离太阳近来，离地球第三近的行星——水星，咱们对它的了解在太阳系行星中即使不是至少，也是较少的，以至一度比对边远的天王星和海王星还少。想了解这颗巧妙类地行星的牢固像貌吗？一同来看卢昌海的文章《给天文学家出困难的行星——水星》，小编将分三期为众人先容。第一期可在“史册文章”里搜索。
■卢昌海/文
水星“一日游”
先容竣事相关水星的“疏通学”音信，接下来让咱们设想性地到水星上去做一个“一日游”吧。
咱们前方提到过，以近来间隔而论水星是离地球第三近的行星，但与这个排名很不相当的是，哪怕在航天科技已有半个多世纪史册的当日，到水星上去仍不是一件简单的事故。追根溯源，这原来也是水星离太阳太近带来的困难。由于离太阳太近，水星绕太阳公转的平衡速率高达每秒48公里左右，比每秒30公里左右的地球绕太阳的公转速率快不少，这使得飞往水星的探测器必定具备很高的速率，而探测器假若想要盘绕水星以至上岸水星的话，还得处理另一个困难，那即是在凑近水星时放慢到能被水星引力俘获的低速率。由于这些困难的搅扰，从间隔上讲是“邻人”的水星理论上倒是至少被行星探测器拜访的行星之一。
到底上，在年以前，人类只向水星发射过一个行星探测器，那即是年11月3日发射的“海员10号”。但“海员10号”由于没有才力放慢，只对水星举行了拂过式探测。直到年，人类发射的第二个水星探测器“信使号”在升起六年半以后，才终究加入了一个盘绕水星疏通的长椭圆轨道。而上岸水星的探测器，则尚不在暂时的行星探测光阴表上。
因而不只暂时，以至在来日几多年内，水星“一日游”都只可是设想性的。
与地球比拟，水星的59天左右的自转周期是很慢的，相关于它自身的88天左右的公转周期来讲就更是如斯。对地球来讲，当她自转完一圈后，其在公转轨道上转过的角度还不到1°，进而太阳表观方位的变动也险些即是一圈。这象征着以太阳方位为标记的地球上的一天——或所谓“平衡太阳日”——险些就即是地球自转一圈的光阴。但关于像水星如许自转呆滞的行星来讲，状况就全面不同了，由于当水星自转完一圈时，它在公转轨道上也转过了泰半圈，大大要消了太阳表观方位的变动。详细地说，由于公转与自转周期之间存在3:2的轨旋共振，当水星自转完一圈时，其在公转轨道上已转过了2/3圈，进而太阳表观方位的变动惟有1/3圈。这申明，水星要自转三圈——或公转两圈，即两“年”——才力使太阳的表观方位变动一圈，这才因此太阳方位为标记的水星上的一“天”。因而，水星上的一“天”即是两“年”，用咱们地球上的“天”来掂量的话，则相当于天！
因而可知，水星“一日游”是一场旷日耐久的旅行。
那末，水星上的处境又何如呢？很可惜地告知众人：糟透了。
天文学家们早就懂得，水星是没有大气层的。这是不难了解的，由于水星离太阳太近，大气层会因太阳烘烤造成的高温而流失得较快，而水星的原料——如后文将会先容的——则较小，惟有地球原料的5.5%左右，进而对大气分子的引力束缚才力较弱。其它，水星磁场的强度惟有地球磁场强度的1%左右，没法有用地阻拦比地球邻近强劲不少的太阳风将大气层“吹走”。这些要素配合造成了水星没有大气层的了局。
没有大气层的一个直接恶果是天老是黑的。咱们在地球上家常便饭的“蓝天”是由阳光在大气层中的散射造成的，在没有大气层的水星上，哪怕是“白昼”，哪怕比地球上大不少、亮不少、热不少的大太阳高悬头顶，天仍旧是黑的，仍旧能够看到满天的星星。这是地球上没有的奇景。水星上的这类非常景观给科幻做家供给了很好的素材。譬如年，知名美国科幻做家阿西莫夫写过一篇题为《走运之星与水星的大太阳》的科幻小说，个中给人回忆很深的一个场景即是在水星黄昏与白昼的接壤线邻近了望地平线上庞大而壮观的日冕。日冕在地球上是惟有在日全食期间才看得见的情形，在水星上却能够等闲看到，并且由于水星离太阳很近，看到的日冕也大不少。
没有大气层的另一个恶果，是没有了大气层对温度的调治影响。这一点，加之“日”和“夜”的极其悠久，使得水星上一“天”当中的温差是太阳系中最迥异的。与之比拟，像新疆这类地球上温差较大的地点的“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”的温差详细微不足道。详细地说，水星上白昼的最高温度与水星离太阳的间隔相关，但哪怕在远日点时也高达约℃，在克日点时更是高达约℃以上，足以凝结某些熔点较低的金属——譬如熔点不到℃的铅。而到了黄昏，温度则走向另一个极度：降到零下摄氏度（-℃）左右。
更详细地说，水星上模范的一“天”是如许的：拂晓时的温度是全天最冷的-℃左右，这是“拂晓前的暗淡”，永夜由此而尽，温度起头爬升；至“破晓八九点钟”，温度升至堪称舒坦的20℃左右；但这类舒坦是不能耐久的，跟着“日头”抬高，温度持续激昂，在“艳阳高照”的正午时候升至绝对不舒坦的℃左右；下昼两点来钟时，则进一步爬升至全天最闷热的℃以上。华夏古代有个传闻叫做“后羿射日”，说天上曾有10个太阳，这自然是风言风语，不过拿来描述水星上的太阳倒是很是符合，由于在克日点邻近时，高挂在水星天际上的太阳的表观面积险些恰巧是地球上太阳表观面积的10倍左右！只不过，“后羿射日”的传闻中后羿射掉了10个太阳中的9个，而在事实的水星上，唯独能做的即是等候日落。在日落时候，温度会降至牵强能忍耐的-20℃左右；深夜时候则进一步降至约-℃。
很显然，没有充足封锁而隔温的设置，咱们是绝对不能在水星上停留的。如斯大起大落的温度及没有大气层的处境显然也清除了这颗华文名字带“水”的行星上存在液态水的或许性。不过，在某些非常地域里有或许存在所谓的“水冰”——即每每所说的冰。譬如以华夏元朝书法家赵孟頫的名字定名的直径约公里的“赵孟頫陨石坑”被觉得约有40%的地域是一天不见阳光的，哪里的温度很或许一直保持在-℃如下。个别觉得，在那样的地域里很或许存在亘古不化的“水冰”，这一点在很大水平上遭到了雷达回波观察的帮助（由于对雷达回波极化状况的钻研显示出它很或许是被“水冰”所反射的）。据估测，水星上“水冰”总量有或许高达～0亿吨，相当于地球南极地域所储数目的万分之一左右。
水星上的一“天”如斯悠久，“一日游”若不四周行动一下将会是非常枯燥的。那末，水星上的行动空间有多大呢？还真不小。固然自冥王星被左迁以后，水星已是太阳系中最小的行星，但它的直径——如后文将会先容的——仍有约公里，表面积险些抵达地球陆大地积的一半左右，或相当于亚洲与非洲的面积之和。徐行水星表面，最显著的景观即是陨石坑。由于没有大气层，大巨细小的陨石都能撞击到水星表面，而不会像在地球上那样，较小的陨石在穿梭大气层时被争持造成的高温销毁。在水星表面的陨石坑中，最大的一个被称为卡洛里盆地，直径达公里左右，面积比华夏的新疆还大，造成于约38～39亿年前。据阴谋，造成卡洛里盆地的“闹事者”是一颗直径在公里以上的巨型陨石。它的撞击不只造成了庞大的卡洛里盆地，并且造成了险些能飞散到水星各个边际的碎片，撞击造成的“地动波”以至在与撞击点遥遥相对的水星表面另一侧的所谓的“对跖点”处会聚，对哪里的地貌造成了庞大毁坏。这类庞大撞击对天体表面“对跖点”邻近地貌造成毁坏的形势被称为“对跖点效应”，并非水星所私有。这类效应的存在，象征着在真实庞大的陨石撞击下，最分离撞击点，进而恰似最平安的“对跖点”具备非常的不平安性。自然，关于咱们这些脆弱的地球生物来讲，远比那小不少的陨石撞击就足以对生物圈造成灭亡性袭击，那种意义上的不平安性也就谈不上了。
在没有大气和液态水的处境里，陨石坑不会像地球上的地貌同样遭到风化等效应的腐蚀，进而老实地纪录了水星在悠久年光里——尤为在初期——所蒙受的热烈的陨石撞击。这类纪录的老实水平以至使天文学家们能够用陨石坑的密度来概略地估测水星表面不少地貌的年纪：陨石坑密度较低的地貌相对年老，陨石坑密度较高的地貌则相对陈旧。这类办法被称为“撞击坑计数”，它关于估测像水星如许尚未被探测器上岸过，进而没有岩石模范能够钻研的天体的地貌年纪是很严重的。不过，也恰是由于没有岩石模范能够钻研，进而没法举行牢固的订正，这类估测的过错也较量大。譬如次级陨石坑（即由真实的陨石撞击所造成的碎片撞击出的陨石坑）就会对这类办法造成烦扰。其它，这类办法在很大水平上依赖于水星与月球的类似性，以月球做为订正基准，但处于太阳系不同地域的水星与月球虽有必定的类似性，譬如都没有空气，在陨石撞击方面到底有多大的可比性仍旧一个未知数。
除陨石坑外，水星表面尚有不少其余地貌，譬若有高原、平原之分，还存在皱脊、绝壁、山谷，以及初期岩浆行动的陈迹等等。不过跟鲜丽多姿的地球比拟，水星是很枯燥的，连色彩都是昏暗的，昏暗的表面、暗淡的天际，寒冬的永夜，外加一挂即是几个月之久的可怕的大太阳，这根底上即是水星“一日游”的焦点实质了。不过，对个别旅客固然枯燥，但像水星这类在漫万古间里地貌未受风化等效应腐蚀的行星好像巨型的化石，对钻研全面太阳系的造成都有严重代价，这对天文学家们来讲是很有吸引力的。
下期先容：水星的机关与滥觞
文章来历：《当代物理常识》27卷第4期(总期)，更多出色实质戳浏览原文↓↓↓
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