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最害羞和最孤独的行星!天文科普:关于水星的12个有趣现象

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发表于 2021-2-22 09:18:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
神奇的宇宙 第一期 太阳系里最害羞和最孤独的行星!天文科普:水星一天,地球半年。请看《太阳系最害羞、孤独的行星,关于水星,你要知道的十二个有趣现象》
往古来今谓之宙,四方上下谓之宇。广义的宇宙就是时间、空间、物质的统一。宇宙大约诞生在138.2亿年前,而宇宙有多大呢,目前计算的宇宙直径为1560亿光年。宇宙是奇妙的,诞生了许多空间物质和地理现象,还有很多待开发的处女地,就算是目前“已成定律”的地理事物、空间规则或宇宙规律也有可能在未来因为科学的进步而被更新、修正或推翻重建。人类对宇宙的探索永无止境,大量的空间事物依旧披着其神秘的面纱,等待着我们进一步揭开。大毛老师借着自己的兴趣,综合整理资料,决定开辟专栏,介绍我们神奇的宇宙。今天来到专栏《神奇的宇宙》第一期——《最害羞、最孤独的行星!关于水星,你要知道的十二个有趣现象》。

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宇宙 Image Credit Copyright:Dietmar Hager, Eric Benson



水星,太阳系八大行星之一,是太阳“母亲”最疼爱的“子女”,因为水星是距离太阳最近的一颗行星。1974年美国国家航空航天局(以下简称NASA)发射的“水手10号”探测器第一次完成了水星表面的测绘任务(部分)。 “信使号”水星探测器(2004年由NASA发射,2011年进入水星轨道)于2011年3月29日真正意义上传回了首张水星照片。2018年欧洲空间局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)合作发射了“贝皮科伦布号”水星探测器,预计在2025年抵达水星轨道开始研究工作。

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?信使号任务的数据统计图表 Image Credit :NASA


水星的观测一直以来比较困难,原因会在后面进行讲解,就连“现代天文学之父”哥白尼生平最大的愿望也是“我想看看水星”

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有颜色的水星 Image Credit:Carnegie Inst. Washington



为了和我们生存的家园相比较,大毛老师再展示一下水星与地球的“个人履历卡”,水星与地球的某些区别特征将会成为水星某些现象的原因之一。今天就让我们一起走进这个神秘的星球,大毛老师尽量用平易通俗的语言来让大家了解一下关于水星的十二个有趣现象。

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?水星与地球基本数据对比 水星与地球的基本特征对比


一、水星在中国的最早记载竟出现在最早的医学典籍《黄帝内经》

水星在中国古代时叫做“辰星”,又名晨星,与中国古代天文“十二辰”有关。传统医学四大经典著作之一的《黄帝内经》在其《素问》中记载:“北方黑色,入通于肾……其应四时,上为辰星。”这是目前发现的关于水星的最早记录。

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水星夜空 图片版权G.Hüdepohl ESO via Wiki Commons



另外,水星的英文名称Mercury来源于希腊神话中的信使之神赫耳墨斯,也源自罗马神话中的商业之神墨丘利。
二、如果地球是篮球,那么水星相当于垒球
水星算是太阳系八大行星里个子最矮(直径)的一个了,它的“身高”仅有4800千米,这个长度比火星还矮一大截,甚至还赶不上级别比自己低的某些卫星,比如木卫三、土卫六。如果把地球看作是篮球的话,那么水星就相当于垒球(按比例折算,比网球稍大一点)。

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地球是篮球,那么水星就是垒球 地球与水星的形象对比



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水星形成之初(左图)和水星略微收缩之后(右图) Image Credit :Don Davis



?三、水星竟然发现了水的存在
水星是距离太阳最近的一颗行星,每天都在接受太阳的炙烤,长久以来人们认为水星上是不可能存在水的,就连水手10号探测器也没有发现任何水的痕迹(它只完成了约一半的探测工作)。但是1991年著名的阿雷西博射电望远镜拍摄的水星北极地区雷达图像中却存在散乱分布的亮斑,科学家猜测可能是水冰。而这一猜测也随着“信使号”探测器对水星北极探测工作的展开而得到了证实,水星两极地区分布着厚厚的水冰

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?“信使”号探测器获取的水星北极数据,明亮沉积物可能就是水冰 Image Credit :NASA



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水星的北极区 Credit :Carnegie Inst. Washington



?四、水星是最“害羞”的行星,想“一睹芳容”可能得费点劲
水星是“内行星”,它的运行轨道在地球轨道内侧,加之始终与太阳靠得太近,常年“湮没”在太阳的光芒中,所以平常难得一见,可谓是最“害羞”的行星。在良好的观测条件下可能在日出、日落时会瞥见水星,这也是它叫做晨星的原因。

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?巴黎上空的水星与金星 Credit Copyright: Josselin Desmars



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地平面附近的水星 (半圆状的小亮点) Credit : Juan Carlos Casado


虽然水星难见,但想要“一睹芳容”也不是不可能。有种天文现象叫水星凌日。我们在地球上可以发现太阳表面有一个小黑点,并且它在自西向东缓慢移动。水星凌日平均每46年发生6次,称之为沙罗周期,算得上难得一见的天文奇观了。像最近的一次是发生在去年的11月11日,但可惜的是我国并没有在此次观测区域内。

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水星(小黑点)和ISS双重凌日 Image Credit Copyright:Thierry Legault


五、水星外表与月球貌似“孪生兄弟”
水星外表与月球相像,貌似“孪生兄弟”。我们来看一组数据:水星平均密度为5.427g/cm?,月球为3.35;水星直径为4878 km,月球为3476;它们都没有大气层;都没有板块运动;昼夜温差都特别大。更关键的是水星和月球表面都布满了陨石坑和环形山。亿万年来无数次陨石撞击形成的表面已经在上世纪对水星的研究中得到了大量证实。

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水星地表 Credit: JHU APL, CIW



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月亮 水星(小亮点)与射电望远镜 Image Credit : Pierluigi Giacobazzi



?六、水星荣获太阳系“卡路里”热量比赛亚军
水星因为距离太阳最近,所以得到太阳的“关爱”——光热也最多,白天它的温度可达452℃。如果太阳系八大行星举行最热行星比赛,水星却只能屈居亚军。因为金星有着稠密的大气层使得温室效应明显,它的白天最高温能够达到465°C,略高于水星。

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水星是太阳系内最内侧行星 ,被太阳的 潮汐力“锁住” 图片来源于中国天文科普网


水星的光热充足,在其表面上还有一个盆地,只因其酷热难耐,所以被命名为“卡路里盆地”。

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水星上的卡路里盆地 Image Credit: Arizona State U CIW


七、水星表面“冰火两重天”
水星虽然在光热资源上略逊一筹,但比起昼夜温差,水星绝对是冠军。水星在经历88天的白天阳光炙烤之下,表面温度最高达到了427℃,但接着又经历88天的夜间热量不断散失,表面温度又降至零下160℃,温差近600℃,是太阳系中昼夜温差最大的行星。这样的温差不适合高级物种的生存,可谓是典型的“冰火两重天”。

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水星10号传回的水星照片 Image Credit:Ricnun the English Wikipedia



之前讲的金星虽然最高温比水星高,但因为大气保温作用、自转速率低等原因,所以它气温比较稳定,温差竟在80℃以内。
八、水星上真的是“度日如年”
水星公转一周为88天(以地球日为单位),它是太阳系八大行星里公转周期最短的行星,因受太阳引力最大,故而“跑”得也最快。水星自转一周为58.646天(地球日)。但需要注意,我们地球自转一周即为一昼夜,但水星自转一周不是一昼夜,由于自转、公转速率不一样,因此水星上一昼夜发生时,它已自转了三周、公转了两周,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。

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信使号拍摄的第一个水星日 Image Credit MESSENGER, NASA, JHU APL, CIW



讲到这里,可能很多人还是很懵,不过没关系,地理大毛告诉你水星上的一天等于地球上的176天。也就是说将来你去水星旅游,只在水星上耍了两天,地球上差不多一年就过去了,可谓“度日如年”。
九、水星公转轨道最“扁”,看上去像花瓣
我们说圆是世界上最完美的物体,可是天体的运行轨道大部分都不是正圆。和地球一样,水星公转轨道是椭圆形的,但它不像地球的轨道还算是规则(近日点为1.471亿千米,远日点为1.521亿千米,离心率仅为0.0167),水星近日点4600万公里,远日点竟达到7000万公里,离心率达到0.2056,除了离心率,近日点还受进动影响,水星轨道的近日点在不断移动,因此水星的公转轨道看起来最“扁”,像花瓣一样的曲线,是太阳系中离心率最大的行星。

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水星公转轨道 水星近日点进动现象 图片来源于网络



十、水星几乎没有季节之分
我们都知道地球温度带的划分和季节的产生与黄赤交角有关。这个黄赤交角就是大毛老师要讲的天体的轨道倾角,地球的轨道倾角为23°26',所以地球上有热带、温带、寒带和典型的四季的现象。
但是水星不一样,它的轨道倾角只有7°,这是八大行星里最小的轨道倾角。因此几乎感受不到四季的区分。
十一、水星是最孤独的“孤家寡人”
太阳系里很多行星都有自己的“小伙伴”,比如我们的地球有一颗卫星(均指自然卫星,不包括人造卫星)——月球,火星有两颗,跟随木星的“小伙伴”竟然都有69颗,可谓热闹非凡。

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色彩增强的水星表面局部影像 Credit:NASA JHU APL CIW



而反观水星,由于太阳巨大的引力作用使得卫星无法绕其旋转,所以水星没有卫星,只能独自 “游荡”,是名副其实的“孤家寡人”。
十二、鲁迅、李白、李清照等“登上”了水星
1987年国际天文组织正式公布了第一批水星环形山名字,其中有15座环形山采用了中国人的名字,他们分别是伯牙(春秋 音乐家)、蔡琰(即蔡文姬 东汉 诗人)、李白(唐 诗人)、白居易(唐 诗人)、董源(南唐 画家)、李清照(南宋 词人)、姜夔(南宋 音乐、文学家)、梁楷(南宋 画家)、关汉卿(元 戏曲家)、马致远(元 戏曲家)、赵孟睿ㄔ
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发表于 2021-2-22 09:18:56 | 显示全部楼层
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发表于 2021-2-22 09:19:44 | 显示全部楼层
看来,金星,火星,水星还有月球,都是决定性的不适合人类居住了。探探木星和土星吧
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发表于 2021-2-22 09:19:58 | 显示全部楼层
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