一个小小的科普:作为夜空中最亮的星之一,金星怎么这么亮?
为什么金星如此明亮?

2021年11月27日,英国柴郡切尔福德的蒂姆-琼斯拍摄到了木星(左)、土星(中)和金星(右)的大合照。你看到金星有多亮了吗,尽管它已经接近日落。如果你感兴趣的话,请在日落后寻找这三个星球,并在2021年12月初欣赏最耀眼的金星吧 谢谢你,蒂姆。

为何金星如此明亮?
木星是一颗明亮的行星,火星有时也会变得明亮。但是木星和火星在最亮时都没有金星亮。那么,这是为什么呢?
我们的宇宙近邻金星比地球更近一圈的绕日运行-它是天空中继太阳和月亮之后第三亮的天体。
作为地球公转轨道内侧相邻的行星,金星距离我们相对较近,但是近距离不是它如此明亮的唯一原因。想想火星,它在地球绕日轨道外一圈相邻运行,而它在我们天空中显得时而明亮时而暗淡。只有在地球经过火星和太阳之间那段时期,火星才特别亮,而同时它离太阳也最近。上一次发生此情况是在2018年,下一次将会在2035年。

对于金星的明亮则是另有原因。天文学家用反照率这一术语描述行星的绝对亮度。当太阳光照射到行星上时,行星表面会吸收一些阳光,其余的反射出去。反照率就是入射的太阳光总量和反射出去的光线量的比值。
正如你所猜到的,在太阳系主要行星中,金星有着最高的星体反照率 。

这是金星最亮的时候,也就是达到所谓的最大照射范围,或者说最大亮度。这个时间点,金星相对靠近地球。当望远镜显示它处于新月阶段时,看起来就像一轮迷你的月亮。这时,你甚至可以在白天看到金星。

这是白天时,处于新月阶段的金星(l)和月球的望远镜视图 图源:美国国家航空航天局。
金星闪耀的反照率
金星的反照率接近于0.7,意味着它能够反射将近70%的阳光。当满月在地球上空出现时,虽然它只反射了大约10%的阳光,但是看起来却比金星亮的多。月亮的低反照率是由于它是黑色的火山岩构成的,在我们眼中看起来很亮只是因为它离地球很近。月亮距我们只有大概一光秒而金星则有几光分。
金星的明亮是因为它被包裹在有高度反射性的大气层里(因此金星有很高的反照率)。金星的大气层中包含了硫酸液滴及悬浮在混合气体中的酸性晶体。太阳光极易从这些光滑的液滴和晶体表面上反射回来,大气层反射的阳光构成了金星如此明亮的重要原因。
顺带一提,金星并非我们太阳系中反照率最高的天体,这项殊荣属于土星的卫星土卫二,它冰冷的表面反射了大约90%的阳光。

自2018年10月下旬金星于日地之间经过,它明亮的半日面仍大部分背对太阳。有趣的是,这个新月形的金星可能比我们以往看到的完整金星更为明亮。2018年11月20日,Prabhakaran A在阿联酋Mleiha拍摄到这颗新月金星。设备:Edge HD 11‘’Alt Az - 探索科学3x 扩展器 - ZWO 290MC。后处理:9000帧堆叠在AS中,并在Registax进行处理。
金星的视大小
上文提到,当地球经过火星和太阳之间时,可以观测到最为明亮的火星。在这时,火星离我们最近,所以他在天空中最为明亮。金星同样如此:在金星经过地球和太阳之间时,它这颗行星在天空中最为明亮,尽管并不一定是在那个时候。

因为金星在地球轨道内围绕太阳运行,当它运行到我们和太阳之间时,它明亮的半球面,或者说是昼面,是背对着我们的。在这时,几乎不可能看到金星。
因为金星是一颗内行星(在地球轨道内围绕太阳运行的行星)。当它接近地球和太阳之间穿过时,我们可以金星呈现出像新月一样的形状。当金星在轨道上靠近地球——并准备在行星竞赛中“超越”我们——地球上的观察者可以看到金星的相位减弱。与此同时,随着新月金星的相位逐渐减弱,金星在地球天空中的圆盘状的整体尺寸逐渐增大,这是因为金星越发接近地球,并在地球和太阳之间移动。

当上述两种因素(残月形状和最大的金星圆盘)叠加时,金星会最为明亮,这时它在我们的天空中显示的表面积最大,天文学家称之为照亮范围达到最大。

Brett Joseph在2018年10月31日拍摄到的金星位于东方的照片,非常接近日出点。这个时间点是这颗行星经过我们和太阳之间,从而进入早晨的天空后不到一个星期之后。金星是如此之亮,以至于即使它离日出点这么近,拍摄者还是能看到这颗行星
概要:金星是天空中第三亮的天体,仅次于太阳和月亮。部分原因是太阳光很容易被金星大气中的酸性云层反射。

相关知识
金星是距日次近的行星。它的英文名"Venus"源于罗马神话中司掌爱情与美丽的女神维纳斯(希腊对应神:阿佛洛狄忒)。作为地球夜空中亮度仅次于月亮的自然天体,金星能照出影子,而且在一些罕见的情况下,它甚至在白天都能为肉眼所见。金星处在地球的公转轨道以内,因此从地球上看它不会离太阳过远,它要么在黄昏后从西边落下,要么在黎明前自东方升起。金星每224.7个地球日绕太阳公转一周,自转周期为243个地球日,一昼夜为117个地球日。其自转时长为太阳系行星之最,且方向仅与天王星相同,与其他行星相反,这意味着太阳在金星上西升东落。金星没有卫星,其实在太阳系的所有行星中,只有金星和水星没有卫星。
BY:earthsky
FY:Astronomical volunteer team
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