水星是太阳系中最靠近太阳的一颗行星,与地球一样都是“类地行星”。与太阳系其它行星相比,除了与太阳最为“亲密”这个特点之外,水星还拥有着其它行星不可比拟的特征,使其成为非常特殊的一颗行星,因此,被人们称为“创纪录的行星”。那么,水星都有哪些太阳系行星之最呢?
质量最小水星的质量为3.×10^20吨,仅是地球质量的5.5%左右,甚至只比地球的卫星-月球质量大6倍。从体积来看,虽然水星的平均密度在太阳系所有行星中排行老二(仅次于地球),但是由于质量太小的缘故,其直径也仅为公里,还不到地球的40%。由于质量很小,随之而来的就是水星表面的重力加速度,也仅为地球的1/4;逃逸速度为4.4公里/秒,约是地球的40%,这几项指标也是太阳系行星中最小的。
公转速度最快由于距离太阳很近,虽然其质量较小,但是受到的引力在太阳系所有行星中也是最高的。按照行星公转公式:V=√(GM/R),其中M为太阳质量,R为与太阳距离,行星公转速度与本身的质量没有关系,由于距离太阳最近,因此公转的速度最快,达到47.9公里/秒。同时,按照行星公转周期公式:T=2π(√R^)/√GM,也可以看出水星围绕太阳公转的周期最短,仅为88天。
昼夜温度最大按理说水星距离太阳最近,其表面的平均温度应该最高,但是由于水星的大气层非常稀薄,“保温作用”相对很弱。距离太阳第二近的金星,由于拥有浓密的大气层,所以温室效应非常突出,最高温度可以达到多摄氏度,比水星最高温度摄氏度要高。正是由于水星没有大气层的保温,到了夜晚热量散失效率非常高,到夜晚后最低温能很快地降低到-摄氏度,最高和最低的温差达到惊人的摄氏度,太阳系其它行星无法与之相提并论。
水星上的“1天”比“1年”时间还要长在行星的诞生过程中,所聚合的星际物质的角动量,最终都“继承”给了行星,因此每个行星在诞生以后都具有一个初始的自转角速度。只不过后来受到各种天体引力的扰动,或者巨大质量天体的撞击,使得自转的速率、方向以及自转轴发生了变化,最终形成了目前八大行星自转各异的情况。
水星的自转周期为58个地球日,与自转周期最长的金星(个地球日)相比快了不少,但是由于水星公转速度实在是太快,使得它自转三周才能产生一个完整的昼夜,这就使得1个“水星日”相当于2个“水星年”。
轨道最扁太阳系所有行星公转的轨道,都不是严格意义的圆形,而是偏椭圆。而水星的公转轨道最扁,偏心率达到0.(冥王星被开除了太阳系行星行列,其偏心率为0.;偏心率最小的为金星,仅为0.)。因此,水星距离太阳最近值0万公里,最远值万公里,相差了万公里。
太阳系内唯一与太阳构成轨道共振的行星轨道共振指的是两个天体的运行公转轨道周期,数值上呈现简单的整数比关系。水星与太阳之间,以3:2的自旋方式进行轨道共振,除水星外,其余行星与太阳都构不成轨道共振的条件。但是,海王星以外的一些类冥星体与冥王星的公转轨道,也形成了3:2的轨道共振;木星的3个卫星,即木卫一、二、三它们三个之间也形成了轨道共振(3个及以上天体的轨道共振称为拉普拉期共振),共振值为1:2:4。
卫星最少由于水星的质量很小,由万有引力所提供的“束缚力”不足以支撑卫星围绕它旋转。同时,由于水星距离太阳非常近,来自太阳的强大引力,也会将可能成为其卫星的天体“抢走”。所以,像距离太阳非常近的天体(水星和金星),都没有卫星。
最大的撞击坑年“水手十号”探测器在到达水星后,在水星表面发现了一个巨大的盆地,由于这个盆地在水星近日点时正好被太阳光线直射,因此温度非常高,所以科学家将其命名为“卡路里盆地”。该盆地直径超过了公里,面积达到了万平方公里,科学家们推测在大约30多亿年前,一颗直径超过公里的巨大小行星,正面与水星发生撞击,留下了这个巨大的“伤疤”。经过几十亿年的演化,在撞击坑周围形成的高山以及0公里范围内的喷射物质痕迹,仍然十分清晰。
探测器到访次数最少虽然水星与地球的距离不算太远,而且还没有大气层,理论上向水星发射着陆或者环绕探测器并非难事,但是由于它距离太阳非常近,公转轨道偏心率又那么大,使得完美匹配上深入到太阳的“引力井”中所需要的速度、进入水星轨道的难度非常大,稍有差池就会被太阳“吸走”或者偏离预定轨道。
同时,运用水星引力提供的能量(霍曼转移)方式来实现轨道转移,对于水星来说,难度不亚于向冥王星上发射探测器,能够成功实现环线水星运行难度会更大。所以,到目前为止,只有2颗探测器造访过水星,分别是年发射的水手十号、年发射的信使号,我们向太阳系其它行星发射的探测器,都要比水星多。
年,欧洲与日本联合开发的“比皮科伦坡”探测器成功发射,这是人类历史上第三颗专门探测水星的探测器,预计经过7年的时间方可到达水星,届时除对水星进行新一轮的全面监测以外,还会重点探测火星的内部结构以及磁场特点,从而为研究水星的形成、演变以及太阳系整体的演化规律,提供更为丰富的数据资料。
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