水星失去皇冠，太阳系最热行星并非不可改变

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2026年11月05日 22:28:00 来自北京

水星缺冕，太阳系最热行星信息更新为常青表达

2026年4月5日 | 天文志愿文章组 & 零度星系

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水星失去了其最热行星的称号，实际上太阳系中最热的行星并非水星。

尽管水星是距离太阳最近且吸热能力最强的行星，其表面最高温度仅可达约800华氏度（约427摄氏度）；而金星则始终更热，即便在夜间亦然。

地球、金星等行星的离太阳距离及高温特征反映了其运行轨道与所处的天文环境，但这并非决定行星温度的唯一因素，其温度状况会随着太阳系演化的历程及行星自身的动态变化而发生改变。

作为太阳系中最靠近太阳的行星，水星接收到的太阳辐射最多：几乎是金星所接收辐射量的四倍。此外，水星表面比金星更暗，因此它吸收的阳光也多于金星。在正午时分、温度达到最高点时，水星白昼表面温度可达约427摄氏度；而到了夜晚，温度则骤降至零下173摄氏度以下。然而，尽管水星吸收的太阳光最多，它却并非太阳系中最热的行星。最热的行星其实是金星，其全球表面温度常年维持在约482摄氏度左右，昼夜温差极小。其背后的原因如下。

在能量方面，太阳是太阳系中唯一具有显著影响力的天体。行星通常反射、吸收并重新辐射来自其母恒星的能量，而太阳是我们太阳系中所有行星唯一的母恒星。从极高的近似程度来看，太阳不仅维持了地球的温度，也使其他所有行星的温度远高于没有外部热源时的状态，后者仅略高于几开尔文。若无外部热源，大多数行星的温度将与宇宙微波背景辐射达到平衡，约为零下270摄氏度。因此，人们可能会认为距离太阳的远近，或太阳系中行星的排列顺序，应是决定行星温度的决定性因素。

确实，这种方法对太阳系中几乎所有的行星都极为有效。海王星是距离太阳最远的行星，同时也是温度最低的行星。向太阳方向前进：

天王星比海王星更热

土星比天王星更热

木星比土星更热

火星比木星更热

地球比火星更热

金星比地球更热

最后，继续向内探索，我们抵达了距离太阳最近的行星——水星。在那里，我们发现其白昼温度（即完全暴露在阳光下时）最高可达约800华氏度（427摄氏度）。而到了夜晚，当它背向太阳时，温度则急剧下降，最低可降至约零下180摄氏度（零下290华氏度）。但即便在最热的时刻，水星的温度也从未达到金星的水平；金星昼夜温差极小，表面温度常年稳定在440至480摄氏度（820至900华氏度）之间，始终高于水星所能达到的最高温度。其背后的科学原理如下。

光线随距离增大以球面方式扩散，因此距发源源头的距离越远，被截获的光能呈平方反比衰减。从发源视角观察，同一特定角面积内，不同距离处的大物体呈现相同角大小；每次距离加倍，观测到的亮度减半。光子（及所有光）均沿以发源为起点向外球形方式传播。

当然，这与距离星体或任何光源越近，其发出的光到达你所在位置的强度就越大这一道理是一致的。如果两颗行星处于轨道上，且其中一颗距离母星的距离是另一颗的两倍，那么距离更远的那颗行星所接收到的单位面积光照量仅为距离较近的那颗行星的四分之一。如果一颗行星距离母星三倍，它所接收到的单位面积光照量将只有距离较近的那颗行星的九分之一。

然而，行星的各类轨道参数并非决定其温度的唯一因素。倘若轨道距离是决定行星温度的唯一参数，那么距离恒星最近的行星必然最热，而随着与恒星距离的增加，各行星的温度将依次递减。

从物理角度来看，我们可以推断这些附加属性的可能特征。其中一个重要因素是行星的反照率（albedo），科学家将这称为其反照率。行星的反照率越小，表明其在吸收入射的所有（跨越电磁谱所有波长的）辐射光的能力越强，而反照率越高，则说明其反射光的能力越强。从下方汞星的视角可见，其存在暗区与亮区，暗区的反照率较低，亮区的反照率较高。

该图像展示的是中心位于0°N、0°E的全球地幔投影中，对Mercury行星的等轴投影，其中Debussy射线坑朝北方向可见，Rachmaninoff峰环盆地朝东方向可见。Mercury是太阳系中距离太阳最近的、体积最小的行星，并由NASA的MESSENGER任务进行了详细测绘。图片来源：NASA约翰斯霍普金斯大学应用物理实验室华盛顿卡内基研究所

水星是反射率特别低的行星。事实上，在太阳系八大主要行星中，它的反照率最低，意味着它吸收阳光的能力比其他任何行星都强。一般来说，行星科学家测量行星反射率有两种方法。

几何albedo，衡量的是如果光源位于你身后并照射向某个世界时，有多少百分比的光线会反射回你的眼睛，并被感知为该世界亮度的一部分。Bondalbedo，衡量的是该天体所反射的电磁能量占总incoming电磁能量的总体比例。

在这两项指标上，水星是太阳系中吸收能力最强、反射能力最弱的行星。它的几何反照率仅为0.142，这意味着只有14.2％的入射光对其观测亮度有贡献；而它的邦德反照率更低，范围在0.068到0.088之间，表明仅有6.8％到8.8％的太阳辐射能量被水星反射出去。

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由于靠近太阳以及其作为优秀吸收体的有效性，水星确实非常炎热。定量而言，水星这颗每88个地球日完成一次绕日运行的行星，在白天达到最高温度时，其赤道地区温度高达700开尔文（427摄氏度800华氏度）。因为水星自转非常缓慢，其夜晚一侧会连续长时间处于黑暗中，免受太阳照射；在这些时段，温度降至仅100开尔文（173摄氏度280华氏度）。这个低温极其寒冷，甚至比地球上任何已知的自然温度都要低。

那么，既然这是离太阳最近的行星水星的故事，那再往外一颗呢：金星？

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）晓号探测器拍摄的金星夜半球红外图像。从地球上看，金星的亮度高于其他任何行星，且其与地球的距离比其他行星更近。在它距离地球最近时，其视直径在所有行星中最大；而在距离最远时，虽有多个其他行星的视直径可能超过它，但金星仍将是地球上观测到的最亮行星。（图片来源：日本宇宙科学研究所日本宇宙航空研究开发机构）

相比之下，金星在多个方面与水星截然不同。金星距离太阳的平均距离大约是水星的两倍，因此绕太阳公转一周需要约225个地球日。水星与太阳的平均距离为5790万公里，而金星为1.082亿公里。因此，金星单位面积上接收到的太阳能量仅为水星的29％。此外，金星自转速度很慢，甚至比水星还要慢，每次被阳光照射的时间超过100个连续的地球日，随后又经历同样长时间的黑暗。

金星是太阳系中反射率最高的行星，其在几何反照率和鲍德温反照率方面，也无其他行星能达到金星所具备的反射度。

金星的几何反照率为0.689，意味着照射到金星被照亮区域的光线中有68.9％被反射回观测者。金星的邦德反照率介于0.76至0.77之间，表明入射到金星上的总能量中有76％至77％被该行星反射。

你可能会以为，由于从太阳获得的能量比水星少，且反照率远高于水星，金星应该比水星冷得多。然而，当实际测量金星温度时，却发现一个令人意外的结果：金星的温度在昼夜之间几乎恒定，平均高达735开尔文（462摄氏度863华氏度），甚至比水星还要热。

这张剖面图展示了四颗类地行星（以及地球的月球）的内部结构，呈现了这五个天体的地核、地幔和地壳的相对尺寸。尽管地球的直径仅比金星大约5％，但其质量却超过了水星、金星、火星和月球的质量总和。假如你以一个不与地球发生电磁相互作用的粒子形式穿越地球内部，你的运动轨迹会在穿过不同内部圈层时发生微小变化。水星是所有行星中体积最小的一颗，但从成分角度看，它拥有最高的平均密度。图片来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室

这一奇怪现象在天文学家首次发现时，不仅令他们困惑，更让他们感到震惊金星本身体积不足以自行产生热量，然而在金星的午夜，其温度竟高于水星正午的温度。金星接收到的阳光不足水星的30％，且其表面吸光能力也远低于水星，却始终超过水星所能达到的最高温度。这种现象究竟如何可能？

This was an observation that cried out for an explanation, and so scientists began contrasting the two innermost planets. Comparing these two worlds, there are four very stark differences that stand out.

就吸收和辐射热量而言，天体的尺寸影响甚微。行星吸收太阳光的量取决于其横截面积——即与半径的平方成正比；而向外辐射热量的速率也恰好遵循同样的比例关系。因此，倘若水星的尺寸变为原来的两倍，或金星的尺寸缩小为原来的一半，它们的表面温度都不会发生明显变化。这种尺寸差异完全无关紧要。

靠近太阳应更有利于水星，且差距显著：水星接收到的单位面积太阳能量几乎是金星的四倍。就反照率而言，水星吸收了照射到其表面的太阳能量约百分之九十，而金星吸收的太阳入射能量则不足三分之一。

因此，那前三个差异不可能解释水星被金星吞食的现象，因为太阳系中最热的地球是金星。

要么，与最终那个主要差异相关的一些非常关键的事正在发生，当水星和金星的内侧部分看起来在太阳表面左右移动时，它们直接穿过太阳和地球之间。

金星的首次观测到的凌日现象可以追溯到1639年，而水星的首次观测到的凌日现象则更早，发生在1631年。自从开普勒研究出行星运动定律后，预测凌日现象成为可能，实际上这些预测正是由开普勒本人做出的。虽然水星的凌日现象非常频繁，但金星的凌日现象却极为罕见，每隔一个多世纪才会发生两次紧密相连的凌日事件。开普勒成功地预测了继1639年之后的下一次金星凌日将在1761年出现。

在观测此次凌日现象时，米哈伊尔罗蒙诺索夫确实观察到金星边缘外有一段光弧，证实了金星拥有大气层。在所有此前及此后发生的凌日现象中，从未有人在水星周围看到过类似的光弧。

WISPR数据来自帕克太阳探测器，以单色形式呈现，与探测器麦哲伦号在显著长于光学波长的波段所观测到的金星表面特征完全吻合，后者以指定颜色显示。帕克太阳探测器对金星的观测首次展现了金星云层分开的景象，揭示了其下方的表面。信用：NASA APL NRL（单色）；麦哲伦号团队 JPLUS GS（彩色）

每个行星，包括水星和金星，并不仅仅吸收来自太阳的光，尽管这确实是它们能量平衡和温度状况的一部分。为了达到平衡，每个行星必须将这些能量重新辐射回太空：通常以热的形式。

对于实际大气稀薄、无大气环境如水星这样的世界，所有吸收的热量会立刻重新向太空辐射。一旦热量从表面散发，便不会留下任何滞留，而是全部自由流动返回宇宙，从而阻止昼面因太阳照射与吸收而无法过热，使得夜面因长期持续接收不到阳光而能够冷却至极低温度。

然而，故事在金星上截然不同。每一粒红外辐射——即重新释放的热量——都必须在穿过金星的大气层之前，才能被重新释放进入太空。金星与水星相比，其大气层不仅厚重，而且是太阳系中任何实体天体中厚度最厚的。只有四种气态巨行星的大气层比金星更厚。

这张金星图像源自水手10号探测器获取的数据，右侧图像展示了经过进一步图像处理后所揭示的更多细节。图中所示云层位于金星表面约60千米（约37英里）的高空，在这一高度，气压与温度接近地球表面环境。而在金星地表，气压极高，相当于地球海洋水面以下约900米（3000英尺）深处所承受的压力。来源：美国国家航空航天局（NASA）／喷气推进实验室（JPL）／加州理工学院（Caltech）

在类比思考金星时，可将其视为一地球，该地球周围环绕着一层厚度接近255开尔文（约18摄氏度1华氏度）的气圈，温度大致相当于南极大陆的低温水平。

Yet the atmosphere we have raises our average temperature significantly by about 33°C（59°F），transforming us from what otherwise would have been a frozen world into one that’s temperate，with liquid water on its surface，and hospitable to an enormous variety of life forms across the globe。It’s only due to the blanket-like effect of the clouds and atmospheric gases that we have that lift our planet’s climate into the zone where life as we know it has thrived for so long。In the right amounts，the heat trapping effects of an atmosphere can be the best thing to ever happen to a world。The atmosphere we have plays a crucial role in regulating Earth’s climate，keeping it warm enough for life to thrive。Without this protective layer，our planet would likely be much colder，making it inhospitable to most forms of life。The presence of greenhouse gases like carbon dioxide and methane in the atmosphere is essential for maintaining the right balance of heat and radiation，allowing our planet to sustain life over millions of years。

冰川如今在全球极地与高海拔地区较为常见，例如南极洲的帕拉瓦点冰川（如图所示）。若缺乏地球大气层的保温作用，全球平均温度将不再是当前适中的水平，而更接近平均南极温度（约20摄氏度）。

我们对地球大气最为熟悉，长期以来，我们一直认为与地球大小相近的金星可能拥有与地球相似的大气。在某些方面，金星确实与地球相似。地球大气以氮气为主，占当前大气成分的78％，而金星的大气同样富含氮气。如果将金星大气中的氮气总量加总起来，从质量上看，其含量略高于地球大气中氮气含量的三倍多：金星的大气更厚、更密集，但并不夸张。

而这并非全部。金星不仅拥有比地球厚得多的大气层，其中还富含大量能吸收红外辐射的气体（例如二氧化碳），而且其表面被多层厚重、高反射率的云层所笼罩。这些主要由硫酸组成的云雾层厚度通常超过20公里，并以每小时210至370公里的速度环绕金星运行，从而将绝大部分辐射热量有效截留，并高效地将其输送到整颗行星各处。

金星大气中存在多层云系，这些云系在不同波段呈现出不同的观测特征，但所有波段的观测结果均一致表明：金星是一颗典型的温室行星，其气候系统由失控的温室效应主导。总体而言，金星大气密度约为地球大气的92倍，是目前已知所有固态表面天体中大气最稠密的一个。图片来源：金星快车探测器行星科学小组

因此，金星漫长的黑夜无法带来凉意，云层的吸热与热量再辐射效应使得地表温度持续处于极端高温状态。情况之严峻可见一斑：迄今为止所有登陆金星表面的探测器中，运行时间最长的也仅维持了不到两小时。毫不奇怪，金星地表的温度足以熔化铅。

地球表面被云层和大气气体所影响，将气候推向适合生命生存的温带地区，这使金星演变为太阳系中最热的星球。在太阳系早期，因太阳温度较低且早期积聚的火山气体较少，金星很可能拥有较薄的大气。在太阳系形成初期，金星的温度很可能与现今地球相近，而此时汞（汞）确实是太阳系中最热的行星之一。

然而，一场失控的灾难——由于大量温室气体被添加到其大气中，造成了灾难性的加剧——创造了一个持续了数十亿年的永久性火种，发生在我们的姐妹星球上。虽然地球并未面临同等的命运，但金星仍处于我们太阳系中最热的世界，同时也是过度温室效应带来警示的典型案例。在极端情况下，温室气体甚至迫使金星抢占了火星一度作为太阳系中最热行星的地位。如今，我们终于对此有了深刻理解。

该文章最初于2022年3月发布，后于2026年10月更新。

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