太陽系中獨具個性的行星」兄弟「

獨具個性的行星兄弟

太陽系的8大行星好像一母所生的九兄弟，血緣相同，骨肉相親，它們上空的天氣與氣候既保留著太陽的「遺傳」特徵，也表現出獨具個性的「變異」特徵。

水星：熱勝爐火冷超冰

迄今為止，人們對水星的了解依然很少，這是因為水星距離太陽最近，沐浴在強大的太陽引力場和強烈的太陽光輝里。在這種特殊的環境下，地球表面的觀測者很難對它進行觀測，也很難向它發射飛船。

水星在兩「年」(行星繞太陽公轉一圈的時間稱作「1年」)內自轉3次。水星有較大的偏心率(行星軌道比較扁)，使得水星天空出現了一種特有的現象：如果「水星人」站在水星表面看太陽，就會看到太陽從「地平面」上升起後，慢慢地向天頂移動；隨著位置越升越高，太陽變得越來越大；當移動到某一點時，太陽好像走累了，停下做一次短暫休息，然後繼續在天空行走，不過這時它不再前進而是後退，不是移向天頂而是折向水星表面。在後退過程中，太陽變得越來越小，走累了又停下來休息；在落山的一剎那，它又跳了出來，最後它才消失在地平線以下。

太陽這種一會兒前進、一會兒後退、走走停停的現象，使得水星上沒有明顯的季節更迭時間，因而賦予了水星一個獨特的氣候特徵：熱如爐火冷如冰。水星上的溫度只取決於陽光照耀，同其他因素無關。白天接受太陽光照耀的時間長達2112小時，表面溫度高達427℃，比地球上鼎沸的油鍋還高一二百攝氏度。這麼高的溫度，就連鉛、錫、鋅等金屬都能熔化成「水」。然而，當太陽沒入「地平面」後，表面溫度就直線下降，很快降到0℃以下。到午夜時刻，表面溫度降到-173℃。

不過，別看水星的中、低緯度地區的晝夜溫差如此大，但兩極地區的溫度卻幾乎不變，沒有季節變化，基本沒有大氣。這就是水星的氣候特徵。

金星：太陽從西邊升起

金星很像地球的孿生姊妹，其大小、質量、成分和到太陽的距離都和地球很接近。在20世紀60年代以前，不少科學家以為，金星也像地球一樣充滿生氣，也有濕潤的空氣、縱橫交錯的江河、茂密的原始森林，金星「地面」上和「海洋」里也有各種各樣的生物。但後來查明的真實情況卻令人失望：金星表面沒有海洋，空中瀰漫著令人窒息的濃密大氣和厚厚的雲層。金星上也有一個怪現象：太陽從西邊升起。這是金星從東向西逆向自轉造成的。

在金星濃密的大氣中，93％是二氧化碳，在低層大氣中二氧化碳甚至達到99％!大氣壓力是地球的90倍，相當於地球上900米深海處的壓力。金星大氣分為三層，在32千米以下的高度是對流層。金星的對流層與地球的對流層不同，地球的對流層中上下翻騰，左右激蕩，是風雲雷電、雨雪冰霜等天氣變化的場所。金星的對流層中的大氣則平靜、無風、潔凈、透明。在32千米～48千米高度上是金星的霧靄層，其中的物質是腐蝕性極強的濃硫酸、濃鹽酸和濃氫氟酸，那裡終年濃霧不散。在48千米～70千米高處是濃密的雲層，濃雲中有速度高達每秒100米的氣流。

金星從太陽光中吸收的能量只有水星的1／4，金星的濃密大氣還會將其中的75％反射到行星際空間。從理論上講金星表面的溫度應當與地球差不多，但實際上金星表面的平均溫度卻高達480℃，這是因為金星大氣中存在濃密的二氧化碳(這是一種令人窒息的氣體，難怪有人把金星大氣視為「地獄之門」)。這個「地獄之門」猶如地球上的玻璃花房，具有溫室效應。溫室效應產生的過程是：太陽光穿過透明的玻璃對房內的空氣進行加熱，而玻璃房「不允許」紅外線往外跑。紅外線屬於熱輻射，它輻射不出去，玻璃房內的熱量就散失不掉。這樣，玻璃房裡的熱量不斷增加，溫度由此升高。濃密的二氧化碳也能起到玻璃房的作用，也有溫室效應。

金星上有季節，但有趣的是，金星的自轉非常慢，周期為243個地球日。由於自轉方向與公轉方向相反，金星上「1天」的長度相當於地球上的117天，而「1個季節」的長度只相當於地球上的55天～58天，因此金星上「1天」中要經歷兩個多季節。

火星：夏季比冬季長

在地面上觀察，火星宛如一團熊熊燃燒的火焰，發出橘紅色的光芒。其實，火星上沒有火，溫度也不高，只是其大氣中含有紅色的化學物質罷了。用望遠鏡看火星，能看到它表面上縱橫交錯的陰影和兩極地區的白色極冠，火星早期觀察中發現的所謂「火星運河」就是由這些陰影演繹出來的。

火星被稱為地球的孿生兄弟，因為兩者有許多相似的自然條件，有大致相同的白天和黑夜，軌道面與赤道面的夾角大致相同，有幾乎相同的季節變化，有類似的大氣環流。但是，火星的季節與地球的季節也有區別，具體表現在：火星上每個季節長6個月，而地球上每個季節只有3個月左右；火星上的夏季比冬季長，例如火星北方的夏季長約199天，冬季只有146天，春秋兩季均為171天；火星上的季節效應只表現為全球氣壓改變——冬季氣壓比夏季低25％，而地球上則四季分明。

造成火星特殊季節的原因是什麼呢?一是火星軌道因素，包括火星到太陽的距離遙遠，火星軌道的偏心率大於地球，以及火星軌道面與黃道面存在交角等；二是火星極冠的「乾冰」和大氣中二氧化碳之間存在著複雜的交換。火星極冠的主要成分是由水或二氧化碳結成的「冰」，前者稱為「水冰」，後者稱為「乾冰」。在火星冬至時，北極偏離了太陽，北極上空大氣中的二氧化碳凍結成「乾冰」，北極冠膨脹，這時南極冠溶化，凍結在南極冠中的二氧化碳返回大氣中。半年後，在火星夏至時，南極偏離了太陽，南極上空大氣中的二氧化碳凍結成「乾冰」，南極冠膨脹，這時北極冠溶化，二氧化碳返回大氣中。不過，在火星冬至時，火星位於近日點附近，到太陽的距離比火星位於遠日點時近10％，這時南極冠幾乎全部消融；北半球雖是冬季，但北極上空大氣中凍結成「乾冰」的二氧化碳較少，北極冠膨脹沒有半年前南極冠膨脹得多，兩者差別很大。這個差別使得火星北半球冬季時大氣明顯變厚；另一方面，在火星冬至時，火星位於近日點附近，運動最快，這時季節最短。相反，在火星夏至時，火星運動最慢，這時季節最長。火星氣候曾經出現過多次變化，原因或許同軌道變化有關。

木星：300多年大紅斑

木星是一個氣體星球，有厚約1000千米的濃密大氣層。木星大氣很不穩定，經常出現劇烈的爆發活動。1995年，哈勃太空望遠鏡在大紅斑下面觀測到3個巨大爆發形成一團。土星、天王星和海王星大氣也有類似特徵。有趣的是，在木星大氣中能看到一系列明暗相間的雲帶，白色的、橙色的、褐色的和棕黃色的，等等。其中，白雲位置最高，由結晶氨構

成，溫度最低，在-140℃左右。木星大氣中雲的結構複雜，形狀多變，不僅亮度隨時間變化，在明亮的雲帶中還時常出現一些較暗的不規則雲。這些明暗不同的雲是由木星高層大氣中東西方向強勁的風「吹」出來的。白雲下面的溫度隨其深度增加而升高，在氣壓為十幾個大氣壓的地方，溫度升到21℃。除了劇烈運動的雲之外，木星大氣中還有大規模的環流和小規模的運動。其中最著名的環流是大紅斑，它是一個長時間的氣象特徵，已經存在300多年了。

木星的自轉軸幾乎垂直於其軌道面，因此不管木星位於軌道上的什麼地方，太陽光都直射在其赤道上，所以木星上的四季變換不明顯。另一方面，木星距離太陽遙遠，太陽光到達木星時已無多少餘威，因此在微弱的陽光輻照中，木星上的季節變化非常緩慢，每個季節長達3年。木星上的季節雖然很長，「1天」卻非常短。在太陽系中，木星自轉最快，每9小時56.5分就自轉一圈，速度是地球的2.5倍。由於快速旋轉，木星赤道地區隆起，兩極地區收縮，整個星球呈扁圓形，這使得木星的全球溫度分布比較平均。

土星：晝夜短四季長

土星也是太陽系裡的巨型氣體行星，它與木星有許多相似之處，包括自轉快、到太陽距離遙遠、大氣不穩定、周圍有許多衛星等。兩者不同的是，土星自轉一圈的時間是10小時14分，比木星慢。土星軌道面與其赤道面的交角比較大，因此土星上雖有晝夜和四季，但季節變化不明顯。這些特徵加上到太陽的距離遙遠，從太陽光里吸收的光和熱較少，導致土星上不僅一個季度長達7年，而且氣候寒冷，每個季度都是寒冷的冬天。「晝夜短、四季長」是土星氣候的特色，一個土星春秋竟有2萬多個土星晝夜!

土星上空最突出的結構是美麗的光環。用望遠鏡觀察土星，一眼就能看到它像一頂精美的「大草帽」。通過近距離探測，人們發現它不是包圍在土星周圍的一個環，而是由好多環組成的複雜結構。除了光環之外，在土星上空還繚繞著色彩斑斕的帶狀雲層——雲帶，以金黃色為主，兼有淡黃和橙黃等色，兩極地區上空的「雲帶」為淺藍色。在霧靄層以下的土星雲帶和帶紋與木星雲帶相似，也有明亮的「帶」和暗淡的「紋」，但分布比木星雲帶規則，色彩不如木星雲帶鮮艷。在土星南緯55°區域有一個長達12000千米的大紅斑，在北緯400和600區域還有兩個長達10000千米的大褐斑。1933年8月3日，英國喜劇演員威廉·海用一架口徑15厘米的小型望遠鏡觀測土星時，在其赤道地區發現一個很亮的白斑，形狀頗似花生仁，有1／5個土星直徑長，被稱為大白斑。

天王星

、海王星

和冥王星

：永無白天或黑夜

天王星、海王星和冥王星是太陽系的三顆遠日行星，距離太陽遙遠，接收的太陽光和熱很少，表面溫度自然很低。天王星接收的太陽光和熱不到地球接收的3％，海王星接收的只有地球的1％，而冥王星接收的則更少。

天王星是一顆與眾不同的行星，其特別之處在於它的自轉軸幾乎平行於軌道面，也就是說，天王星幾乎是橫卧著在軌道上一邊滾動一邊繞太陽運行。讓太陽光輪流照耀它的南極和北極，由此造成了天王星非常特別的晝夜和四季。當太陽照耀它的北極時：北半球是夏季，太陽永不落山，沒有黑夜；南半球是冬季，太陽從不升起，沒有白天。當太陽照耀它的南極時：南半球是夏季，太陽永不落山，沒有黑夜；北半球是冬季，太陽從不升起，沒有白天。只有當太陽照在赤道上時，天王星表面才有晝夜變化，但出現這種情況的時間很短，而且只限於赤道兩邊8°的區域。由於接收的太陽光和熱很少，即使在夏天，天王星的表面溫度也在-211℃左右。由於到太陽的距離遙遠，天王星上面的「1年」相當於地球上的84年，「1季」等於地球上的21年；由於軌道近乎圓形，天王星到太陽的距離長時間保持不變。

海王星的赤道面與黃道面的夾角為28.5°，這和地球差不多。但是海王星的「1年」相當於地球上的164年，一個季節長達40多年，因此它不可能有可察覺到的季節變化。

冥王星距離太陽太遙遠，科學家對其季節情況幾乎全然不知。不過，由於冥王星具有120°的軌道傾角和太陽系天體中最高的偏心率，因此可以期望它有明顯的天氣變化，或許它上面的氣壓變化遠大於火星。

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