水星有多大?

发布网友 发布时间：2022-05-11 11:53

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热心网友 时间：2023-11-03 01:33

水星，离太阳最近一个行星，它比月球大1/3。水星目视星等范围是0.4～5.5。由于水星太接近太阳，所以常常被猛烈的阳光淹没，它的轨道距太阳4590万～6970万千米之间，因此望远镜很少能够仔细观察它。水星也没有自然卫星。靠近过水星的探测器只有美国探测器水手10号和美国发射的信使号探测器。水手十号在1974年—1975年探索水星时，只拍摄到大约45%的表面；信使号于2008年1月掠过水星。水星是太阳系中最快的一个行星，它绕太阳一周只需88天，自转一周需58天15小时30分钟，它的一天相当于地球的59天。

水星英文名字是Mercury，它来自罗马神话中众神的使者墨丘利（对应希腊神话中的赫耳墨斯）。因为水星约88天绕太阳一圈，是太阳系中公转最快的行星。符号是上面一个圆形下面一个交叉的短垂线和一个半圆形(Unicode)，是墨丘利所拿魔杖的形状。在前5世纪，水星实际上被认为成两个不同的行星，这是因为它时常交替地出现在太阳的两侧。当它出现在傍晚时，它被叫做墨丘利；但是当它出现在早晨时，为了纪念太阳神阿波罗，它被称为阿波罗?毕达哥拉斯。经过多方的验证，则发现它们属于一颗行星。此事在我国古代也有记载。记载于晋书：志第二天文中，内容为：

辰星曰北方冬水，智也，听也。智亏听失，逆冬令，伤水气，罚见辰星。辰星见，则主刑，主廷尉，主燕赵，又为燕、赵、代以北；宰相之象。亦为杀伐之气，战斗之象。又曰，军于野，辰星为偏将之象，无军为刑事。和阴阳，应效不效，其时不和。出失其时，寒暑失其节，邦当大饥。当出不出，是谓击卒，兵大起。在于房心间，地动。亦曰，辰星出入躁疾，常主夷狄。又曰，蛮夷之星也，亦主刑法之得失。色黄而小，地大动。光明与月相逮，其国大水。

在罗马的神话中，墨丘利为商业、旅行、偷窃之神；在古希腊神话中对应于赫耳墨斯，它为众神传信的神，大概是因为水星空中移动的快，才有了这个名字。墨丘利及水星符号早在公元前3000年的苏美尔时代，人们便发现了水星。古希腊人赋予它两个名字：当它初现于清晨时称为阿波罗，当它闪烁于夜空时称为赫耳墨斯。不过，古希腊天文学家们知道这两个名字实际上指的是同一颗星星，在公元前5世纪的希腊哲学家赫拉克赖脱甚至认为水星与金星不是环绕地球运动的，而是直接环绕太阳运行的。

水星的轨道与正圆的程度相差甚远，它的离太阳最近的距离只有四千六百万千米，最无的距离为7千万千米。在轨道的近日点它以十分缓慢的速度按岁差围绕太阳向前运行（岁差：地轴进动引起春分点向西缓慢运行，速度每年0.2"，约25800年运行一周，使回归年比恒星年短的现象。分日岁差和行星岁差两种，后者是由行星引力产生的黄道面变动引起的。）在十九世纪，天文学家们对水星的轨道半径进行了非常仔细的观察，但都无法运用牛顿力学对此作出适当的解释。而困扰了天文学家们数十年的问题就是存在于实际观察到的值与预告值之间的细微差异是一个次要（每千年相差七分之一度）。

为了解释实际观察和预告值之间的差异，有人认为，在靠近水星的轨道上还存在着另一颗行星（被称“祝融星”），但最终的答案却颇有戏剧性：爱因斯坦的广义相对论。在人们接受认可此理论的早期，水星运行的正确预告是一个十分重要的因素。（水星因太阳的引力场而绕其公转，而太阳引力场极其巨大，据广义相对论观点，质量产生引力场，引力场又可看成质量，所以巨引力场可看作质量，产生小引力场，使其公转轨道偏离。类似于电磁波的发散，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，传向远方。

而在1962年前，人们主为水星的自转一周与公转一周的是相同的时间，从而面对太阳的那一面是恒定不变。这与月球总是以相同的半面朝向地球很相似。但在1965年，通过多普勒雷达的观察发现这种理论是错误的。现在我们已得知水星在公转二周的同时自转三周，水星是太阳系中目前唯一一个已知的公转周期与自转周期共动比率不是1:1的天体。在之前我们曾说，水星的轨道极度偏离正圆，使得水星观察者看到了非常奇特的景象，处于某些经度的观察者会看到当太阳升起后，随着它朝向天顶缓慢移动，将逐渐明显地增大尺寸。太阳将在天顶停顿下来，经过短暂的倒退过程，再次停顿，然后继续它通往地平线的旅程，同时明显地缩小。在此期间，星星们将以三倍快的速度划过苍空。在水星表面另一些地点的观察者将看到不同的但一样是异乎寻常的天体运动。水星上的温差是整个太阳系中最大的，温度变化的范围为90开到700开。相比之下，金星的温度略高些，但更为稳定。

水星在很多方面都与月球相似。它的表面有许多陨石坑而且十分古老，它也没有板块运动。另一方面，水星的密度比月球大得多，(水星5.43克/立方厘米；月球3.34克/立方厘米)。水星是太阳系中仅次于地球，密度第二大的天体。事实上地球的密度高部分源于万有引力的压缩；若非如此，水星的密度将大于地球，这表明水星的铁质核心比地球的相对要大些，很有可能构成了行星的大部分。因此，相对而言，水星仅有一圈薄薄的硅酸盐地幔和地壳。巨大的铁质核心半径为1800到1900千米，是水星内部的支配者。而硅酸盐外壳仅有500到600千米厚，至少有一部分核心大概成熔融状。事实上水星的大气很稀薄（几乎不存在），由太阳风带来的被破坏的原子构成。水星温度如此之高，使得这些原子迅速地散逸至太空中。与大气相对稳定的地球金星相比，水星的大气更换就显得有较为频繁了。

水星的表面经常会预见现巨大的急斜面，有些高达三千米高。还有一些横处于环形山的外环处，而另一些急斜面的面貌表明他们是受压缩而形成的。据估计，水星表面收缩了大约0.1%（或在星球半径上递减了大约1千米）。水星上最大的地貌特征之一是Caloris盆地，直径约为1300千米，人们认为它与月球上最大的盆地Maria相似。如同月球的盆地，Caloris盆地很有可能形成于太阳系早期的大碰撞中，那次碰撞大概同时造成了星球另一面正对盆地处奇特的地形。除了布满陨石坑的地形，水星也有相对平坦的平原，有些也许是古代火山运动的结果，但另一些大概是陨石所形成的喷出物沉积的结果。令人惊讶的是，水星北极点的雷达扫描（一处未被水手10号勘测的区域）显示出在一些陨石坑的被完好保护的隐蔽处存在冰的迹象。水星有一个小型磁场，磁场强度约为地球的1%。在水星上至今未发现卫星，至今天为止，人造卫星离水星最近的只有美国的“水手10号”，但也不能探测到水星的全貌。其实，通过双向望远镜肉眼就能直接看到水星，但它靠太阳太近，在曙暮光下中是难以看到的。

奇妙的“水日食”

水星中最美的景观为水星凌日，俗称为“水日食”。那水星凌日是如何形成的？当水星穿越地球与太阳之间的时候，就叫做水星凌日。由于水星仅88天就绕太阳一周，这种凌日的情形大约每四个月就有一次。但由于地球并不是静止不动的，水星要超过地球花的时间实际上比88天要多。水星恰好在地球与太阳之间的位置，叫做低位交汇点，那么我们为什么100年才能看到12次水星凌日呢？

那是因为水星的轨道是倾斜的，而且它与地球的轨道也不在一个平面上（地球围绕太阳运转的轨道也被称为黄道圈）。水星的轨道与黄道圈倾斜大约7度。在我们看来，这个倾斜度可能不算什么。但是，要知道太阳系是多么浩瀚的空间和距离，这就使得水星经常从地球和太阳之间的上方或下方掠过。（太阳和地球之间的距离被称为“天文单位”--A.U.，有149，597，870.3公里）水星如果躲在太阳的后面，和地球又同在一条线上，被称为高位交汇点。同样，水星也不会正好处在太阳的后面，要么从上，要么从下，掠过太阳。利用SOHO卫星就可以观测到这种现象，如下图。

在1999年9月8日，水星穿过高位交汇点——通过SOHO卫星传来的经过滤镜的图片--我们可以看到水星正好处在蓝色盘子的上方。两个月过后，在11月15日，水星凌日再次发生。

两图明显有不同的地方，从上面的图中，我们可以看到水星如何在两周的时间内从右侧运动到左侧。那么到底水星凌日何时发生呢？每当水星在低位交汇点靠近黄道圈时，被称为“穿越轨道节点”。根据水星朝南运动还是朝北运动，分成上升节点和下降节点两种。下图解释了这种概念。

当水星和地球处于AA位置时，就会发生水星凌日现象。这是，水星穿过下降节点，处于低位交汇点。当两个星球处于BB位置时，从地球上看，水星会从太阳的下面穿越。尽管水星也处于低位交汇点，但是它离黄道圈很远。在上图，我们还可以看到高位交汇点的情况。由于水星处在太阳的后面，就不会发生水星凌日现象，但是水星却可以被太阳隐藏。通过水星凌日，我们可算出太阳与地球的距离。

在很长一段时间里，地球与太阳的距离是不为我们所知的。在17世纪以前，一直也没有能够计算这种距离的仪器。只是有人做过粗略的距离估算，但这和实际的数据差的很远。哥白尼和第谷猜测地球与太阳之间的距离是地球半径的1500倍，而开普勒猜测的距离是地球半径的3500倍。人们只知道行星之间的相对距离（如木星与太阳的距离是地球与太阳距离的5倍），但是准确的距离并没有人知道。直到1667年，埃默德?哈雷爵士在圣海伦娜岛上观察到了水星凌日现象，并记下了“入凌”和“出凌”的时间。他意识到如果从地球上不同的纬度观测水星凌日，那么观测者会看到水星从不同的角度穿过太阳。这种感觉效果被称为视差（这在金星凌日上非常明显，因为它距离我们比水星更近，这就扩大了穿越的角度），就这样，通过水星凌日计算出了地球与太阳之间的准确距离。如下图：

我们很容易就能看到视差效果，你可以在距离脸部15厘米左右举起你的大拇指，先用左眼看，再用右眼看。你就会很容易地发现拇指在背景的映衬下来回移动位置，这是因为你的两眼之间是有一定距离的。在水星凌日上也是同样的道理。在上图，如果你知道AB两点的距离，并且知道a的角度（角度可以经过测量后得到），那么通过三角测量，地球到水星的距离可以计算到。如果记录下凌日的时间，又因为地球上的AB两人分别看到水星在CD两点，那么太阳和地球之间的距离就可以测量出来了。如前所述，金星凌日更适合这种天文现象的观测，因为角度ａ会更大。

不过，哈雷1677年是观察水星凌日现象极少数人之一，所以无法作出数据的比较，因此也无法计算太阳和地球的距离。由于下次的金星凌日发生在1761年，哈雷爵士是没有这个机会了。但是，哈雷确信这些观察的重要性，它呼吁未来的天文学家要注意观察凌日的现象：“我们一遍又一遍的呼吁，我们身后的、具有好奇心的天文学家们，要注意我们的建议，精神百倍地投入凌日现象观察工作当中去。对于他们，我们只能祈祷，并祝他们好运，尤其是祝他们能够不被剥夺使用天文望远镜的权利，祝他们能够用更加具体测量，让浩淼的宇宙臣服在他们的不朽的光荣之下。”

直到1769年，有一个名叫詹姆斯?库克船长，他开始了著名的远洋之旅。他用他乘坐的“奋进”号船只在塔希提岛上建立了一个观测站。

它的此次行支非常的成功，不但得到了凌日的具体数据，而且在随后的旅途中发现了新西兰，并在大堡礁呆了几个星期，还探索了澳大利亚许多不为人所知的海岸。在英国和法国在不久后发生战争的时候，法国*命令海军不能攻击“奋进”号，而必须保证它平安行驶，因为库克船长正在为整个人类服务。正是因为如此，人类才通过水星凌日的准确数据测出了地球与太阳的距离。

热心网友 时间：2023-11-03 01:33