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董方红



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水星

     
水星







  水星最接近太阳,是太阳系中第二小行星。水星在直径上小于木卫三和土卫六,但它更重。

  目录
  • 基本参数
  • 主要参数
  • 水星概况
  • 大气环境
  • 地形地貌
  • 地质构造
  • 基本参数
  • 主要参数
  • 水星概况
  • 大气环境
  • 地形地貌
  • 地质构造
  • 天体运动
  • 天体磁场
  • 历史记载
  • 水星观测
  • 水星探测
  • 水星凌日
  • 星球参数
  • 未知点
  • 平原是如何形成的?

    水星 - 基本参数轨道半长径:5791万 千米 (0.38 天文单位)

    公转周期:87.70 日
 
  平均轨道速度:47.89 千米/每秒

  轨道偏心率:0.206

    轨道倾角:7.0 度

  行星赤道半径:2440 千米

  质量(地球质量=1):0.0553

      密度:5.43 克/立方厘米

  自转周期:58.65 日

  卫星数:无

  公转轨道:距太阳 57,910,000 千米(0.38 天文单位)
  水星 - 主要参数轨道参数 

  半长径:0.38709893 天文单位
  偏心率:0.20563069
  倾角:7.00487°
  公转周期:87.9693 天
  自转周期:58.6462 天

    物理参数

    质量:3.302×1023 千克
    平均半径:2440 ± 1 千米
    平均密度:5.427 克/厘米3
    表面重力(赤道):3.701 米/秒2
    逃逸速度:4.435 千米/秒
    卫星数:无
    公转轨道:距太阳 57,910,000 千米 (0.38 天文单位)
    平均地表温度:179°C
    最高地表温度:427°C
    最低地表温度:-173°C
    大气组成:氦 42% 钠 42% 氧 15% 其它 1%

 
水星 - 水星概况:


    水星在八大行星中是最小的行星,比月球大1/3,它同时也是最靠近太阳的行星。 水星目视星等范围从 0.4 到 5.5;水星太接近太阳,常常被猛烈的阳光淹没,所以望远镜很少能够仔细观察它。水星没有自然卫星。唯一靠近过水星的卫星是美国探测器水手10号,在1974年—1975年探索水星时,只拍摄到大约45%的表面。水星是太阳系中运动最快的行星。

  水星的英文名字Mercury来自罗马神墨丘利(赫耳墨斯)。他是罗马神话中的信使。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二个不同的行星,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。毕达哥拉斯后来指出他们实际上是相同的一颗行星。

  中国古代则称水星为“辰星”或“昏星”。

  晋书:志第二 天文中(七曜 杂星气 史传事验)

  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,寒署失其节,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。赫耳墨斯在古罗马神话中水星是商业、旅行和偷窃之神,即古希腊神话中的赫耳墨斯,为众神传信的神,或许由于水星在空中移动得快,才使它得到这个名字。

  早在公元前3000年的苏美尔时代,人们便发现了水星,古希腊人赋于它两个名字: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,赫拉克赖脱(公元前5世纪之希腊哲学家)甚至认为水星与金星并非环绕地球,而是环绕着太阳在运行。仅有水手10号探测器于1973年和1974年三次造访水星。它仅仅勘测了水星表面的45%(并且很不幸运,由于水星太靠近太阳,以致于哈博望远镜无法对它进行安全的摄像)。

  水星的轨道偏离正圆程度很大,近日点距太阳仅四千六百万千米,远日点却有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,但无法运用牛顿力学对此作出适当的解释。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)但困扰了天文学家们数十年的问题。有人认为在靠近水星的轨道上存在着另一颗行星(有时被称作Vulcan,“祝融星”),由此来解释这种差异,结果最终的答案颇有戏剧性: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。--译注)

  在1962年前,人们一直认为水星自转一周与公转一周的时间是相同的,从而使面对太阳的那一面恒定不变。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已知的公转周期与自转周期共动比率不是1:1的天体。

  由于上述情况及水星轨道极度偏离正圆,将使得水星上的观察者看到非常奇特的景像,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。

  水星在许多方面与月球相似,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;或非如此,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,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,这样与地球和金星稳定的大气相比,水星的大气频繁地被补充更换。

  水星的表面表现出巨大的急斜面,有些达到几百千米长,三千米高。有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。

  水手号探测器的数据提供了一些近期水星上火山活动的初步迹象,但我们需要更多的资料来确认。

  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%。

  至今未发现水星有卫星。

  通常通过双筒望远镜甚至直接用肉眼便可观察到水星,但它总是十分靠近太阳,在曙暮光中难以看到。Mike Harvey的行星寻找图表指出此时水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由“星光灿烂”这个天象程序作更多更细致的定制。

 
水星 - 大气环境
 



  水星只有微量的大气。水星的大气极其稀薄。实际上,水星大气中的气体分子与水星表面相撞 的频密程度比它们之间互相相撞要高。出于这些原因,水星应被视为是没有大气的。“大气”主要由氧,钾和钠组成。

  组成水星大气的原子不断的被遗失到太空之中,由于钾或钠原子在一个水星日 (一个水星日——在其近日点一日时间的一半)上大约有3小时的平均 "寿命"。散失的大气不断地被一些机制所替换,如被行星引力场俘获的,火山蒸汽,以及两极的冰冠的除气作用。

  温度和日照情况
     
  水星表面平均温度约452K,变化范围从90到700K,是温差最大的行星;可以比较一下地球,地球上的度温变化只有11K。(这里只是太阳辐射能量,不考虑“季节”,“天气”) 水星的表面的日照比地球强 8.9 倍,总共辐照度有 9126.6W/m2。

    令人惊讶地,在1992年所进行的雷达观察显示,水星的北极有冰。一般相信,这些冰存在于阳光永无法照射到的环形山底部,由于彗星的撞击和/或行星内部的气体冒出表面而积累的。
 
    水星 - 地形地貌水星的环形山很类似月球。水星表面最显著的的特徵(只包括已经被拍摄过的部分)之一是一个直径达到1350km的冲击性环形山:卡路里盆地,是水星上温度最高的地区。水星地形被标记为多起伏的,原因是几十亿年前水星的核心冷却收缩引起的外壳起皱。大多数的水星表面包括二个不同的年龄层;比较年轻的比较平,或许是因为溶岩浸入了较早地形的结果。除此之外,水星有“显著性”的“周期性膨胀”。

  水星的表面很像月球,满布着环形山、大平原、盆地、辐射纹和断崖。1976年,国际天文学联合会开始为水星上的环形山命名。

  在地面上观测水星,几乎看不到它的细节。1973年11月3日,美国发射了水手10号宇宙飞船,对水星进行飞近探测。它是迄今唯一“访问”过水星的宇宙飞船。在它与水星三次相会的过程中,向地面发回了5000多张照片。在最后一次,它距水星表面仅372千米,拍摄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。

  水星表面大大小小的环形山星罗棋布,既有高山,也有平原,还有令人胆寒的悬崖峭壁。据统计,水星上的环形山有上千个,这些环形山比月亮上的环形山的坡度平缓些。

  水星上的环形山和月球上的环形山一样,也进行了命名。在国际天文学联合会已命名的310多个环形山的名称中,其中有15个环形山是以我们中华民族的人物的名字命名的。有伯牙:传说是春秋时代的音乐家;蔡琰:东汉末女诗人:李白:唐代大诗人;白居易:唐代大诗人:董源:五代十国南唐画家;李清照:南宋女词人;姜夔:南宋音乐家;梁楷:南宋画家;关汉卿:元代戏曲家;马致远:元代戏曲家;赵孟頫:元代书画家;王蒙:元末画家;朱耷:清初画家;曹沾(即曹雪芹):清代文学家;鲁迅:中国现代文学家。

  水星表面上环形山的名字都是以文学艺术家的名字来命名的,没有科学家,这是因为月面环形山大都用科学家的名字命名了。水星表面被命名的环形山直径都在20公里以上,而且都位于水星的西半球。这些名人的大名将永远与日月争辉,纪念他们为人类作出的卓越贡献。

  水星的地形特征列于下:
  环形山——请参阅水星环形山列表
  反照率特征 (标识出不同区域的反射情况)
  大山脉——请参阅水星大山脉列表
  山脉
  大平原——请参阅水星平原列表
  断崖——请参阅水星断崖列表
  大峡谷——请参阅水星峡谷列表

    水星 - 地质构造  1. 地壳 - 100–200 km thick 

  2. 结皮 - 600 km thick

  3. 核心 - 半径约1,800 km这个行星有一个相对大的(即使是与地球相比)的铁质核;水星由大约 70% 的金属和 30% 的硅酸盐组成,以致密度较高。平均密度是 5430kg/m3;略微地小于地球密度,却比金星大。地球高密度产生的原因是地球的质量压缩了地球的体积。水星的质量只有地球的 5.5%——铁核占据了 42% 的行星容积(地核只占 17% ),核的周围是 600km 厚的行星幔。水星的总重量约为30 000兆公吨。

  水星的核心




  水星外貌如月,内部却很像地球,也分为壳、幔、核三层。水星的半径为2439公里,是地球半径的38.2%,18个水星合并起来才抵得上一个地球的大小。质量为 3.33×10^26克,为地球质量的 5.58%,平均密度为 5.433克/cm^3 ,略低于地球的平均密度。在九大行星中,除地球外,水星的密度最大。由此天文学家推测水星的外壳是由硅酸盐构成的,其中心有个比月球大得多的铁质内核。这个核球的主要成分是铁、镍和硅酸盐。根据这样的结构,水星应含铁20000亿亿吨,按目前世界钢的年产量(约8亿吨)计算,可以开采2400亿年,真是一座取之不尽,用之不竭的大铁矿!

  美国发射的“水手10号”在1974年3月、9月和1975年3月探测了水星,并向地面发回5000多张照片,为我们了解水星提供了珍贵的信息。从照片上我们看出,水星的外貌酷似月球,有许多大小不一的环形山,还有辐射纹、平原、裂谷、盆地等地形。人们推测水星的壳层与月球类似,并且都有过陨星轰击历史。水星上有极稀薄的大气,大气压小于2×10百帕,大气中含有氦、氢、氧、碳、氩、氖、氙等元素。由于大气非常稀薄,水星的表面白天和夜晚的温度相差很大。白天太阳光直射处温度高达427℃,夜晚太阳照不到时,温度降低到-173℃。温差变化如此悬殊,绝不可能有生物存在。

  水星上的铁

  水星所含有的铁的百分率超过任何其他已知的星系行星。这里有数个的理论被提出来说明水星的高金属性。

  一个理论说本来水星有一个和普通球粒状陨石相似的金属—硅酸盐比率. 那时它的质量是目前质量的大约 2.25 倍,但在早期太阳系的历史中的某个时间,一个星子/微星体撞掉了水星的 1/6。影响是水星的地壳 和 地幔 失去了。类似的另外一个理论是一个用来解释地球月亮的形成的,参见巨物影响理论。另一种说,水星可能在所谓太阳星云早期的造型阶段,在太阳爆发出它的能量之前已经稳定。在这个理论中水星那时大约质量是目前的两倍;但因为原恒星收缩,水星的温度到达了大约 2500K 到 3500K 之间;甚至高达 10000K。许多的水星表面的岩石在这种温度下蒸发,形成 "岩石蒸汽",随后,"岩石蒸汽" 被星际风暴带走。第三个理论,类似第二个,认为水星的外壳层是被太阳风长期侵蚀掉了的。

  水星上的冰
  
  在1992年的雷达观察中显示水星含有冻结的水冰。这被认为只存在于那永远的阴暗一面的环形山底,被彗星和/或从行星内部喷发出来并堆积在那里。

 
水星 - 天体运动




  水星离太阳的平均距离为5790万公里,绕太阳公转轨道的偏心率为0.206,故其轨道很扁。太阳系天体中,除冥王星外,要算水星的轨道最扁了。水星在轨道上的平均运动速度为48公里/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要88天,除公转之外,水星本身也有自转。过去认为水星的自转周期应当与公转周期相等,都是88天。1965年,美国天文学家戈登、佩蒂吉尔和罗·戴斯用安装在波多黎各阿雷西博天文台的、当今世界上最大的射电望远镜测定了水星的自转周期,结果并不是88天,而是58.646天,正好是水星公转周期的2/3。水星轨道有每世纪快43″的反常进动。

  地球每自转一周就是一昼夜,而水星自转三周才是一昼夜。水星上一昼夜的时间,相当于地球上的176天。与此同时,水星也正好公转了两周。因此人们说水星上的一天等于两年。由于水星在近日点时总以同一经度朝着太阳,在远日点时以相差90°的经度朝着太阳,所以水星随着经度不同而出现季节变化。

  公转

  水星的运行轨道是偏心的,半径从 4 600 万公里到 7 000 万公里变化。围绕太阳的缓慢岁差不能完全地被牛顿经典力学所解释,以致于在一段时间内很多人用设想的另外一个更靠近太阳的行星(有时被称为火神星)来解释这个混乱。这称为“水星近日点进动”。无论如何,爱因斯坦的广义相对论后来提供了一种可以消除这个小误差的解释。

  自转




  1889年意大利天文学家夏帕里利经过多年观测认为水星自转时间和公转时间都是88天。直到1965年,美国天文学家才测量出了水星自转的精确周期58.646天。

  在一些时候,在水星的表面上的一些地方,在同一个水星日里,当一个观测者(在太阳升起时)时观测,可以看见太阳先上升,然后倒退最后落下,然后再一次的上升。这是因为大约四天的近日点周期,水星轨道速度完全地等于它的自转速度,以致于太阳的视运动停止,在近日点时,水星的轨道速度超过自转速度;因此,太阳看起来会逆行性运动,在近日点后的四天, 太阳恢复正常的视运动。

  直到1965年使用雷达观测后,观察数据否决了水星对太阳是潮汐固定的的想法:自转使得所有时间裏水星保持相同的一面对着太阳。水星轨速振谐为3:2 ,这就是说自转三次的时间是围绕太阳公转两次的时间;水星的轨道离心使这个谐振持稳。最初天文学家认为它有被固定的潮汐是因为水星处于最好的观测位置,它总是在 3:2 谐振中的相同时刻,展现出相同的一面,就如同它完全地被固定住一样。水星的自转比地球缓慢 59 倍。

  因为水星的 3:2 的轨速比率, 一个恒星日 (自转的周期) 大约是58.7个地球日,一个太阳日(太阳穿越两次子午线之间的时间)大约是176个地球日。

  水星 -

      天体磁场不管它的缓慢自转,水星有一个相对强劲的磁场,是地球产生的磁场力的1%。这个磁场以一个方式类似地球的方式被产生,是藉着核心金属液体的流动产生的电场;目前的估计水星的核心不足以热到来液化镍-铁合金,但是它应该可以液化一些低熔点的物质例如说硫或锍。也可能水星的磁场是一个现在已经停止的早期的发电机效应产生的残余产品,磁场已经“冻结(保存)”在了固体磁性材料中。 

  水星有没有磁场? 70年代以前,也是谁都不知道。而一般估计,这么小的一个天体大概是不会有磁场的。

  1973年11月,第一个也是到目前为止唯一的一个水星探测器发射成功,它的既定考察任务中,有一项就是探测水星究竟有没有磁场。它就是美国的“水手10号”探测器。探测器曾经3次从水星上空飞过,那是在1974年的3月29日和9月21日,以及1975年3月16日。

  “水手10号”第一次飞越水星时,最近时距水星只有720多公里。探测器上的照相机在拍摄布满环形山的水星地貌的同时,磁强计意外地探测到水星似乎存在一个很弱的磁场,而且可能是跟地球磁场那样有着两个磁极的偶极磁场。水星表面环形山和磁场的发现使科学家很感兴趣,因为这些都是前所未知的。但是,磁场的存在必须得到进一步的证实,这就要等待到“水手10号”与水星的另一次接近。

  水星上既无水,也没有空气。水星外观同月球相似,只是水星上有更多的环形山,高地平原参差不齐。与月面有所不同的是,水星表面分布着隆起的陡壁和山脊,宛如苹果因水分蒸发而表面收缩形成的皱纹。水星表面宁静、平滑,过去可能发生过火山活动,有火山熔岩形成的平面状地区,还遍布着大大小小的陨石坑。水星上有一个巨大的同心圆构造,它位于赤道地带,直径约有1300千米,被科学家命名为“卡路里盆地”。水星表面有100多个具有放射条纹的坑穴,还有大量断崖,有的长达数百千米。水星的密度与地球接近,并有一全球性的磁场。水星磁场的发现,表示水星内部可能是一个高温液态的金属核,这个既重又大的铁镍内核直径超过水星直径的1/3,有整个月球那么大。水星磁场强度只有地球的1%,磁力线的分布图形简直就是地球磁场按比例的缩影。

  总之,水星没有空气,没有水分,也没有卫星。其上的温差很大,运行速度快,没有什么惊人的奇观,更没有任何生物痕迹。但是水星这种既像月球又像地球的特征,是宇宙中物质多样性的生动证明,也是研究太阳系形成和起源的宝贵资料。

  由于水手10号仅拍摄到水星表面的37%,所以人类对水星的了解还很少。

  “水手10号”探测器的飞行轨道是这样安排的:在到达水星区域时,它每176天绕太阳转一圈。我们知道,水星每88天绕太阳一周,也就是说,水星每绕太阳两圈,“水手10号”来到水星附近一次,飞越水星并进行探测。

  “水手10号”第二次飞越水星时,距表面最近时在48000公里左右,对水星磁场没有发现什么新的情况。为了取得包括磁场在内的更加精确的观测资料,科学家们对探测器的轨道作了校准,使它第三次飞越水星时,离表面只有327公里,而且更接近水星北极。观测结果是十分令人鼓舞的:水星确实有一个偶极磁场。从最初发现到完全证实,刚好是一年时间。

  水星的偶极磁场与地球的很相像,极性也相同,即水星磁场的北极在水星的北半球,其南极在南半球。

  水星磁场有多强呢?

  磁场强度一般用一种叫做“高斯”的单位来表示,水星赤道上的磁场约0.004高斯,两极处略微强些,约0.007高斯。跟地球磁场强度比较一下就更清楚些,地球表面赤道上的磁场强度在0.29~0.40高斯之间,两极处的强度也略大,地磁北极约0.61高斯,南极约0.68高斯。大体上说来,水星表面磁场的强度大致是地球的 1%。与地球磁场相比,水星磁场强度不算高,更不要说与其他强磁场行星——木星和土星相比了。但是,除了这三颗行星之外,在太阳系的其余行星中,水星还是可以称得上是有较强磁场的一颗行星。

  水星磁场与地球磁场还有一点很相像的地方,那就是磁轴与自转轴并不重合,两者互相交错而形成一个夹角,水星的这个角度是12度,而地球则是11度多。磁轴指的是北磁极和南磁极之间的连线。

  既然存在磁场,磁场在太阳风的作用下肯定会被局限在一定的范围内,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。水星和地球都有磁场,也都有磁层,水星磁层冲着太阳那面的边界——磁层顶到水星中心的距离,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。所不同的是,地球磁层是不对称的,有点像是条头大尾小的大“鲸鱼”,而且“尾巴”拉得很长;水星的磁层则是比较对称的。

  水星有一个基本上与自转轴平行的偶极磁场,虽然磁场强度比地球的弱,但两者却很相似。人们首先想到的是,它们磁场的成因也许也是相似或相同的。

  那么,地球磁场是怎么形成的呢?



  关于地球磁场的成因,有好多种说法,是个在进一步探讨中的问题。从本世纪50年代开始,所谓的“自激发电机”假说获得越来越广泛的赞同。多数人认为它不失为是个比较可以接受的理论。这个假说的依据是这样的:

  (1)地核物质是流体,高温,具有良好的导电性能;(2)在极高的压力下,地核物质性质发生了变化,即使在高温时仍能保持弱的磁性;(3)地核物质在不断地流动着和运动着。在这种情况下,流体地核物质在弱磁场内的运动,一方面不断地产生电流,同时,所产生的电流反过来使原来的弱磁场不断得到加强。因此,地核就好像我们平常所说的发电机那样,有效地工作着。这就是所谓的“自激发电机”假说。

  那么,水星的磁场是不是像地球那样,由“自激发电机”或某种类似于“自激发电机”的效应而产生的呢?

  水星磁场在外观上跟地球磁场很相像,水星的平均密度很大,每立方厘米5.46克,在太阳系九大行星中仅仅比地球小一些,说明它也有类似地球那样的铁核。地核直径约7000公里,占地球体积的 16.2%,质量大体是地球总质量的31%。据估计,水星铁核包含着水星全部质量的70%~80%。这样的话,铁核的直径就该有3600公里。按比例来说,水星的铁核要比地球的地核大得多。

  “自激发电机”假说要求行星的核心物质呈液态,可是,根据对水星的观测和研究结果来看,它的内部很可能早就是固体了,当然就不可能以“自激发电机”那样的效应来产生磁场。

  正是由于这样的考虑,在“水手10号”探测器飞临水星和对水星进行探测之前,没有人认为水星会有磁场。

  水星有磁场,这是事实。如何理解呢?

  有人认为:在水星形成的早期历史阶段,它的液态核心还没有凝固,水星磁场是在那个时候产生的,并一直保留到现在。这种观点遭到许多人的反对,认为根本是不可能的。主要理由是:在过去的几十亿年当中,由于放射性元素产生热能,或者其他像陨星袭击等原因,使得水星内部相应部位的温度上升到物质丧失磁性所必需的最低温度之上,从而使残留下来的磁场完全消失。所以,即使当时保留了部分磁场,现在也早已消失了。

还有人认为,水星与太阳风持续不断地相互作用,也许会由此而产生磁场。对这种主张的深入研究结果表明,这种相互作用虽然会由感应而产生磁场,但不可能产生与自转轴平行的对称性磁场。

  看来,水星磁场是由某种我们还没有想到或还不理解的原因造成的,这还是个难解的谜。不仅如此,有待完善的磁场成因理论,还必须能同时回答:地球磁场是怎么产生的?为什么有的天体没有磁场?为什么金星有一个比水星更大更热的内核,却没有明显的磁场等等问题。

  水星 -
    历史记载在古罗马神话中水星是商业、旅行和偷窃之神,即古希腊神话中的赫耳墨斯,为众神传信的神,或许由于水星在空中移动得快,才使它得到这个名字。

  早在公元前3000年的苏美尔时代,人们便发现了水星,古希腊人赋于它两个名字: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,赫拉克赖脱(公元前5世纪之希腊哲学家)甚至认为水星与金星并非环绕地球,而是环绕着太阳在运行。

  仅有水手10号探测器于1973年和1974年三次造访水星。它仅仅勘测了水星表面的45%(并且很不幸运,由于水星太靠近太阳,以致于哈博望远镜无法对它进行安全的摄像)。


    水星 -    水星观测:



水星最亮的时候,目视星等达-1.9等。由于水星和太阳之间的视角距离不大,使得水星经常因距离太阳太近,淹没在耀眼的阳光之中而不得见。即使在最宜于观察的条件下,也只有在日落西山之后,在西天低处的夕阳余晖中,或是在日出之前,在东方地平线才能看到它。 

  观察水星的最加时候是在日出之前越50分钟,或日落后50分钟。当我们朝最靠近太阳的行星——水星看的时候,我们也就是朝太阳的方向看。需要牢记的是不要直接看太阳。

  若用望远镜看水星没,则可以选择水星在其轨道上处于太阳一侧或另一侧离太阳最远(答距)时,并在日出前或日落后搜寻到它。天文历书会告诉你,这个所谓的“大距”究竟是在太阳的西边(右边)还是东边(左边)。若是在西边,则可以在清晨观测;若是在东边,则可以在黄昏观测。知道了日期,又知道了在太阳的哪一侧搜寻,还应该尽可能挑一个地平线没有东西阻隔的地点。搜寻水星要在离太阳升起或落下处大约一柞宽的位置。你将会看到一个小小的发出淡红色光的星星。

  在其被太阳光淹没之前,你大概可以观测他2个星期。6个星期之后,它又会在相对的距角处重新出现。

  水星 - 水星探测早期:



  水星最早被闪族人在(公元前三千年)发现,他们叫它 Ubu-idim-gud-ud。最早的详细记录观察数据的是巴比伦人,他们叫它 gu-ad 或 gu-utu。希腊人给它起了两个古老的名字,当它出现在早晨时叫阿波罗,当它出现在傍晚叫赫耳墨斯,但是希腊天文学家知道这两个名字表示的是同一个东西。希腊哲学家赫拉克利特甚至认为水星和金星(维纳斯星)是绕太阳公转的而不是地球。水星的观测因为它过于接近太阳而变的非常复杂;在地球可以观测它的唯一时间是在日出或日落时。 

  美国国家航空航天局

  水星探査机水手10号(Mariner 10)靠近过水星的唯一太空舱是水手10号。最近有一个被美国国家航空航天局批准的项目, 项目被命名为MESSENGER("信使号",是 MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging 的字母缩写, 意为 "水星表面, 空间环境, 地理化学和全向遥测"), 信使号已在2004年8月发射, 预计将在2011年3月到达水星。

  日本和欧洲航天局

  日本计划加入欧洲航天局的一个叫做BepiColombo的项目, 这个项目将发射二个环绕水星飞行的飞船, 计划一个给水星做地图, 一个研究它的磁场. 初步的计划中包括的登陆器已经放弃了. 俄国人计划在2011年-2012年之间用联盟火箭送出他们的飞船, 飞船将在四年后到达水星, 将会环绕轨道飞行, 绘制地图并且研究它的磁场。

  成为人类殖民地的可能

  在水星南北极的环形山是一个很有可能适合成为地球外人类殖民地的地方, 因为那里的温度常年恒定(大约-200℃). 这是因为水星微弱的轴倾斜以及因为基本没有大气, 所以从有日光照射的部分的热量很难携带至此,即使水星两极较为浅的环形山底部也总是黑暗的.适当的人类活动将能加热殖民地以达到一个舒适的温度,周围一个相比大部分地毬区域来说较低的环境温度将能使散失的热量更易处理.

   
水星 - 水星凌日:




  当水星走到太阳和地球之间时,我们在太阳圆面上会看到一个小黑点穿过,这种现象称为水星凌日。其道理和日食类似,不同的是水星比月亮离地球远,视直径仅为太阳的190万分之一。水星挡住太阳的面积太小了,不足以使太阳亮度减弱,所以,用肉眼是看不到水星凌日的,只能通过望远镜进行投影观测。水星凌日每100年平均发生13次。最近一次凌日是在1999年11月16日5时42分。 


  水星的半径为2440公里,是地球半径的38.3%。水星的体积是地球的5.62%,质量是地球的0.05倍。水星外貌如月,内部却像地球,也分为壳、幔、核三层。天文学家推测水星的外壳是由硅酸盐构成的,其中心有个比月球还大的铁质内核。

  水星超热,有太阳风暴,向阳时表面温度可达到数千摄氏度!

  水星凌日,它发生的原理与日食相似。由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上,而是有一个7度的倾角。因此,只有水星和地球两者的轨道处于同一个平面上,而日水地三者又恰好排成一条直线时,才会发生水星凌日。地球每年5月8日前后经过水星轨道的降交点,每年11月10日前后又经过水星轨道的升交点。所以,水星凌日只能发生在这两个日期的前后。
  
  在人类历史上,第一次预告水星凌日是"行星运动三大定律"的发现者,德国天文学家开普勒(1571至1630年)。他在1629年预言:1631年11月7 日将发生稀奇天象--水星凌日。当日,法国天文学家加桑迪在巴黎亲眼目睹到有个小黑点(水星)在日面上由东向西徐徐移动。从1631年至2003年,共出现50次水星凌日,其中,发生在11月的有35次,发生在5月的仅有15次。每100年,平均发生水星凌日13.4次。

    水星 - 星球参数:

  水星的轨道偏离正圆程度很大,近日点距太阳仅四千六百万千米,远日点却有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,但无法运用牛顿力学对此作出适当的解释。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)但困扰了天文学家们数十年的问题。有人认为在靠近水星的轨道上存在着另一颗行星(有时被称作Vulcan,“祝融星”),由此来解释这种差异,结果最终的答案颇有戏剧性: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。--译注)

  在1962年前,人们一直认为水星自转一周与公转一周的时间是相同的,从而使面对太阳的那一面恒定不变。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已知的公转周期与自转周期共动比率不是1:1的天体。

  由于上述情况及水星轨道极度偏离正圆,将使得水星上的观察者看到非常奇特的景像,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。

  水星在许多方面与??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;或非如此,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,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,这样与地球和金星稳定的大气相比,水星的大气频繁地被补充更换。

  水星的表面表现出巨大的急斜面,有些达到几百千米长,三千米高。有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(右图),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(左图)。

  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。

  水手号探测器的数据提供了一些近期水星上火山活动的初步迹象,但我们需要更多的资料来确认。

  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%。



  至今未发现水星有卫星。

  通常通过双筒望远镜甚至直接用肉眼便可观察到水星,但它总是十分靠近太阳,在曙暮光中难以看到。Mike Harvey的行星寻找图表指出此时水星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由“星光灿烂”这个天象程序作更多更细致的定制。

  水星 - 未知点

  水星的密度(5.43克/立方厘米)几乎与地球相同,但在许多方面它与月球更为相似,它是否在一些早期灾难性大碰撞中丢失了轻质岩石?

  通过水星表面的光谱分析,并未发现铁的痕迹。由于我们假定巨大铁质核心的存在,这种情况便很古怪,水星是否与其他类地行星竭然不同呢?

    水星 - 平原是如何形成的?



  在我们无法看见的另一面是否存在着惊人的景观呢?以地球获得的低分辨雷达图片并未显示出任何奇迹,但这种事谁知道呢?

  最近一项关于两次新水星任务的建议已被定于1999年执行,另几项建议以经费问题而被予以否决。

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