STEM教室︱活在自轉夠慢的星球一日會有一年那麼長嗎？

2024-11-20

STEM教室︱有時人對時間的感覺受情緒影響，興奮時可能會覺得快些，沉悶時會慢些。如果不幸被隔離，沒甚麼可做，有些人可能會難過得用「度日如年」去形容，覺得一日有如一年那麼長。但這可能嗎？

我們知道一日的長短受地球自轉速度影響，如果去到一個自轉夠慢的星球，一日有機會有一年那麼長嗎？原來這個星球既遠在天邊、又近在眼前，就是和地球相鄰，太陽、月球以外，最明亮的天體——金星。它繞太陽一周需時約224.65地球日，自轉一圈則約243.02地球日，一日如一年般長！

在大距時，金星在天空中與太陽的距離最大，並且最容易被看到。© Vito Technology, Inc.

1金星日 > 2金星日？

由於行星同時自轉和繞日公轉，當使用太陽和遙遠天體作參考點測量時，會分別得出太陽日和恆星日。由於金星自轉緩慢，加上其自轉方向與地球相反，就會得出異於一般從地球認知的情況。如從地球北極上空遠處觀看，就出現下圖簡化示意的情況：

地球公轉自轉皆朝逆時針方向，金星自轉則是順時針方向，與其公轉方向相反。

i. 從起點開始測量，紅色箭嘴同時指向太陽及遙遠恆星。
ii. 金星公轉到此位置，紅色箭嘴再次指向太陽，為一太陽日，需時約116.75地球日。
iii. 金星回到起點，需時約224.65地球日，即一金星年。此時紅色箭嘴尚未指向恆星/太陽方向。
iv. 紅色箭嘴第三次指向太陽，經歷2太陽日，約233.5地球日。
v. 紅色箭嘴再次指向遙遠恆星，達一恆星日，需時約243.02地球日。

好像有點難理解？不妨用一些物件模擬，甚至嘗試用數式表示，最簡單是在網上搜尋學術或科研機構的模擬影片，應該「幫到你」。

現實中，測量這些數字比理解金星1恆星日>2太陽日難得多。

測量金星不容易之我睇你唔透

同樣是由岩石組成的行星，金星顯得分外明亮，在天空亮得像遠處的射燈。原來這拜其濃厚的雲層所賜，不但反射近九成的陽光，更完全包裹整個星球，光綫不能穿透看到其地面，而且充滿二氧化碳等溫室氣體，使地表溫度超過400℃。故此，沒任何可觀察到的「地標」協助，怎樣才能確定金星已「自轉一圈」？

穿透雲層的電波

科學家發現金星的雲層雖然阻隔可見光，但可以被部分波段的無綫電波穿透。這樣就能夠從地球的大型天綫及人造衞星的雷達測量金星的地面、自轉等，又毋須接近進入的大氣層。

猜猜看

猜猜下列描述應配上哪幅金星圖片。

無論在地球還是太空探測器，以可見光觀測金星都只像個白雪球。（相片來源：NASA 水星探測器信使號 Messenger ）
使用兩段紫外綫拍攝金星雲層的結構。（相片來源：JAXA 金星氣候衛星破曉號/ あかつき/ Akatsuki /暁）
地圖用上分層着色法顯示高低地形，來自1990年代麥哲倫金星探測器的雷達數據。（圖片來源：NASA）
電腦地圖模型。其數據來自1989年由太空穿梭機發射的金星探測器麥哲倫搭載的雷達。（圖片來源：NASA）