水星

在太陽(yáng)系中有一顆神秘的行星，它個(gè)頭最小，卻謎團(tuán)最多；距離太陽(yáng)最近，卻難以被看清；在大多數(shù)時(shí)候，它離地球最近卻極難探測(cè)。這顆行星就是水星。直到今日，只有兩艘探測(cè)器探索過(guò)水星。它仍舊十分神秘！水星究竟隱藏著哪些不為人知的秘密呢？接下來(lái)，就讓我們一起揭開(kāi)水星的神秘面紗。

01太陽(yáng)系的 “小不點(diǎn)”

水星的大小比較

水星是太陽(yáng)系中最小的行星，其赤道直徑為4879公里，不僅比地球小得多，甚至比太陽(yáng)系中最大的天然衛(wèi)星木衛(wèi)三、土衛(wèi)六還要小。它的質(zhì)量?jī)H為地球的 5.5%，體積約為地球的 5.6% ，就像一個(gè)迷你版的地球。

雖然身形小巧，水星的密度卻不容小覷。其平均密度達(dá)到了 5.43 克 / 立方厘米，在太陽(yáng)系中僅次于地球，位列第二。若排除引力壓縮的影響，制造水星的材料密度比地球還大，前者未壓縮密度為 5.3 克 / 立方厘米，而地球只有 4.4 克 / 立方厘米。這一數(shù)據(jù)表明，水星內(nèi)部很可能存在一個(gè)巨大的鐵核，其直徑大約占水星直徑的 85%，相比之下，地球的核心僅占地球直徑的54%。如此大比例的鐵核，讓水星顯得與眾不同。

02獨(dú)特的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)

水星軌道

水星是太陽(yáng)系所有行星中軌道傾斜程度最大的。它的道平面與地球公轉(zhuǎn)軌道平面（黃道面）存在著約 7° 的傾角 ，這一角度讓水星的運(yùn)行軌跡區(qū)別于太陽(yáng)系內(nèi)大部分行星近乎共面的特征。不僅如此，水星還是所有行星中軌道偏心率最大的。在公轉(zhuǎn)過(guò)程中，水星離太陽(yáng)最近時(shí)約 4600 萬(wàn)公里，最遠(yuǎn)時(shí)可達(dá)6982萬(wàn)公里，軌道偏心率高達(dá)0.21.也就是說(shuō)，水星的軌道最不像一個(gè)圓。

受軌道特性影響，水星在抵達(dá)近日點(diǎn)時(shí)公轉(zhuǎn)速度高達(dá)58.98公里/ 秒，遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)大約38.86公里/秒，平均速度為 47.36 千米 / 秒，是太陽(yáng)系中公轉(zhuǎn)速度最快的行星。它每88個(gè)地球日就會(huì)太陽(yáng)一周。有趣的是，水星的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)之間存在著 3:2 的自旋軌道共振現(xiàn)象。也就是說(shuō)，水星繞太陽(yáng)每轉(zhuǎn)兩圈，就繞軸自轉(zhuǎn)三圈。由于這種奇特的關(guān)系，水星的自轉(zhuǎn)周期（恒星日）大約是 58.7 個(gè)地球日，而水星上的一天（太陽(yáng)日）大約是 176 個(gè)地球日。水星上的一天等于水星上的兩年。水星上的日歷真的是很神奇啊！

03難以捕捉的水星倩影

水星凌日

水星是最難從地球觀測(cè)的行星之一。從地球上觀測(cè)水星，它與太陽(yáng)之間的角距離不會(huì)超過(guò)28°，因此大部分時(shí)間它都淹沒(méi)在太陽(yáng)的眩光中，只有在清晨或黃昏的短暫時(shí)間內(nèi)，才有可能被觀測(cè)到。由于安全程序的限制，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡根本無(wú)法指向太陽(yáng)附近，也就無(wú)法觀測(cè)到水星。然而，有一種罕見(jiàn)而壯觀的天文現(xiàn)象，能讓我們有機(jī)會(huì)目睹水星穿梭于太陽(yáng)表面的獨(dú)特景象，那就是水星凌日。

水星凌日發(fā)生的原理與日食相似。當(dāng)水星運(yùn)行到地球和太陽(yáng)之間，并且三者恰好或幾乎在同一條直線上時(shí)，在地球上的人們就能看到一個(gè)小黑點(diǎn)在太陽(yáng)表面緩慢移動(dòng)，這便是水星凌日現(xiàn)象。由于水星的軌道平面與地球的軌道平面存在約7°的夾角，因此水星凌日并不常見(jiàn)，平均每100年大約發(fā)生13次。每次水星凌日的持續(xù)時(shí)間也不盡相同，短則幾個(gè)小時(shí)，長(zhǎng)則可達(dá)近9個(gè)小時(shí)。

04“冰火兩重天” 的星球

水星和太陽(yáng)

水星是太陽(yáng)系中晝夜溫差最大的行星。水星距離太陽(yáng)很近，白天時(shí)在太陽(yáng)的強(qiáng)烈輻射下，溫度可高達(dá) 427℃，足以熔化鉛等金屬。然而，水星的大氣層極為稀薄，氣壓小到幾乎可以忽略不計(jì)，無(wú)法保持熱量，到了晚上溫度會(huì)驟降至 - 173℃左右，晝夜溫差高達(dá)600℃，簡(jiǎn)直就是一個(gè)冰火兩重天的世界?。?/p>

05滿目瘡痍的表面

卡路里盆地

我們通過(guò)實(shí)行探測(cè)器傳回來(lái)的照片發(fā)現(xiàn)，水星的表面布滿了密密麻麻的撞擊坑，與月球表面十分相似。這些撞擊坑是在漫長(zhǎng)的歲月里，無(wú)數(shù)小行星和彗星撞擊水星留下的痕跡。水星上已發(fā)現(xiàn)的直徑超過(guò)100公里的撞擊坑就有15個(gè)。

在眾多撞擊坑中，卡洛里盆地最為引人注目。它直徑達(dá) 1550 公里，是水星上最大的撞擊坑。天文學(xué)家認(rèn)為，它是一顆直徑至少100公里的小行星撞擊形成的。這次撞擊的威能量相當(dāng)于1萬(wàn)億顆百萬(wàn)噸當(dāng)量氫彈。它在撞擊盆地的周圍環(huán)繞著高達(dá) 2公里，并向外延伸數(shù)百公里的山脈。撞擊產(chǎn)生的地震波傳遞到了卡路里盆地的對(duì)拓點(diǎn)上，并在那里形成了一個(gè)由裂縫、斷層、山丘和山谷組成的奇特隆起區(qū)域。也就是說(shuō)，這顆小行星不僅給水星撞出了一個(gè)“大坑”，而且還讓大坑的對(duì)面鼓起了一個(gè)“大包”。

遭到撞擊的水星

除了撞擊坑，水星表面還有其他獨(dú)特的地貌。研究表明，水星曾經(jīng)存在過(guò)火山活動(dòng)，其表面的一些平原可能就是火山噴發(fā)形成的熔巖流堆積而成。此外，科學(xué)家推測(cè)，在水星形成初期，可能曾經(jīng)歷過(guò)全球性的巖漿海洋階段，這對(duì)水星的演化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

06水星上的水冰

很難想象，信使號(hào)探測(cè)器在被太陽(yáng)不斷炙烤的水星上發(fā)現(xiàn)了水。這些水存在于水星的兩極地區(qū)。天文學(xué)家猜測(cè)，它們可能是由水星內(nèi)部的水蒸氣逃逸出來(lái)凝結(jié)形成的，也有可能是彗星撞擊水星帶來(lái)的。它們?yōu)槭裁磿?huì)在水星上長(zhǎng)期存在呢？原來(lái)，由于水星的自轉(zhuǎn)軸傾角非常小，幾乎垂直于其公轉(zhuǎn)軌道平面，兩極地區(qū)的一些環(huán)形山底部永遠(yuǎn)見(jiàn)不到太陽(yáng)，溫度極低，使得水能夠以冰的形式存在。據(jù)估計(jì)，水星兩極水冰的質(zhì)量約為南極冰蓋的 0.025 - 0.25%。

07探測(cè)水星的艱難歷程

信使號(hào)探測(cè)器

水星是最難從地球到達(dá)的行星。由于水星十分靠近太陽(yáng)且高速運(yùn)轉(zhuǎn)，因此它成了探測(cè)器最難靠近的天體。探測(cè)器要想安全抵達(dá)水星，既要有足夠的速度追上水星，又避免因?yàn)樗俣冗^(guò)快而墜入太陽(yáng)。此外，水星表面的極端高溫，對(duì)探測(cè)器的熱防護(hù)設(shè)計(jì)提出了極高的要求。

截至 2023 年，只有兩艘太空探測(cè)器訪問(wèn)過(guò)水星：1973 年發(fā)射的 “水手 10 號(hào)”和2004 年發(fā)射的 “信使號(hào)”?！八?10 號(hào)” 受制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的環(huán)繞探測(cè)，只能 3 次飛掠水星；“信使號(hào)” 經(jīng)過(guò) 6 年半的漫長(zhǎng)旅程，才進(jìn)入水星軌道。

08反照率最低的行星

水星

雖然水星離太陽(yáng)最近，但它看上去卻非?；野?。這是因?yàn)樗堑姆凑章手挥?.09，是八大行星中反照率最低的行星。它的反照率甚至比月球還低。這其中的原因天文學(xué)家已經(jīng)為我們揭開(kāi)了。這是因?yàn)樗潜砻娴膸r石中含有大量石墨。

水星，這顆太陽(yáng)系中的神秘 “小個(gè)子”，雖然看似不起眼，卻蘊(yùn)含著無(wú)盡的奧秘。你還知道水星的哪些有趣天文知識(shí)呢？一起分享一下吧！