水星的质量

水星的质量
水星的质量

水星的质量
水星
英文名：Mercury
水星最接近太阳,是太阳系中第二小行星.水星在直径上小于木卫三和土卫六,但它更重.奇观五星联珠
水星基本参数：
轨道半长径： 5791万 千米 (0.38 天文单位)
公转周期： 87.70 天
自转周期： 58.65 日
平均轨道速度： 47.89 千米/每秒
轨道偏心率： 0.206
轨道倾角： 7.0 度
行星赤道半径： 2440 千米
质量(地球质量＝1)： 0.0553
密度： 5.43 克/立方厘米
卫星数： 无
公转轨道: 距太阳 57,910,000 千米 (0.38 天文单位)
赤道逃逸速度 4.25 km/sec 平均地表温度 179°C
最高地表温度 427°C 最低地表温度 -173°C
大气组成 氦 42% 钠 42% 氧 15% 其它 1%
在古罗马神话中水星是商业、旅行和偷窃之神,即古希腊神话中的赫耳墨斯,为众神传信的神,或许由于水星在空中移动得快,才使它得到这个名字.
早在公元前3000年的苏美尔时代,人们便发现了水星,古希腊人赋于它两个名字：当它初现于清晨时称为阿波罗,当它闪烁于夜空时称为赫耳墨斯.不过,古希腊天文学家们知道这两个名字实际上指的是同一颗星星,赫拉克赖脱（公元前5世纪之希腊哲学家）甚至认为水星与金星并非环绕地球,而是环绕着太阳在运行.
仅有水手10号探测器于1973年和1974年三次造访水星.它仅仅勘测了水星表面的45％（并且很不幸运,由于水星太靠近太阳,以致于哈博望远镜无法对它进行安全的摄像）.
水星的轨道偏离正圆程度很大,近日点距太阳仅四千六百万千米,远日点却有7千万千米,在轨道的近日点它以十分缓慢的速度按岁差围绕太阳向前运行（岁差：地轴进动引起春分点向西缓慢运行,速度每年0.2",约25800年运行一周,使回归年比恒星年短的现象.分日岁差和行星岁差两种,后者是由行星引力产生的黄道面变动引起的.）在十九世纪,天文学家们对水星的轨道半径进行了非常仔细的观察,但无法运用牛顿力学对此作出适当的解释.存在于实际观察到的值与预告值之间的细微差异是一个次要（每千年相差七分之一度）但困扰了天文学家们数十年的问题.有人认为在靠近水星的轨道上存在着另一颗行星（有时被称作Vulcan,“祝融星”）,由此来解释这种差异,结果最终的答案颇有戏剧性：爱因斯坦的广义相对论.在人们接受认可此理论的早期,水星运行的正确预告是一个十分重要的因素.（水星因太阳的引力场而绕其公转,而太阳引力场极其巨大,据广义相对论观点,质量产生引力场,引力场又可看成质量,所以巨引力场可看作质量,产生小引力场,使其公转轨道偏离.类似于电磁波的发散,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,传向远方.－－译注）
在1962年前,人们一直认为水星自转一周与公转一周的时间是相同的,从而使面对太阳的那一面恒定不变.这与月球总是以相同的半面朝向地球很相似.但在1965年,通过多普勒雷达的观察发现这种理论是错误的.现在我们已得知水星在公转二周的同时自转三周,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.
由于上述情况及水星轨道极度偏离正圆,将使得水星上的观察者看到非常奇特的景像,处于某些经度的观察者会看到当太阳升起后,随着它朝向天顶缓慢移动,将逐渐明显地增大尺寸.太阳将在天顶停顿下来,经过短暂的倒退过程,再次停顿,然后继续它通往地平线的旅程,同时明显地缩小.在此期间,星星们将以三倍快的速度划过苍空.在水星表面另一些地点的观察者将看到不同的但一样是异乎寻常的天体运动.
水星上的温差是整个太阳系中最大的,温度变化的范围为90开到700开.相比之下,金星的温度略高些,但更为稳定.
水星在许多方面与月球相似,它的表面有许多陨石坑而且十分古老；它也没有板块运动.另一方面,水星的密度比月球大得多,(水星 5.43 克/立方厘米 月球 3.34克/立方厘米).水星是太阳系中仅次于地球,密度第二大的天体.事实上地球的密度高部分源于万有引力的压缩；或非如此,水星的密度将大于地球,这表明水星的铁质核心比地球的相对要大些,很有可能构成了行星的大部分.因此,相对而言,水星仅有一圈薄薄的硅酸盐地幔和地壳.
巨大的铁质核心半径为1800到1900千米,是水星内部的支配者.而硅酸盐外壳仅有500到600千米厚,至少有一部分核心大概成熔融状.
事实上水星的大气很稀薄,由太阳风带来的被破坏的原子构成.水星温度如此之高,使得这些原子迅速地散逸至太空中,这样与地球和金星稳定的大气相比,水星的大气频繁地被补充更换.
水星的表面表现出巨大的急斜面,有些达到几百千米长,三千米高.有些横处于环形山的外环处,而另一些急斜面的面貌表明他们是受压缩而形成的.据估计,水星表面收缩了大约0.1％（或在星球半径上递减了大约1千米）.
水星上最大的地貌特征之一是Caloris 盆地（右图）,直径约为1300千米,人们认为它与月球上最大的盆地Maria相似.如同月球的盆地,Caloris盆地很有可能形成于太阳系早期的大碰撞中,那次碰撞大概同时造成了星球另一面正对盆地处奇特的地形（左图）.
除了布满陨石坑的地形,水星也有相对平坦的平原,有些也许是古代火山运动的结果,但另一些大概是陨石所形成的喷出物沉积的结果.
水手号探测器的数据提供了一些近期水星上火山活动的初步迹象,但我们需要更多的资料来确认.
令人惊讶的是,水星北极点的雷达扫描（一处未被水手10号勘测的区域）显示出在一些陨石坑的被完好保护的隐蔽处存在冰的迹象.
水星有一个小型磁场,磁场强度约为地球的1％.
至今未发现水星有卫星.
通常通过双筒望远镜甚至直接用肉眼便可观察到水星,但它总是十分靠近太阳,在曙暮光中难以看到.Mike Harvey的行星寻找图表指出此时水星在天空中的位置（及其他行星的位置）,再由“星光灿烂”这个天象程序作更多更细致的定制.
未知点
水星的密度（5.43克/立方厘米）几乎与地球相同,但在许多方面它与月球更为相似,它是否在一些早期灾难性大碰撞中丢失了轻质岩石?
通过水星表面的光谱分析,并未发现铁的痕迹.由于我们假定巨大铁质核心的存在,这种情况便很古怪,水星是否与其他类地行星竭然不同呢?
水星平坦的平原是如何形成的?
在我们无法看见的另一面是否存在着惊人的景观呢?以地球获得的低分辨雷达图片并未显示出任何奇迹,但这种事谁知道呢?
最近一项关于两次新水星任务的建议已被定于1999年执行,另几项建议以经费问题而被予以否决.
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众神信使——水星
水星是九大行星中最靠近太阳的行星,中国古代称水星是辰星.西方人叫它墨丘利,墨丘利是罗马神话中专为众神传递信息的使者,而水星也不愧为信使的称号：它是太阳系中运动最快的行星.水星公转平均速度为每秒48公里,公转周期约为88天.
由于水星距离太阳太近了,个头又小,人们平时很难看到它.水星的表面和月球表面极为相似.其上布满了大大小小的环形山.水星的大气极为稀薄,昼夜温差很大,白天表面温度可达427度以上, 黑夜最低温度可降到零下173度左右.
水星的半径为2440公里,是地球半径的38.3％.水星的体积是地球的5.62％,质量是地球的0.05倍.水星外貌如月,内部却像地球,也分为壳、幔、核三层.天文学家推测水星的外壳是由硅酸盐构成的,其中心有个比月球还大的铁质内核.
水星的自转周期为58.646日,自转方向与公转方向相同.由于自转周期与公转周期很接近,所以水星上的一昼夜比水星自转一周的时间要长得多. 它的一昼夜为我们的176天,白天和黑夜各88天.
水星没有卫星,因此水星的夜晚是寂寞的,那里没有“月亮”,除了太阳以外,天空中最亮的星是金星.
水星的外貌
在太阳系的九大行星中,水星最靠近太阳.它属于内行星.从地球上看去,水星和太阳之间的视角距 （即两个天体在观测者眼里所张的角度）不超过28°.我国古代把30°叫做——“辰”,水星离太阳的视角距不超过一辰,因而我国古代把它称为“辰星”.
水星最亮的时候,目视星等达-1.9等.由于水星和太阳之间的视角距离不大,使得水星经常因距离太阳太近,淹没在耀眼的阳光之中而不得见.即使在最宜于观察的条件下,也只有在日落西山之后,在西天低处的夕阳余晖中,或是在日出之前,在东方地平线才能看到它.
在地面上观测水星,几乎看不到它的细节.1973年11月3日,美国发射了水手10号宇宙飞船,对水星进行飞近探测.它是迄今唯一“访问”过水星的宇宙飞船.在它与水星三次相会的过程中,向地面发回了5000多张照片.在最后一次,它距水星表面仅372千米,拍摄了非常清晰的水星电视图像,天文学家惊奇地发现,水星表面和月球表面极为相似.
水星表面大大小小的环形山星罗棋布,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.1976年,国际天文学会聘请一些专家、学者为环形山命名,1987年正式公布了第一批环形山的名字,其中有15个环形山用了中国的人的名字.除了中国现代文学巨匠鲁迅外,其他14位都是中国古代文学家和艺术家.
水星内幕
水星的运动
水星离太阳的平均距离为 5790万公里,绕太阳公转轨道的偏心率为0.206,故其轨道很扁.太阳系天体中,除冥王星外,要算水星的轨道最扁了.水星在轨道上的平均运动速度为48公里／秒,是太阳系中运动速度最快的行星,它绕太阳运行一周只需要88天,除公转之外,水星本身也有自转.过去认为水星的自转周期应当与公转周期相等,都是88天.1965年,美国天文学家戈登、佩蒂吉尔和罗·戴斯用安装在波多黎各阿雷西博天文台的、当今世界上最大的射电望远镜测定了水星的自转周期,结果并不是88天,而是58.646天,正好是水星公转周期的2／3.水星轨道有每世纪快43〃的反常进动.
地球每自转一周就是一昼夜,而水星自转三周才是一昼夜.水星上一昼夜的时间,相当于地球上的176天.与此同时,水星也正好公转了两周.因此人们说水星上的一天等于两年.由于水星在近日点时总以同一经度朝着太阳,在远日点时以相差90°的经度朝着太阳,所以水星随着经度不同而出现季节变化.
水星的核心
水星外貌如月,内部却很像地球,也分为壳、幔、核三层.水星的半径为2439公里,是地球半径的38.2％,18个水星合并起来才抵得上一个地球
26的大小.质量为 3.33×10克,为地球质量的 5.58％,平均密度为 5.43
3克／厘米 ,略低于地球的平均密度.在九大行星中,除地球外,水星的密度最大.由此天文学家推测水星的外壳是由硅酸盐构成的,其中心有个比月球大得多的铁质内核.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20000亿亿吨,按目前世界钢的年产量（约8亿吨）计算,可以开采2400亿年,真是一座取之不尽,用之不竭的大铁矿!
美国发射的“水手10号”在1974年3月、9月和1975年3月探测了水星,并向地面发回5000多张照片,为我们了解水星提供了珍贵的信息.从照片上我们看出,水星的外貌酷似月球,有许多大小不一的环形山,还有辐射纹、平原、裂谷、盆地等地形.人们推测水星的壳层与月球类似,并且都有
-9过陨星轰击历史.水星上有极稀薄的大气,大气压小于2×10百帕,大气中含有氦、氢、氧、碳、氩、氖、氙等元素.由于大气非常稀薄,水星的表面白天和夜晚的温度相差很大.白天太阳光直射处温度高达427℃,夜晚太阳照不到时,温度降低到-173℃.温差变化如此悬殊,绝不可能有生物存在.
水星的磁场
水星有没有磁场? 70年代以前,也是谁都不知道.而一般估计,这么小的一个天体大概是不会有磁场的.
1973年11月,第一个也是到目前为止唯一的一个水星探测器发射成功,它的既定考察任务中,有一项就是探测水星究竟有没有磁场.它就是美国的
“水手10号”探测器.探测器曾经3次从水星上空飞过,那是在1974年的3月29日和9月21日,以及1975年3月16日.
“水手10号”第一次飞越水星时,最近时距水星只有720多公里.探测器上的照相机在拍摄布满环形山的水星地貌的同时,磁强计意外地探测到水星似乎存在一个很弱的磁场,而且可能是跟地球磁场那样有着两个磁极的偶极磁场.水星表面环形山和磁场的发现使科学家很感兴趣,因为这些都是前所未知的.但是,磁场的存在必须得到进一步的证实,这就要等待到“水手10号”与水星的另一次接近.
“水手10号”探测器的飞行轨道是这样安排的：在到达水星区域时,它每176天绕太阳转一圈.我们知道,水星每88天绕太阳一周,也就是说,水星每绕太阳两圈,“水手10号”来到水星附近一次,飞越水星并进行探测.
“水手10号”第二次飞越水星时,距表面最近时在48000公里左右,对水星磁场没有发现什么新的情况.为了取得包括磁场在内的更加精确的观测资料,科学家们对探测器的轨道作了校准,使它第三次飞越水星时,离表面只有327公里,而且更接近水星北极.观测结果是十分令人鼓舞的：水星确实有一个偶极磁场.从最初发现到完全证实,刚好是一年时间.
水星的偶极磁场与地球的很相像,极性也相同,即水星磁场的北极在水星的北半球,其南极在南半球.
水星磁场有多强呢?
磁场强度一般用一种叫做“高斯”的单位来表示,水星赤道上的磁场约0.004高斯,两极处略微强些,约0.007高斯.跟地球磁场强度比较一下就更清楚些,地球表面赤道上的磁场强度在0.29～0.40高斯之间,两极处的强度也略大,地磁北极约0.61高斯,南极约0.68高斯.大体上说来,水星表面磁场的强度大致是地球的 1％.与地球磁场相比,水星磁场强度不算高,更不要说与其他强磁场行星——木星和土星相比了.但是,除了这三颗行星之外,在太阳系的其余行星中,水星还是可以称得上是有较强磁场的一颗行星.
水星磁场与地球磁场还有一点很相像的地方,那就是磁轴与自转轴并不重合,两者互相交错而形成一个夹角,水星的这个角度是12度,而地球则是11度多.磁轴指的是北磁极和南磁极之间的连线.
既然存在磁场,磁场在太阳风的作用下肯定会被局限在一定的范围内,这个范围就是所谓的磁层.太阳风基本上不可能进入到磁层里面.水星和地球都有磁场,也都有磁层,水星磁层冲着太阳那面的边界——磁层顶到水星中心的距离,大致相当于1.45个水星半径,地球磁层顶到地球中心的距离约11个地球半径.所不同的是,地球磁层是不对称的,有点像是条头大尾小的大“鲸鱼”,而且“尾巴”拉得很长；水星的磁层则是比较对称的.
水星有一个基本上与自转轴平行的偶极磁场,虽然磁场强度比地球的弱,但两者却很相似.人们首先想到的是,它们磁场的成因也许也是相似或相同的.
那么,地球磁场是怎么形成的呢?
关于地球磁场的成因,有好多种说法,是个在进一步探讨中的问题.从本世纪50年代开始,所谓的“自激发电机”假说获得越来越广泛的赞同.多数人认为它不失为是个比较可以接受的理论.这个假说的依据是这样的：
（1）地核物质是流体,高温,具有良好的导电性能；（2）在极高的压力下,地核物质性质发生了变化,即使在高温时仍能保持弱的磁性；（3）地核物质在不断地流动着和运动着.在这种情况下,流体地核物质在弱磁场内的运动,一方面不断地产生电流,同时,所产生的电流反过来使原来的弱磁场不断得到加强.因此,地核就好像我们平常所说的发电机那样,有效地工作着.这就是所谓的“自激发电机”假说.
那么,水星的磁场是不是像地球那样,由“自激发电机”或某种类似于
“自激发电机”的效应而产生的呢?
水星磁场在外观上跟地球磁场很相像,水星的平均密度很大,每立方厘米5.46克,在太阳系九大行星中仅仅比地球小一些,说明它也有类似地球那样的铁核.地核直径约7000公里,占地球体积的 16.2％,质量大体是地球总质量的31％.据估计,水星铁核包含着水星全部质量的70％～80％.这样的话,铁核的直径就该有3600公里.按比例来说,水星的铁核要比地球的地核大得多.
“自激发电机”假说要求行星的核心物质呈液态,可是,根据对水星的观测和研究结果来看,它的内部很可能早就是固体了,当然就不可能以“自激发电机”那样的效应来产生磁场.
正是由于这样的考虑,在“水手10号”探测器飞临水星和对水星进行探测之前,没有人认为水星会有磁场.
水星有磁场,这是事实.如何理解呢?
有人认为：在水星形成的早期历史阶段,它的液态核心还没有凝固,水星磁场是在那个时候产生的,并一直保留到现在.这种观点遭到许多人的反对,认为根本是不可能的.主要理由是：在过去的几十亿年当中,由于放射性元素产生热能,或者其他像陨星袭击等原因,使得水星内部相应部位的温度上升到物质丧失磁性所必需的最低温度之上,从而使残留下来的磁场完全消失.所以,即使当时保留了部分磁场,现在也早已消失了.
还有人认为,水星与太阳风持续不断地相互作用,也许会由此而产生磁场.对这种主张的深入研究结果表明,这种相互作用虽然会由感应而产生磁场,但不可能产生与自转轴平行的对称性磁场.
看来,水星磁场是由某种我们还没有想到或还不理解的原因造成的,这还是个难解的谜.不仅如此,有待完善的磁场成因理论,还必须能同时回答：地球磁场是怎么产生的?为什么有的天体没有磁场?为什么金星有一个比水星更大更热的内核,却没有明显的磁场等等问题.
水星风光
水星绕太阳公转的轨道是一个较扁的椭圆,当它在近日点和远日点时,所看到的太阳大小可差1倍多.太阳在水星天空中移动得慢极了,如果在水星上看日出,要耐着性子花上十几个小时.在水星上可以长时间地仔细观察日冕和色球,而不必像在地球上那样去追逐日食的瞬间,这一点令天文学家十分羡慕.然而要想到水星上去是不可能的.水星离太阳的距离是地球到太阳的1／3左右,再加上没有大气遮挡,水星上的阳光比地球赤道的阳光还强6倍,不要说人,就是一些熔点较低的金属也会熔化.另外,水星上既无空气又无水,昼夜温差非常悬殊,最热时达到427℃,最冷时则有-173℃.温度最高的区域是中心位于北纬30°、西经195°的盆地,它是诸行星中温度最高的地方,因此给它取名为“卡路里盆地”,即热盆地的意思.又因它和月球上的雨海（月球上一个盆地的名称）极为相象,所以它也被人们称为水星的雨海.
水星上的环形山和月球上的环形山一样,也进行了命名.在国际天文学联合会已命名的310多个环形山的名称中,其中有15个环形山是以我们中华民族的人物的名字命名的.有伯牙：传说是春秋时代的音乐家；蔡琰：东汉末女诗人：李白：唐代大诗人；白居易：唐代大诗人：董源：五代十国南唐画家；李清照：南宋女词人；姜夔：南宋音乐家；梁楷：南宋画家；关汉卿：元代戏曲家；马致远：元代戏曲家；赵孟頫：元代书画家；王蒙：元末画家；朱耷：清初画家；曹霑（即曹雪芹）：清代文学家；鲁迅：中国现代文学家.
水星表面上环形山的名字都是以文学艺术家的名字来命名的,没有科学家,这是因为月面环形山大都用科学家的名字命名了.水星表面被命名的环形山直径都在20公里以上,而且都位于水星的西半球.这些名人的大名将永远与日月争辉,纪念他们为人类作出的卓越贡献.
水星凌日
当水星走到太阳和地球之间时,我们在太阳圆面上会看到一个小黑点穿过,这种现象称为水星凌日.其道理和日食类似,不同的是水星比月亮离地球远,视直径仅为太阳的190万分之一.水星挡住太阳的面积太小了,不足以使太阳亮度减弱,所以,用肉眼是看不到水星凌日的,只能通过望远镜进行投影观测.水星凌日每100年平均发生13次.下次凌日是在1999年11月16日5时42分,有望远镜的朋友切莫错过机会.