快速转动的水星

快速转动的水星

科学档室

水星是最靠近太阳的行星，它与太阳的角度从不超过28度，中国古代称其为辰星。古时候西方人以为水星是两颗行星，他们在暮色中见到它时，称它为墨丘利；在晨曦中见到它时，称它为阿波罗，后来人们知道墨丘利和阿波罗是同一颗星，就称其为墨丘利，它是罗马神话中传递信息的使者。

八大行星中最靠近太阳的行星是水星，同其他行星类似，水星会围绕太阳公转，其公转轨道半径为5791万千米，直径为4880千米，在八大行星中是最小的，比气体行星的较大卫星如木卫三和土卫六还小许多。水星的质量却比它们大许多，其质量为3．3×10²⁵千克。水星的公转轨道偏心率很高，它的近日点距太阳只有4600万千米，但远日点却有7000万千米。19世纪，天文学家们测量出水星的公转数据，但是这个数据却与牛顿运动定律存在差距，这个差距在数十年间仍然无法解释，有些人认为可能有未知的行星影响了水星的轨道。直到爱因斯坦的一般相对论产生，这个谜题才被解开，它可谓是对水星轨道的完美解释。

水星的转动速度非常快

长久以来，人们习惯在地面上观测水星，但是这几乎看不到它的任何细节。1973年11月3日，美国发射“水手10”号宇宙飞船，对水星进行近距离探测，它与水星进行了3次相会，向地面发回了5000多张照片。最后一次时，它距水星表面仅372千米，因而得到了非常清晰的水星电视图像。天文学家惊奇地发现，水星表面和月球表面极为相似，那里有星罗棋布的环形山，其总数超过了1000座，它们比月亮上的环形山的坡度平缓许多，除此之外，还拥有高山、平原、悬崖和峭壁等。1976年，国际天文学会聘请专家和学者为环形山命名，第一批环形山的名字于1987年正式公布，其中有15座环形山用了中国人的名字，中国现代文学巨匠鲁迅外以及中国古代文学家和艺术家名列其中。

在1962年以前，人们认为水星的一天和一年等长，如此真是这样的话，水星便会如同月球对地球，始终以同样的面貌向着太阳。1965年，都卜勒雷达对水星进行观测，得出了其自转速度，以前的猜想被推翻：水星每公转两周会自转三圈。太阳系已知星体中，水星是仅有不以1∶1的方式达到公转／自转共振状态的行星，正是由于这种特别的现象，再加上水星非常椭圆的公转轨道，造就了水星表面奇妙的现象：在某些经度会看到太阳升起，然后再慢慢升到天顶，太阳此时看起来越来越清晰；当太阳正式到达天顶，它会就此停下来，然后倒退再停下来，然后恢复前进直到落下，太阳此时看起来越来越小。在其他地方观测的情况虽然有所不同，但是还是让人感觉非常奇妙。

在对水星的表面进行观察时，科学家们注意到其表面分布着扇形峭壁，其高度为1～2千米，长几百千米，我们称其为“舌状悬崖”。如果不是受过专门训练，或者是分析照片时不仔细，是不会注意到悬崖的存在的。科学家们认为，这些悬崖是水星的巨大内核在变冷和收缩时，其外壳形成的巨大皱褶。在水星南纬20度西经20度附近，还存在着地形独特的区域，在这里的环形山之间分布着许多小山丘。山丘宽5～10千米，高0．5～1．5千米，最引人注目的是直径为170千米的大环形山，环内空地非常平坦，其西北走向有直径为80千米的平底环形山。西北走向的峡谷沟通这两座环形山，峡谷长100多千米，宽7千米。峡谷是由阿霍西博天文台通过巨型射电天文望远镜观测到的，科学家们把它命名为“阿雷西博峡谷”。

水星的一部分

水星是密度极高的星球，其平均密度比月球高出许多，它在八大行星中的密度仅次于地球排名第二。科学家们通过研究发现，地球的高密度是由重力压密效果造成的，如果不是这样的话，水星的密度极有可能超过地球的密度。水星具有高密度的铁质核心，它们是水星的重要组成部分，其外壳是很薄的岩石外壳，经过推算，水星的铁质核心半径为1800～1900千米，其岩石外壳厚度仅为500～600千米，其中有些铁质核心可能是液态，这些是造成水星密度较高的原因。

水星在围绕太阳公转时，其公转轨道的平均运动速度是48千米每秒，是太阳系中运动速度最快的行星，它绕太阳运行一周只需88天。水星离太阳的平均距离为5790万千米，绕太阳公转轨道的偏心率为0．206，所以运行轨道很扁，在太阳系所有天体中是最扁的。除围绕太阳公转之外，水星本身也在自转，以前人们普遍认为水星的自转周期与公转周期相等，同样花费88天的时间。1965年，美国天文学家们在波多黎各阿雷西博天文台，用当时世界上最大的射电望远镜，对水星的自转周期进行测量，发现答案并不是88天，而是58．646天，与水星公转周期的2／3相等。

水星上山脊的地表

在公转的过程中，水星存在进动现象，这与其他行星相类似。由于水星距离太阳最近，进动比其他行星都更为明显，所以科学家们对此表示强烈的关注。通过观察发现，水星近日点每百年进动5600．7角秒，但是按牛顿万有引力定律计算，水星近日点每百年进动只有5557．6角秒，两者每百年相差约43角秒，这是由什么原因造成的呢？科学家们对此进行了很多猜想，有人认为是未知行星影响了水星的运行，并且还将这颗未知行星命名为“火神星”，但是自此以后的百年间，“火神星”仍然不见踪影，水星近日点的反常进动成了令人困惑的问题，爱因斯坦的一般相对论解决了这个问题。

磁场强度的单位是“高斯”，地球表面赤道上的磁场强度为0．29～0．40高斯，两极处的强度略大些，地磁北极约0．61高斯，南极约0．68高斯；水星赤道上的磁场强度约0．004高斯，两极处的强度略大些，约0．007高斯。把地球和水星的磁场强度比较之后，得知水星的磁场强度大致是地球的1%，这个数字不能说是很高。与木星和土星相比，水星的磁场强度也显得很低，但是除地球、木星和土星之外，在太阳系的其余行星中，水星还可称得上是有较强磁场的行星。

水星凌日示意图

在太阳风的作用下，水星的磁场被局限在某个范围内，这个范围就是所谓的磁层，太阳风基本上不可能进入到磁层里面。水星和地球都有磁层，水星磁层是冲着太阳那面的边界，磁层顶部到水星中心的距离，大致相当于1．45个水星半径，地球磁层顶到地球中心的距离约11个地球半径。地球磁层极其不对称，看起来如同头大尾小的鲸鱼，但是水星的磁层比较对称，这是它们存在的最明显的差别。

水星并不是发光星球，它拥有的光辉全部来自太阳光。我们由此得知，除非水星拥有大气，否则它的光谱肯定会和太阳光谱完全相同。如果水星拥有大气，太阳光穿过其大气层后，会形成水星的表面反射，反射光借助大气进入我们的望远镜中。水星大气层的作用与低压冷气团的作用相同，所以在太阳光谱中会产生新的吸收线，这些新吸收谱线的波长会反映出水星大气的化学性质，我们由此推测，水星中可能存在大气。

知识链接

在太阳系的八大行星中，最先观测到的是金、木、水、火、土5颗行星，古人将它们合称为五纬。这5颗行星在天空上，如同纬线由东向西穿梭行进，所以人们称其为五纬，也有人称其为五曜。战国时期，我国出现了五星之说，此五星分别指辰星、太白、荧感、岁星、镇星，这也是古代对这5颗星的称谓。把这5颗星分别命名为金、木、水、火、土，是把地上的5个原素配上天上的5颗行星产生的。

金星有明星、大嚣、太白之称，它是天空中除了太阳和月亮外，看起来最亮的天体。黎明时见于东方的金星是启明，黄昏时见于西方的金星是长庚。古人不知道它们是同一颗星，而认为启明与长庚是两颗星，所以给它起了两个名字。

木星古称岁星，甲骨文中的岁字即指岁星。古人关注五星，尤其关注木星。因为木星和太阳活动周期相近，所以人们根据木星的运行周期来安排农事。每隔十二年，木星绕天1周，每年居12次的1次，故名岁星，岁星所在的次名是纪年的标准。

水星古称辰星，它看上去总是在太阳两边摆动，离开太阳最远不超过30度。我国古代把1周天分为12辰，每辰约30度，所以水星有辰星之称。

火星古称荧惑，这是因为它特别明亮，看起来如同荧荧燃烧的火苗。火星在天上的视运动，时而由西往东运行，时而由东往西走动，看起来很让人费解，所以称其为荧惑。很多古书曾经描述过火星，上面的记载大都提到了火，这里的火指的是恒星中的大火，也就是心宿的意思。

土星有镇星之称，它每隔二十八年绕天1周，每年进入28宿中的1宿，叫岁镇一宿，好像轮流坐着28宿一样，所以人们称其为镇星，有时候也叫做填星，这根据各个地方的风俗习惯来定。

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1楼　　昵称：简单美

水星上有水和大气的存在吗？

2楼　　昵称：凡人无忧

受到太阳强大的引力作用，水星围绕太阳飞速旋转。水星的公转周期等于地球的88天，它的自转周期是58．646天。水星和太阳的位置与月球和地球相同，它永远是一面朝着太阳，一面背着太阳。水星朝着太阳的一面温度高达400℃，甚至有时超过了400℃，如果水星上有水，也会在高温下化成蒸气；背着太阳的一面温度非常低，即使有水也可能结成了固态的冰。

3楼　　昵称：回忆录

水星是太阳系最小的行星，本身的引力就小，很难保住周围的大气，就算非常久远之前曾有过大气存在，但经历漫长的岁月后，也会一点一点散发掉。

4楼　　昵称：幻想天亮

人们认为水星上全部是水，其实不然，水星和水是完全不同的。在西方，人们通常用希腊神话中的人物来给行星命名的。古希腊人看到水星的运行速度快，绕太阳的公转时间最少，所以把希腊神话中跑得最快的信使墨丘利的名字作为水星的名字。

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水星凌日是这样一种现象：当水星走到太阳和地球之间时，我们在太阳圆面上会看到小黑点穿过。德国天文学家开普勒是第一个预告水星凌日的人，他同时也是“行星运动三大定律”。1629年，开普勒预言在1631年11月7日会发生罕见的天象，也就是我们现在所说的水星凌日。法国天文学家加桑迪在巴黎亲眼目睹了这一奇观，他看到了在日面上由东向西徐徐移动的小黑点。1631年—2003年，共有50次水星凌日发生，其中有35次发生在11月，15次发生在5月，水星凌日发生的频率为13．4次每一百年。

水星凌日与日食发生的原理相同，水星的绕日运行轨道和地球的有所不同，它们之间存在7度的倾角，因此只有水星和地球的轨道相同，日水地三者排成一条直线时，才会有水星凌日发生。每年5月8日前后，地球经过水星轨道的降交点；每年11月10日前后，地球经过水星轨道的升交点，只有在这两个日期前后才会发生水星凌日。由于水星离地球较远，它的个子也比较小，从地球上看其大小只有10个角秒，是太阳视大小的1／180，所以看起来并不壮观，有时还不如较大的黑子，所以观察起来有点困难。

望远镜是观察水星凌日的必备工具，它与观察太阳黑子的方法相似，通常可以使用两种方法：一是投影法，即通过望远镜把太阳投影到白纸上，然后对其进行观察。二是目视法，在望远镜的物镜装上滤光镜，再进行观察。在观察水星凌日时要注意，千万不要用肉眼直接看太阳，否则眼睛会受到损伤。