形山大众神盆地辐射水星

众神信使_水星_解构宇宙

第二节　众神信使——水星

在烟波浩渺的天空中，湛蓝的水星异常夺目，它冲破层层的云雾，让人眼前一亮。水星在天文学中的符号是上面一个圆形，下面一个交叉的短垂线和一个半圆形，是墨丘利所拿魔杖的形状。水星的英文名为“mercury”，来自古罗马神墨丘利，他在古罗马神话中是商业、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，因此被称为“众神信使”。水星约88天就能绕太阳一周，是太阳系中公转最快的行星。也许正是因为水星在空中移动得快，才使它得到了“众神信使”这个名字。

早在公元前3000年的苏美尔时代，闪族人便发现了水星，他们叫它Ubu-idim-gud-ud。因为它时常交替地出现在太阳的两侧，所以古希腊人便赋予它两个名字：当它出现在傍晚时，称为赫耳墨斯；当它出现在早晨时，为了纪念太阳神阿波罗，便称它为阿波罗。后来，古希腊的哲学家毕达哥拉斯指出这两个名字实际上指的是同一颗星星。水星在中国古代则被称为“辰星”或“昏星”。

被称为“众神信使”的水星

水星在八大行星中是最小的行星，比月球大1/3，同时也是离太阳最近的行星。水星目视星等范围为0.4～5.5；由于与太阳太接近，常常被猛烈的阳光所淹没，所以用望远镜很难仔细观察它。

水星的轨道偏离正圆程度很大，近日点距太阳仅4600万千米，远日点却有7000万千米，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。

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岁差：地轴变动引起春分点向西缓慢运行，速度每年0.2"，约25 800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。

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，这就使得它面对太阳的那一面是恒定不变的。这种观点与月球总是以相同的半面朝向地球极为相似。但在1965年，天文学家通过多普勒雷达的观察，发现这种理论是错误的。水星在公转两周的同时自转三周，它是目前太阳系中唯一已知的公转周期和自转周期共动比率不是1∶1的天体。

水星绕太阳公转示意图

由于水星的特殊性及水星轨道极度偏离正圆，因此观察者可以从水星上看到一种非常奇特的景象。当观察者处于水星上的某个经度时，看到太阳升起后，随着它向天顶缓慢移动，将会逐渐明显地增大尺寸。太阳升至天顶时，会停顿下来。经过短暂的倒退后又再次停顿，然后继续通往地平线，与此同时其尺度也在明显地缩小。在此期间，星星将以三倍快的速度划过天空。而处在水星表面另一些地点的观察者却无法看到这种异乎寻常的天体运动。

另一方面，水星的密度是太阳系中仅次于地球密度的第二大天体，地球的高密度主要是源于万有引力的压缩，否则，水星的密度将会大于地球。但水星密度却比月球大很多，水星是5.43克/立方厘米，而月球只有3.34克/立方厘米。

水星结构图。水星由地壳、结皮和核心三部分构成。

水星外貌如月，由地壳、结皮和核心三部分构造而成，表面布满着环形山、大平原、盆地、辐射纹和继崖。其内部很像地球，也分为壳、幔、核三层。水星的半径为2439千米，是地球半径的38.2%，18个水星加起来才抵得上一个地球的大小。其质量为3.33×10²⁶克，为地球质量的5.58%，平均密度为5.433克／立方厘米，略低于地球的平均密度，是太阳系中密度第二大的天体。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。铁质核心半径为1800～1900千米，因此，相对而言，水星上仅有一圈薄薄的硅酸盐地幔和地壳。而硅酸盐外壳仅有500～600千米厚，至少有一部分核心成熔融状。而巨大的铁质核心又是水星内部的支配者。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，可称得上是一座取之不尽，用之不竭的大铁矿！

水星表面有许多陨石坑且十分古老，也不会有板块运动。这些特点与月球十分相似。水星的表面有巨大的急斜面，其中有的达几百千米长、三千米高，处于环形山的外环处。它们中的一部分是由于受压缩而形成的，据估计，水星表面收缩了大约0.1%。由于早期的大碰撞，以至形成了极为奇特的卡路里盆地地形，这里是水星上温度最高的地区。除了布满陨石坑的地形，水星上也有相对平坦的平原，这些有可能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而成。

水星表面

1976年，国际天文学联合会开始为水星上的环形山命名。水星表面被命名的环形山直径都在20千米以上，而且都位于水星的西半球。在已命名的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来命名的，有传说中的春秋时代的音乐家伯牙、东汉末女诗人蔡琰、唐代大诗人李白与白居易、五代十国南唐时的画家董源、南宋女词人李清照、南宋音乐家姜夔、南宋画家梁楷、元戏曲家关汉卿与马致远、元书画家赵孟、元末画家王蒙、清初画家朱耷、清代文学家曹雪芹以及现代文学家鲁迅。

为何水星表面环形山的名字都是以文学艺术家的名字来命名的，而没有用科学家？这是因为科学家的名字已经用在月面环形山的命名上了。用文学艺术家的名字来命名水星，亦是希望他们的大名将永远与日月争辉，用以纪念他们为人类所作出的卓越贡献。

水星环形山

水星上的温差是整个太阳系中最大的，其温度变化范围在90K～700K。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，并向地面发回了5000多张照片。人们根据照片推测水星的壳层与月球类似，并且都有过陨星轰击历史。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。而实际上，水星大气中的气体分子与水星表面相撞的频密程度比它们之间互相碰撞要高。因此，水星应被视为是没有大气的。

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“大气”主要由氧、钾和钠组成。组成水星大气的原子不断地被遗失到太空之中，因此钾或钠原子在一个水星日(一个水星日——在其近日点一日时间的一半)上大约有3小时的平均“寿命”。散失的大气不断地被一些机制所替换，如被行星引力场俘获的火山蒸汽，以及两极的冰冠的除气作用。

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，不可能有生物存在。令人惊讶的是，1992年进行的雷达观察显示，水星的北极有冰。一般认为，这些冰存在于阳光永远都无法照射到的环形山底部，是因彗星的撞击或行星内部的气体冒出表面而积累成的。

若水星上真有冰的存在，那么除此之外，它还有没有磁场呢？

水星在围绕着太阳公转的同时还能缓慢自转，究其原因是因为它有着一个相对强劲的磁场，虽然这个磁场的磁场力只是地球磁场力的1%。这种磁场的产生与地球上的磁场产生的方式类似，都是借着核心金属的流动产生的电场。关于水星是否具有磁场在20世纪70年代以前，谁都不知道，也不确定，人们估计这么小的一个天体大概是不会有磁场的。

1973年11月，美国成功发射出了第一个也是到目前为止唯一的一个水星探测器“水手10号”，在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。

美国探测器探测到的水星表面

“水手10号”在1974年的3月29日第一次飞越水星时，最近时距水星只有720多千米。在探测器上的照相机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，而且可能是同地球磁场那样有着两个磁极的偶极磁场。但是，磁场的存在必须得到进一步的证实，由于“水手10号”仅拍摄到水星表面的37%，所以这就要等待“水手10号”与水星的另一次接近。

1974年9月21日，“水手10号”第二次飞越水星。这次它距水星表面最近时是在48000千米左右，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做了校准，使它在1975年3月16日的第三次飞越时，距离水星表面只有327千米，而且更为接近水星北极。这次的观测结果十分令人鼓舞：水星确实有一个偶极磁场。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，南极在南半球。

人类派往水星的使者——探测器

如此一来，从最初发现水星上有磁场的存在到完全证实，刚好是一年时间。水星有磁场，既然已经成为事实，我们该如何理解呢？

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，水星磁场就在那个时候产生了，且一直保留到现在。许多人对这种观点都表示反对，认为根本是不可能的。因为在过去的几十亿年中，由于放射性元素产生热能，或诸如陨星袭击等原因，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。即使保留了部分磁场，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，也许会产生磁场。可是研究结果表明，这种相互作用虽然会因为感应而产生磁场，但不可能产生与自转轴平行的对称性磁场。

“水手10号”飞临水星

如此看来，水星磁场的产生还是个难解之谜，它也许是由某种我们还没有想到或还不理解的原因造成的，因此还有待人们继续去探索、完善。

既然水星上存在着磁场，那么，它到底有多强呢？磁场强度一般用单位“高斯”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。在地球上，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，水星磁场强度并不算高，更不能与其他强磁场行星——木星和土星相比了。但是，除了这三颗行星之外，水星在太阳系的其余行星中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一样，磁轴与自转轴并不重合，两者互相交错而形成一个夹角，所不同的是，夹角度数不同：水星的这个角度是12°，而地球则是11°多。

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磁轴指的是北磁极和南磁极之间的连线。

既然存在着磁场，那么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。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。不同的是，地球磁层有点像一条头大尾小的大“鲸鱼”，且“尾巴”拉得很长，因此是不对称的，而水星的磁层则比较对称。

纵观水星，也许在不久的将来，它有可能会成为人类的殖民地。因为水星南北极的环形山附近的温度常年恒定在大约-200℃，适当的人类活动将能加热殖民地以达到一个适合的温度，而较低的温度将能使散失的温度的热量更容易处理。因此水星是有可能成为适合地球外人类殖民地的地方。

水星

水星凌日

知识链接：水星凌日

当水星走到太阳和地球之间时，在太阳圆面上会出现一个小黑点穿过，这种现象称为水星凌日。其道理和日食类似。由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上，而是有一个7°的倾角，因此，只有水星和地球两者的轨道处于同一个平面上，而日水地三者又恰好排成一条直线时，才会发生水星凌日。水星凌日与日食不同的是，水星比月亮离地球远，视直径仅为太阳的1/900000。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。

德国天文学家开普勒（1571-1630年），“行星运动三大定律”的发现者，他是人类历史上第一个预告水星凌日的人。他在1629年预言：1631年11月7日将发生稀奇天象——水星凌日。当日，法国天文学家加桑迪在巴黎亲眼目睹到有个小黑点（水星）在日面上由东向西徐徐移动。地球每年5月8日前后经过水星轨道的降交点，每年11月10日前后又经过水星轨道的升交点。所以，水星凌日只能发生在这两个日期的前后。从1631年至2003年，共出现过50次水星凌日，其中，发生在11月的有35次，发生在5月的仅有15次。每100年，平均发生水星凌日13.4次。最近一次凌日是在1999年11月16日5时42分。

作为众神信使的水星给人们带来了不一样的惊喜，让人们看到了罕见的奇观。对它的探索也会跟随这道奇观一直进行下去。

德国著名物理学家开普勒。他是第一个预告水星凌日的人。