本書共8章。第1章基本物理量和軌道運動,第2章至第4章分別描述了金星的空間環(huán)境、大氣環(huán)境、熱環(huán)境,第5章地質(zhì)學特征,第6章重力場與分層結(jié)構(gòu),第7章內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動力學,第8章生命信號的探測。每一章結(jié)尾提出了前沿科學問題及未來研究方向。
希望本書能為從事行星探測事業(yè)的科學家和工程技術(shù)人員提供有益參考,為日后持之以恒地尋微探深帶來一些啟發(fā)。
航天科技的發(fā)展,為人類探索太空提供了新手段和新視角。太空探索的一系列新發(fā)現(xiàn),深刻改變了人類對宇宙的認知。我國以火星探測為起點,開啟了中國人的行星探測之路,對星辰大海的探索不會止步。
在民用航天十四五金星/水星探測頂層設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)研究項目資助下,我們組織國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域和學科的專家,以水星、金星為研究對象,面向重大科學問題,開展了廣泛調(diào)研、系統(tǒng)整理、深入分析等工作,梳理了人類對水星和金星研究取得的成果,同時在現(xiàn)有認知基礎(chǔ)上,探討提出了水星和金星未來探測中的前沿科學問題、重點研究方向。
本書共8章。第1章基本物理量和軌道運動,簡要描述了金星基本物理參數(shù)、運動特征,及其臨近小天體基本參數(shù)。第2章空間環(huán)境,系統(tǒng)整理了常見金星空間環(huán)境探測手段、探測歷史,描述了金星的行星際環(huán)境及弓激波、感應(yīng)磁層、電離層的空間結(jié)構(gòu)。第3章大氣環(huán)境,描述了金星大氣成分和特性、結(jié)構(gòu)、運動、電場、典型現(xiàn)象和科學載荷及探測目標。第4章熱環(huán)境,介紹了金星大氣熱環(huán)境、表面熱環(huán)境。第5章地質(zhì)學特征,描述了金星地質(zhì)年代演化、表面物質(zhì)組成、地形地貌和地質(zhì)作用過程、表面物理特性。第6章重力場與分層結(jié)構(gòu),介紹了金星重力場模型構(gòu)建方法、重力場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第7章內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動力學,介紹了金星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分、金星內(nèi)部動力學。第8章生命信號的探測,介紹了金星環(huán)境演化、早期金星的宜居環(huán)境、現(xiàn)存金星生命的可能性和信號探測,對表面與內(nèi)部、云層與大氣、實驗室與數(shù)值模擬分析等內(nèi)容進行介紹與展望。每一章結(jié)尾提出了前沿科學問題及未來研究方向。
希望本書能為從事行星探測事業(yè)的科學家和工程技術(shù)人員提供有益參考,為日后持之以恒地尋微探深帶來一些啟發(fā);谟邢薜恼J識,書中難免會有錯誤和疏漏,懇請讀者和專家批評指正。
在編寫本書過程中,得到高艾、戎昭金、李陶、黃金水、張子占、趙宇鴳等專家的指導和幫助,在此表示誠摯謝意!
魏勇,博士,研究員,博導,國家杰青基金獲得者。 科學探索獎獲得者。從事類地行星(水星、金星、地球和火星)空間環(huán)境的研究,致力于理解空間環(huán)境在行星演化中的作用。
第1章基本物理量和軌道運動1
1.1基本物理參數(shù)1
1.2軌道運動2
1.2.1金星的軌道特性2
1.2.2金星的自轉(zhuǎn)3
1.2.3金星凌日3
1.3歲差與章動3
1.4時間系統(tǒng)4
1.5坐標系統(tǒng)7
1.5.1基準參考系7
1.5.2地球坐標系8
1.5.3金星坐標系11
1.5.4星體坐標系12
1.6臨近小天體13
參考文獻14
第2章空間環(huán)境15
2.1引言15
2.2空間環(huán)境探測16
2.2.1探測意義16
2.2.2探測手段18
2.2.3探測歷史21
2.3空間環(huán)境的重要組成部分29
2.3.1行星際環(huán)境29
2.3.2空間結(jié)構(gòu)30
2.4前沿科學問題及未來研究方向40
參考文獻41
第3章大氣環(huán)境47
3.1引言47
3.2大氣成分和特性49
3.3大氣結(jié)構(gòu)52
3.4大氣運動55
3.5大氣電場、云霧、閃電57
3.6科學載荷59
3.7前沿科學問題及未來研究方向59
參考文獻61
第4章熱環(huán)境62
4.1引言62
4.2軌道和大氣熱環(huán)境63
4.2.1探測手段63
4.2.2探測歷史65
4.2.3科學認識66
4.2.4前沿科學問題75
4.3表面熱環(huán)境77
4.3.1概況77
4.3.2探測手段和探測歷史78
4.3.3前沿科學問題80
參考文獻81
第5章地質(zhì)學特征86
5.1引言86
5.2地質(zhì)年代演化87
5.3表面物質(zhì)組成88
5.4地形地貌和地質(zhì)作用過程90
5.4.1火山平原及相關(guān)特征92
5.4.2中度高度變形的地形95
5.4.3冕狀構(gòu)造98
5.4.4撞擊坑和表面重塑歷史99
5.5表面物理特性101
5.6前沿科學問題及未來研究方向103
參考文獻104
第6章重力場與分層結(jié)構(gòu)107
6.1引言107
6.2重力場模型與觀測107
6.2.1數(shù)學建模107
6.2.2探測方法108
6.2.3地形建模與測量109
6.3重力場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)111
6.3.1模型發(fā)展歷史111
6.3.2分層結(jié)構(gòu)112
6.3.3殼層密度與厚度114
6.4前沿科學問題及未來研究方向116
參考文獻119
第7章內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動力學122
7.1引言122
7.2觀測約束123
7.3內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分123
7.3.1總體情況123
7.3.2金星殼、幔、核126
7.4內(nèi)部動力學128
7.4.1金星幔對流模式和全球熱演化128
7.4.2表面地質(zhì)構(gòu)造與內(nèi)部動力學過程131
7.4.3固體圈層與大氣圈層耦合的動力學過程133
7.5前沿科學問題及未來研究方向133
參考文獻135
第8章生命信號的探測139
8.1引言139
8.2環(huán)境演化140
8.2.1大氣演化140
8.2.2內(nèi)部演化142
8.3早期宜居環(huán)境142
8.4現(xiàn)存生命的可能性和信號探測143
8.4.1大氣生命信號144
8.4.2表面和內(nèi)部生命信號147
8.5展望147
8.5.1表面與內(nèi)部147
8.5.2云層與大氣148
8.5.3實驗室與數(shù)值模擬分析149
8.6前沿科學問題及未來研究方向149
參考文獻150
附錄A國外典型金星探測任務(wù)情況156
附錄B金星探測活動年表(19612010年)225
附錄C大氣模型和參數(shù)表230