赫菲斯托斯,古希腊的火与工匠之神,奥林匹斯十二主神之一。也许只有这样的身份,才配得上做水星的守护神。赫菲斯托斯善于建造神殿,制作各种武器和金属用品,技艺高超,被誉为工匠的始祖,以及锻造的庇护神。据说当大地轰隆震响、火山喷发,就是他在打铁。也许,这就是水星有很大面积火山平原的原因吧。1.1.水星和太阳的爱恨情仇因为水星在所有行星里面离太阳最近,所以它受到太阳的引力也就最大。只不过,它就像一个叛逆的孩子,为了抵抗巨大的引力,以极快的速度公转,这样才保证了水星没有被太阳吸引过去。可是在其它的星系里面,却又许多行星与恒星的距离远小于太阳和水星的距离。“事实上,如果我们将所有已知的系外行星放入太阳系,大部分会落在水星和太阳之间的真空区域。例如,开普勒11在水星轨道距离以内有整整5颗行星,而太阳系一颗也没有。”当米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎罗兹在年发现第一颗系外行星飞马座b时,天文学家发现其与宿主恒星之间的距离仅有令人震惊的0.05天文单位,比水星和太阳之间的距离(0.38天文单位)小了整整七倍还多。根据天文学家克里斯托弗·斯伯丁在刚发表的文章中提出太阳本身抑制了水星轨道以内行星的存在。正如之前一篇文章中提到的,形成行星的基本单元(称之为星子)并不会在小于0.3天文单位的区域内形成。斯伯丁进一步提出太阳强劲的星风会吹走所有的小星子。当太阳附近缺少形成行星的基本单元时,行星的形成就会变得困难许多。说人话实际上就是太阳太暴躁了,一生气就把能够形成行星的物质吹得老远,所以水星就离田阳比较远。举个土得掉渣的栗子吧,太阳就是家长,跟孩子特别暴躁,那孩子自然就跟他不那么亲近咯。1.2.水星的构成太阳系的行星被分成两类——类地行星和类木行星,水星就属于类地行星。类地行星都是以固体岩石为主要成分而构成的,像水星就是由30%左右的硅酸盐材料(地球上的岩石也是这种成分)和70%的金属核心。水星的金属核心主要就是由铁构成的,所以水星绝对配得上“老铁”这个称号——年龄有几十亿年,以铁为主。这个核球的主要成分是铁、镍和硅酸盐根据这样的结构,水星应含铁两万亿亿吨,按世界钢的年产量(约8亿吨)计算,可以开采亿年。值得一提的是,这也就让水星成为太阳系密度第二的存在。那为什么不是第一呢?还是因为它太小了。总质量很小,产生的引力就小,所以就没办法很好的压缩这些物质。要知道,如果不考虑重力压缩对物质密度的影响,水星物质的密度将是最高的——未经重力压缩的水星物质密度是5.3克/cm,相较之下的地球物质只有4.4克/cm。实际上行星和资本家有很多相似的地方——资本家越有钱,挣钱越快,通过资本获得更多的资本;行星越大,引力就越大,就可以吸引来更多的天体,这样质量和密度就更大了。1.3.水星的地形水星的结构像地球,地形地貌却像月球,满布着环形山、大平原、盆地、辐射纹和断崖。水星表面上有着星罗棋布的大大小小的环形山,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。水星表面受到无数次的陨石撞击,到处坑洼。当水星受到巨大的撞击后,就会有盆地形成,周围则由山脉围绕。在盆地之外是撞击喷出的物质,以及平坦的熔岩洪流平原。另外,火山可以说是算得上是水星的特产了——水星上的火山平原面积足足有半个美国的大小,要知道,水星可没比月球大多少。1.4.水星的大气层水星的位置和大小决定了它不可能拥有像地球这样的大气层,就更不用想像木星那样了。怎么说?水星体积小,质量小,所以它对大气的引力就小,大气就更容易从水星上逃离出来;水星距离太阳太近了,所以太阳风最大的时候就直接处在水星上面,就算还残留着一点的大气也被狂躁的太阳风吹跑了。不过水星大气,稀薄归稀薄,但总还是有的。就像程序员的头发,发量虽然小,但终归还是有点的。大气稀薄,那大气的作用也就没发挥出来多少。就像地球的大气层可以调节气温,吸收紫外线,而水星上一概没有。所以说水星上是太阳系最没有可能有生命的星球了——就算有硅基生物,可以忍受接近度的温差,他们也会由于紫外线过于强烈而无法生存。要知道,医院也要使用的一种消毒杀菌方式。1.5.水星上有水么?水星被称为水星难道真的是因为存在有水吗?事实上,水星被称为水星,和水是没有必然的关系,水星的叫法其实是源于中国古代的阴阳五行说。也就是说水星上根本没有水,更加不会有水星邻居的存在。还记得我说过,水星表面的温度特别极端吗?动辄度的温差,怎么可能允许液态水的存在?所以说水星上根本没有液态水的存在。美国天文学家用装有27个雷达天线的巨型天文望远镜对水星进行了一次观测,得出了一个令人震惊的结论。在水星表面阴影地方竟然存在这冰山。水星上没有液态水,更没有水蒸气,竟然存在冰山。让世人大为震惊的是这座冰山竟然是30亿年前生成的。他们通常位于极地,温度一般都是-摄氏度。同时,由于水星表面是真空的,冰山融化的速度超出想象的慢,每8千米左右的冰山需要10亿年才能融化,也就是这冰山几乎不会融化。这些冰山大多聚集在水星极地的环形山里面。水星自转轴的倾斜角很小,这也就导致水星上并没有季节的区别,所以两个极地都是同样的不会受到太阳过多的照射。再加上有环形山的遮挡,所以在那些位置温度常年极低,冰不会融化,只会以很慢的速度升华。1.6.水星的观测还是因为它的位置,所以在地面上水星很难被我们用肉眼看到。据传说,大天文学家哥白尼临终前曾叹他一生没有见过水星。最重要的客观原因有两个:第一,近前后0年,北半球相对于南半球,不适合观测水星,因为每当水星大距处于其远日点时,北半球观测者会发现水星的赤纬总是低于太阳赤纬,即使水星离太阳距角接近最大的28度,但水星几乎还是和太阳同升同落。反之水星到了近日点时,北半球观测者看到的水星却比太阳赤纬高。但近日点毕竟才18度的距角,所以水星还是难以观测。这种情况需要再过几千年水星近日点进动90度后才能改观。第二,地理纬度越高,内行星越难见。纬度高的地区,太阳的晨昏朦影时间很长,即日出前或者日落后很久,天空依然明亮,所以不利于观测水星,即使北半球来说水星每逢高于太阳赤纬的大距,亮度至少比织女星亮,但明亮的天空背景还是使水星不易观测。说人话吧,就是水星本身自己不够亮,还和那么亮的太阳凑的那么近,自然看不到了。我们要知道,可以看到行星,是因为行星反射的太阳光进入了我们的眼睛。然而,因为角度问题,水星最多的时候也只有一半可以将太阳光反射到地球上,所以我们在地球上就算在很理想的条件下,也只能看到水星的一半。7.行路难,不如去水星在人类60多年短暂的航天史中,发射了众多的深空探测器,在这些探测器中,有两颗成功光临水星、28颗光临金星、27颗光临火星、10颗光临木星、4颗光临土星。等等…是不是感觉有点不对劲?为何光顾了遥远的木星和土星的探测器比飞抵近得多的水星的数量还要多?历史上,只有年的“水手10号”完成了水星飞掠,年的“信使号”完成了水星环绕,别无他人。所以,很多人对水星探测器和水星都十分陌生,因为实在是太罕见了。如果UC小编写这个问题,就会起一个题目“震惊!这两个困难,让人们很难去水星……”那究竟是哪两个问题呢?第一个是温度问题。我们知道宇宙中温度是很低的,所以现代的航天器大多都很适应这种低温环境,可以利用各种能量转化为热能。在烤箱里的探测器非常难过,制冷比制热的代价要大很多,此外还要做各种散热和隔热的措施,即使这样,探测器仍然不能长期待在高温下,需要躲在更远更阴凉的地方休息。就像我们冬天就比夏天好过,加热容易,降温难。第二个就是速度的问题了。学过小学二年级万有引力的盆友们就知道了,离太阳越近,引力也就越大,最关键的是在逐步接近太阳的过程中,航天器的速度就会越来越快。还记得我们说过水星是如何保证自己没有掉到太阳里面的么?它是靠飞快的转速啊。同样的,如果航天器的速度太快,他也不会绕着水星旋转,飞行,而是直接掉到太阳里面。要想进入水星轨道,探测器必须耗费大量的能量进行刹车减速,来对抗太阳的引力势能,这使得水星探测昂贵而困难。8.水星一天,等于两年难不成水星就是传说中的仙界,毕竟老话说天上一天,地上一年嘛。都是胡扯,我说的是水星的一天是它的两年。怎么说?水星的自转周期是59个地球日,公转周期是88个地球日。看起来自传还是比公转快吧,那怎么一天等于两年了呢?别急,先看一下图。很显然,水星自转与公转速度之比约等于3:2,所以不是自转一周就是一天了。就像图里面,从1号位置开始,到7号位置已经公转一圈,自转一圈半了,但是太阳并没有升起第二次。经过简单的计算,正好在水星自转3圈,公转2圈时太阳再次升起。所以我们说,水星上一天等于两年。在这里呢我就再多哔哔一句,我们小学四年级的时候一定学过,有一种关系叫做引力锁定——发生在重力梯度使天体永远以同一面对着另一个天体,例如月球永远以同一面朝着地球。可是为什么水星并没有完全被太阳锁定,而是3:2的轨道共振呢?意大利的数学家和工程师约瑟佩·哥伦布成功解释了水星为何每绕太阳公转两圈,会自转三圈的自旋轨道共振现象。这与水星的两个特征有关,首先是轨道偏心率大,水星的近日点只有远日点距离的66%;其次是水星的质量非常小,比木卫三和土卫六的质量还要小。这两个条件使得水星最终没能被太阳1:1的潮汐锁定,而是形成了3:2的共振锁定。1.9.说不定哪天就撞了告诉你哈,水星撞地球可不仅仅是存在于想象中的,据说可是有1%的概率会发生的。水星拥有太阳系8大行星中偏心率最大的轨道,通俗的说,就是它的轨道的椭圆是最“扁”的。而最新的计算机模拟显示,在未来数十亿年间,水星的这一轨道还将变得更扁,使其有1%的机会和太阳或者金星发生撞击。更让人担忧的是,和外侧的巨行星引力场一起,水星这样混乱的轨道运动将有可能打乱内太阳系其他行星的运行轨道,甚至导致水星,金星或火星的轨道发生变动,并最终和地球发生相撞。所以说嘛,《流浪地球》里面带着地球跑路的剧情还是有可能发生的呢。另外值得一提的是,水星的进动,直到20世纪爱因斯坦提出来相对论,才被很好的解释,反过来,这也是相对论有效的证明之一。
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