身的无知，因为我们还不了解金星大气层的特性以及几乎遍布金星表面的浑浊层的确切本质，但由这些特殊情况带来的后果应能使我们得出某些结论。

(1)　根据《自然》2007年一篇名为“The structure of Venus’ middle atmosphere and ionosphere”的文章，金星大气层顶层距金星地表的高度约是220千米到350千米，也就是说，金星大气层的厚度远大于1500米。

(2)　现测定金星大气层主要成分为二氧化碳和氮，还含有二氧化硫、水蒸气等物质。金星大气层极其稠密，大气压为地球的90倍，这样强大的大气压足以将人压扁，而大气中还存在具有腐蚀性的硫酸雨、硫酸雾；此外，其表面温度可高达480摄氏度，但厚重的大气层使得金星基本上无法向太空进行热辐射，对人类来说，金星即地狱。