水星

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水星太阳系中体积和质量最小、距离太阳最近、运行速度最快的行星,大约每88天围绕太阳公转一周。随着它与太阳和地球相对位置的变化,它的视星等在-2.0到5.5之间变动。

水星对于地球上的观测者来说,不易于观测甚至看到。它在大部分时间淹没在太阳的光辉之中,在大距时,水星和太阳的视角最多28.3°,在此前后可以在黎明(西大距)或者黄昏(东大距)时的地平线附近看到它。另外两个较此罕见的看到水星的机会是日全食水星凌日

水星上几乎没有大气,一个原因是它的质量太小,白天温度极高,没有足够的引力来束缚气体;另外一个原因是它离太阳太近,即使捕获一些气体,也很快被太阳风吹散了。水星的稀薄的大气的主要成分也和太阳风类似,主要是。有人认为,水星的大气成分有一部分来自太阳风从水星地表的剥蚀。在太阳风的作用下,水星的大气是不断更换的。

由于没有大气的保护,水星的表面经受过许多次撞击,因此显得千疮百孔。大气稀薄的另一个后果是,水星表面从太阳获得的热量会很快散失。在背向太阳的一面,水星表面的温度只有-180°C,而在朝向太阳的一面,其表面温度可以达到430°C。水星是太阳系中昼夜温差最大的行星。

水星的密度是5.43克/立方厘米,在太阳系的所有行星中,其密度仅次于地球(5.52克/立方厘米)。但是,地球具有更大质量和万有引力的压缩,在不改变水星组成的条件下,假若它和地球具有相同的体积,则其质量和密度都将高于地球。据此推测,水星应有一个半径近1900千米的铁核,被厚近600千米的硅酸盐的幔和壳包围。

目前尚未发现水星的卫星

二十世纪六十年代之前,人们以为水星的自转周期和公转周期相等,即已被太阳潮汐锁定。这一错觉来自水星的不易观测性和几个数字的巧合。水星的对日同侧大距每116天一次,几乎正好等于水星的两次自转周期(117天)。三个同侧大距需要348天,这个数字却又接近水星的两个太阳日(352天),并且和地球上的一年很相似。对于某些习惯于在某一季节观测水星的天文学家来说,看到的水星总是以同一面朝向太阳。

地球上每年可以看到6或7次水星大距,东西大距各占3或4次。

1965年,佩廷吉尔和戴斯试图校准Arecibo射电望远镜时,他们把望远镜对准水星的夜面,既然那一面从未面向过太阳,就应该是极冷且零辐射的。然而,出乎意料的是,水星的夜面在辐射着大量的能量,比预料的要热得多,热得他们几乎怀疑水星有大气了,但是这个怀疑很快就被否定,因为水星实在太小,受太阳风的吹拂太猛烈了。

最后的结论是,水星并未被潮汐锁定。人们一旦怀疑到这一点,很快就观测并计算出了它的58天的自传周期。

水星有一个偏心率为0.2056的椭圆轨道,和地球的偏心率0.0167相比,水星的轨道相当扁。这使得水星在近日点远日点的公转速度有很大差异。在近日点附近,水星公转的角速度甚至超过其自转角速度,以至于太阳在空中会逆行(从西向东)195个小时之久。假如有观测者在晨昏线附近,则在此195个小时里可以看到两次日出或日落,不过,不能期望太阳深深地退回地平线下或者高高地返回天空,因为逆行幅度只有1°6.873',和此时太阳的视直径相同,也就是说,太阳在空中逆行了一个太阳的大小。从水星看到的太阳的视直径,在其近日点和远日点有显著的差异。在远日点看到的太阳的视直径是1.1°,在近日点,太阳达到最大视直径1.7°。

水星的近日点每百年进动5601"左右,牛顿力学可以解释其中的5558",其余的43"则直到广义相对论发表后才被成功解释。

水星数据:

半径 2439千米
质量 3.302×1023千克
平均轨道半径 0.3871天文单位
恒星日 58.6462天
太阳日 175.9423天
恒星年 87.97天

参考资料: Steven Dutch, Natural and Applied Sciences, University of Wisconsin - Green Bay