水(shui)(shui)星(xing)(xing)離(li)太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)平均距離(li)為5790萬公里,繞(rao)(rao)太(tai)陽(yang)公轉軌道的(de)(de)(de)(de)偏心率為0.206,故其軌道很扁(bian)。太(tai)陽(yang)系(xi)天(tian)(tian)體(ti)中,除(chu)冥王(wang)星(xing)(xing)外,要算水(shui)(shui)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)軌道最(zui)扁(bian)了(le)。水(shui)(shui)星(xing)(xing)在軌道上的(de)(de)(de)(de)平均運動速度(du)為48公里/秒,是(shi)(shi)太(tai)陽(yang)系(xi)中運動速度(du)最(zui)快的(de)(de)(de)(de)行星(xing)(xing),它繞(rao)(rao)太(tai)陽(yang)運行一周只(zhi)需(xu)要88天(tian)(tian),除(chu)公轉之外,水(shui)(shui)星(xing)(xing)本身也有自(zi)轉。過去認(ren)為水(shui)(shui)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)自(zi)轉周期應(ying)當(dang)與公轉周期相等,都是(shi)(shi)88天(tian)(tian)。1965年,美國天(tian)(tian)文學家戈登(deng)、佩蒂(di)吉(ji)爾和羅·戴斯用安裝在波多黎各(ge)阿雷西博天(tian)(tian)文臺(tai)的(de)(de)(de)(de)、當(dang)今世界上最(zui)大的(de)(de)(de)(de)射電望(wang)遠鏡測定了(le)水(shui)(shui)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)自(zi)轉周期,結(jie)果(guo)并不是(shi)(shi)88天(tian)(tian),而是(shi)(shi)58.646天(tian)(tian),正(zheng)好是(shi)(shi)水(shui)(shui)星(xing)(xing)公轉周期的(de)(de)(de)(de)2/3。水(shui)(shui)星(xing)(xing)軌道有每(mei)世紀快43″的(de)(de)(de)(de)反常進動。
由于(yu)水(shui)星在近日點時總以(yi)同一經度朝(chao)著(zhu)太陽,在遠日點時以(yi)相差90°的經度朝(chao)著(zhu)太陽,所(suo)以(yi)水(shui)星隨著(zhu)經度不(bu)同而出現季節變化。
水(shui)星(xing)的(de)(de)運(yun)行軌道是偏心的(de)(de),半徑從4600萬-7000萬公里變化。圍繞太陽的(de)(de)緩慢歲差不能完全地被(bei)牛頓經典力學(xue)所(suo)解(jie)(jie)釋(shi),以(yi)致于在一段時(shi)間內很多人用設想的(de)(de)另外一個(ge)更靠(kao)近(jin)太陽的(de)(de)行星(xing)(有(you)時(shi)被(bei)稱為(wei)火神(shen)星(xing))來解(jie)(jie)釋(shi)這(zhe)個(ge)混亂。這(zhe)稱為(wei)“水(shui)星(xing)近(jin)日點進動”。無(wu)論如何,愛因斯坦的(de)(de)廣義相(xiang)對(dui)論后(hou)來提供了一種可以(yi)消除這(zhe)個(ge)小誤差的(de)(de)解(jie)(jie)釋(shi)。
1889年意(yi)大(da)利天文(wen)學家夏(xia)帕里利經過多年觀測(ce)認為(wei)水(shui)星(xing)自(zi)(zi)轉時間和(he)公轉時間都是88天。直到1965年,美國天文(wen)學家才測(ce)量出了水(shui)星(xing)自(zi)(zi)轉的精(jing)確周期58.646天。
在一(yi)些(xie)時候,在水(shui)星(xing)(xing)的(de)表面上(shang)(shang)的(de)一(yi)些(xie)地(di)方,在同一(yi)個水(shui)星(xing)(xing)日(ri)里,當一(yi)個觀測(ce)(ce)者(在太陽(yang)升(sheng)起(qi)時)時觀測(ce)(ce),可以看(kan)見太陽(yang)先(xian)上(shang)(shang)升(sheng),然后(hou)(hou)倒退(tui)最(zui)后(hou)(hou)落下,然后(hou)(hou)再一(yi)次的(de)上(shang)(shang)升(sheng)。這是因為(wei)大約四天的(de)近(jin)日(ri)點(dian)周期(qi),水(shui)星(xing)(xing)軌道速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)完全地(di)等于(yu)它的(de)自轉(zhuan)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du),以致于(yu)太陽(yang)的(de)視運動(dong)停止,在近(jin)日(ri)點(dian)時,水(shui)星(xing)(xing)的(de)軌道速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)超過(guo)自轉(zhuan)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du);因此,太陽(yang)看(kan)起(qi)來(lai)會逆行性(xing)運動(dong),在近(jin)日(ri)點(dian)后(hou)(hou)的(de)四天,太陽(yang)恢復正常的(de)視運動(dong)。
1965年使(shi)用雷達觀(guan)測(ce)后,觀(guan)察(cha)數據(ju)否決了水(shui)星對太陽是(shi)潮(chao)汐(xi)固(gu)定的的想法:自(zi)(zi)轉使(shi)得所有時(shi)間(jian)里(li)水(shui)星保(bao)持相同的一(yi)(yi)面對著太陽。水(shui)星軌(gui)速(su)振(zhen)諧(xie)為3:2,這就是(shi)說自(zi)(zi)轉三次的時(shi)間(jian)是(shi)圍(wei)繞(rao)太陽公轉兩(liang)次的時(shi)間(jian);水(shui)星的軌(gui)道離心使(shi)這個(ge)諧(xie)振(zhen)持穩。最初天文學家認為它(ta)(ta)有被(bei)固(gu)定的潮(chao)汐(xi)是(shi)因為水(shui)星處于(yu)最好的觀(guan)測(ce)位置,它(ta)(ta)總(zong)是(shi)在3:2諧(xie)振(zhen)中的相同時(shi)刻,展(zhan)現出相同的一(yi)(yi)面,就如同它(ta)(ta)完全地被(bei)固(gu)定住(zhu)一(yi)(yi)樣(yang)。水(shui)星的自(zi)(zi)轉比(bi)地球緩慢59倍。
因(yin)為水(shui)星(xing)的(de)3:2的(de)軌速比率,一個恒星(xing)日(自轉的(de)周期)大約是(shi)(shi)58.7個地球日,一個太陽日(太陽穿(chuan)越兩(liang)次子午線之間(jian)的(de)時間(jian))大約是(shi)(shi)176個地球日。
水星擁有(you)太陽(yang)系8大(da)行(xing)(xing)星中(zhong)偏心率最(zui)大(da)的(de)軌道(dao),通俗的(de)說,就是(shi)它的(de)軌道(dao)的(de)橢圓(yuan)是(shi)最(zui)“扁”的(de)。而(er)最(zui)新的(de)計(ji)算機(ji)模擬顯(xian)示,在(zai)未(wei)來數十億年間,水星的(de)這一軌道(dao)還將變得更扁,使其有(you)1%的(de)機(ji)會和太陽(yang)或(huo)者(zhe)金星發(fa)(fa)生撞擊。更讓人(ren)擔憂的(de)是(shi),和外側(ce)的(de)巨(ju)行(xing)(xing)星引力場一起,水星這樣混(hun)亂的(de)軌道(dao)運動將有(you)可能打亂內太陽(yang)系其他(ta)行(xing)(xing)星的(de)運行(xing)(xing)軌道(dao),甚至導致水星,金星或(huo)火星的(de)軌道(dao)發(fa)(fa)生變動,并最(zui)終和地球發(fa)(fa)生相撞。
當水(shui)(shui)星走到太(tai)陽(yang)(yang)和(he)地(di)球之(zhi)間時,我們在太(tai)陽(yang)(yang)圓面上會看到一個小(xiao)黑點(dian)穿過(guo),這種現象稱為(wei)水(shui)(shui)星凌日(ri)(ri)(ri)(ri)。其(qi)道理和(he)日(ri)(ri)(ri)(ri)食(shi)類(lei)似(si),不(bu)同的(de)(de)是水(shui)(shui)星比月亮(liang)離地(di)球遠,視(shi)直徑僅(jin)為(wei)太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)190萬分之(zhi)一。水(shui)(shui)星擋住(zhu)太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)面積太(tai)小(xiao)了,不(bu)足以(yi)使太(tai)陽(yang)(yang)亮(liang)度減弱,所(suo)以(yi),用肉眼是看不(bu)到水(shui)(shui)星凌日(ri)(ri)(ri)(ri)的(de)(de),只(zhi)能通過(guo)望遠鏡進行投影觀測。水(shui)(shui)星凌日(ri)(ri)(ri)(ri)每100年(nian)平均發生13次。在20世紀(ji)末有一次凌日(ri)(ri)(ri)(ri)是在1999年(nian)11月16日(ri)(ri)(ri)(ri)5時42分。
在(zai)(zai)人類歷史上,第一次(ci)預告(gao)水星(xing)凌(ling)日(ri)(ri)(ri)是"行星(xing)運動三大定律"的發(fa)(fa)現(xian)者,德國天文(wen)學家開普勒(1571至1630年(nian))。他(ta)在(zai)(zai)1629年(nian)預言:1631年(nian)11月7 日(ri)(ri)(ri)將發(fa)(fa)生稀奇天象--水星(xing)凌(ling)日(ri)(ri)(ri)。當日(ri)(ri)(ri),法國天文(wen)學家加桑迪在(zai)(zai)巴黎親眼目(mu)睹到有(you)個小黑點(水星(xing))在(zai)(zai)日(ri)(ri)(ri)面上由東向西徐徐移動。從1631年(nian)至2003年(nian),共出現(xian)50次(ci)水星(xing)凌(ling)日(ri)(ri)(ri)。其中,發(fa)(fa)生在(zai)(zai)11月的有(you)35次(ci),發(fa)(fa)生在(zai)(zai)5月的僅有(you)15次(ci)。每100年(nian),平均發(fa)(fa)生水星(xing)凌(ling)日(ri)(ri)(ri)13.4次(ci)。
水星(xing)(xing)(xing)凌(ling)日的發生原理(li)與日食(shi)極為相似,水星(xing)(xing)(xing)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)與黃道(dao)(dao)面(mian)之間是存(cun)在傾角的,這個(ge)(ge)傾角大約為7度。這就造成了(le)水星(xing)(xing)(xing)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)與地球黃道(dao)(dao)面(mian)會(hui)有(you)兩個(ge)(ge)交(jiao)點(dian)(dian)(dian)。即(ji)為升(sheng)交(jiao)點(dian)(dian)(dian)和降交(jiao)點(dian)(dian)(dian)。水星(xing)(xing)(xing)過升(sheng)交(jiao)點(dian)(dian)(dian)即(ji)為從地球黃道(dao)(dao)面(mian)下方向(xiang)黃道(dao)(dao)面(mian)上方運動,降交(jiao)點(dian)(dian)(dian)反(fan)之。只有(you)水星(xing)(xing)(xing)和地球兩者的軌(gui)(gui)道(dao)(dao)處于同一個(ge)(ge)平面(mian)上,而日水地三者又恰好排成一條(tiao)直(zhi)線(xian)時,才(cai)會(hui)發生水星(xing)(xing)(xing)凌(ling)日。如果水星(xing)(xing)(xing)在過升(sheng)降交(jiao)點(dian)(dian)(dian)附近(jin)的兩天恰好也發生了(le)水星(xing)(xing)(xing)下合相位時,就有(you)可(ke)能發生水星(xing)(xing)(xing)凌(ling)日天象。
在(zai)(zai)(zai)目(mu)前(qian)及以后的(de)(de)十幾個世紀內,水(shui)星凌(ling)(ling)(ling)日只可(ke)能發(fa)(fa)生在(zai)(zai)(zai)五(wu)月(yue)(yue)或十一(yi)月(yue)(yue)。發(fa)(fa)生在(zai)(zai)(zai)五(wu)月(yue)(yue)的(de)(de)為(wei)(wei)降(jiang)交點(dian)水(shui)星凌(ling)(ling)(ling)日,發(fa)(fa)生在(zai)(zai)(zai)十一(yi)月(yue)(yue)的(de)(de)為(wei)(wei)升交點(dian)水(shui)星凌(ling)(ling)(ling)日。而發(fa)(fa)生在(zai)(zai)(zai)五(wu)月(yue)(yue)的(de)(de)水(shui)星凌(ling)(ling)(ling)日更為(wei)(wei)稀罕,水(shui)星距(ju)離地(di)球也更近。水(shui)星凌(ling)(ling)(ling)日發(fa)(fa)生的(de)(de)周(zhou)(zhou)期(qi)同(tong)樣遵循(xun)如(ru)日月(yue)(yue)食那樣的(de)(de)沙(sha)(sha)羅周(zhou)(zhou)期(qi)。在(zai)(zai)(zai)同(tong)一(yi)組沙(sha)(sha)羅周(zhou)(zhou)期(qi)內的(de)(de)水(shui)星凌(ling)(ling)(ling)日的(de)(de)發(fa)(fa)生周(zhou)(zhou)期(qi)為(wei)(wei)46年零(ling)1天又6.5小時(shi)左右(you)。但是(shi)(shi)這(zhe)個46年的(de)(de)周(zhou)(zhou)期(qi)中(zhong)如(ru)果(guo)有12個閏年。周(zhou)(zhou)期(qi)即為(wei)(wei)46年零(ling)6.5小時(shi)左右(you)。這(zhe)里所說的(de)(de)時(shi)間差(cha)(cha)值是(shi)(shi)同(tong)一(yi)沙(sha)(sha)羅周(zhou)(zhou)期(qi)相鄰兩次水(shui)星凌(ling)(ling)(ling)日中(zhong)凌(ling)(ling)(ling)甚的(de)(de)時(shi)間差(cha)(cha)值。因為(wei)(wei)同(tong)一(yi)沙(sha)(sha)羅周(zhou)(zhou)期(qi)相鄰兩次水(shui)星凌(ling)(ling)(ling)日發(fa)(fa)生的(de)(de)時(shi)長是(shi)(shi)不同(tong)的(de)(de)。
中國
古代(dai)稱水星為“辰星”或“昏星”。
晉書:天(tian)文中(七曜 雜星氣 史傳事驗(yan))
辰星曰(yue)北方冬水,智也(ye),聽(ting)(ting)也(ye)。智虧聽(ting)(ting)失(shi),逆冬令(ling),傷水氣,罰見辰星。辰星見,則主刑,主廷尉,主燕(yan)趙又為燕(yan)、趙、代以北;宰相之(zhi)象(xiang)。亦為殺伐之(zhi)氣,戰(zhan)斗之(zhi)象(xiang)。又曰(yue),軍(jun)于(yu)野,辰星為偏將(jiang)之(zhi)象(xiang),無軍(jun)為刑事和(he)陰陽應(ying)效(xiao)不(bu)效(xiao),其(qi)時不(bu)和(he)。出(chu)失(shi)其(qi)時,寒暑(shu)失(shi)其(qi)節,邦當(dang)大(da)(da)饑。當(dang)出(chu)不(bu)出(chu),是謂擊卒(zu),兵(bing)大(da)(da)起。在于(yu)房心間(jian)地動(dong)亦曰(yue)辰星出(chu)入躁疾(ji),常(chang)主夷狄。又曰(yue),蠻夷之(zhi)星也(ye),亦主刑法(fa)之(zhi)得失(shi)。色(se)黃(huang)而(er)小,地大(da)(da)動(dong)。光(guang)明與月相逮,其(qi)國大(da)(da)水。
最早觀測記錄
水(shui)星最早(zao)被閃(shan)族人在(zai)(公元前三千年)發現,他們叫(jiao)(jiao)(jiao)它(ta)(ta)Ubu-idim-gud-ud。最早(zao)的(de)詳細記(ji)錄觀(guan)察(cha)數據的(de)是(shi)(shi)巴比倫人他們叫(jiao)(jiao)(jiao)它(ta)(ta) gu-ad 或 gu-utu。希臘人給它(ta)(ta)起(qi)了(le)兩(liang)個古老(lao)的(de)名(ming)字,當它(ta)(ta)出現在(zai)早(zao)晨(chen)時叫(jiao)(jiao)(jiao)阿波羅(luo),當它(ta)(ta)出現在(zai)傍晚(wan)叫(jiao)(jiao)(jiao)赫(he)耳(er)墨斯(si),但(dan)是(shi)(shi)希臘天文學(xue)(xue)家知道這兩(liang)個名(ming)字表示的(de)是(shi)(shi)同一個東西。希臘哲學(xue)(xue)家赫(he)拉克利特(te)甚至(zhi)認為(wei)水(shui)星和金星(維納斯(si)星)是(shi)(shi)繞太陽公轉的(de)而不是(shi)(shi)地球。
水星(xing)的(de)觀測因為(wei)它過于接近太陽(yang)而變的(de)非常復雜,在(zai)地球可以觀測它的(de)唯一(yi)時(shi)(shi)間是在(zai)日(ri)出或日(ri)落時(shi)(shi)。
水星最亮的時候,目視星等(deng)達-1.9等(deng)。由于(yu)(yu)水星和太(tai)陽之(zhi)(zhi)間的視角距(ju)離(li)不大,使得(de)(de)水星經(jing)常因距(ju)離(li)太(tai)陽太(tai)近(jin),淹沒在(zai)耀眼的陽光之(zhi)(zhi)中而不得(de)(de)見。即使在(zai)最宜于(yu)(yu)觀察(cha)的條件下,也(ye)只有在(zai)日落西山之(zhi)(zhi)后(hou),在(zai)西天(tian)低處的夕(xi)陽余(yu)暉(hui)中,或是在(zai)日出之(zhi)(zhi)前,在(zai)東方地平線才能看到它。
地面觀測時間
觀察(cha)水星(xing)的(de)最佳(jia)時候是在日(ri)出(chu)之前約50分鐘(zhong),或日(ri)落后50分鐘(zhong)。當我們朝(chao)最靠近太(tai)陽的(de)行(xing)星(xing)——水星(xing)看(kan)(kan)的(de)時候,我們也就是朝(chao)太(tai)陽的(de)方向看(kan)(kan)。需(xu)要牢記的(de)是不要直接看(kan)(kan)太(tai)陽。
若(ruo)用(yong)望遠鏡看(kan)水星(xing)(xing),則(ze)可(ke)以選(xuan)擇水星(xing)(xing)在(zai)(zai)(zai)其軌道上處于太陽一(yi)側(ce)或另一(yi)側(ce)離太陽最(zui)遠(大(da)距)時(shi)并在(zai)(zai)(zai)日(ri)出前(qian)或日(ri)落后搜尋到它(ta)。天(tian)文歷書會告訴你,這(zhe)個所謂的(de)“大(da)距”究(jiu)竟是(shi)在(zai)(zai)(zai)太陽的(de)西邊(bian)(右邊(bian))還是(shi)東邊(bian)(左邊(bian))。若(ruo)是(shi)在(zai)(zai)(zai)西邊(bian),則(ze)可(ke)以在(zai)(zai)(zai)清(qing)晨(chen)觀(guan)測(ce);若(ruo)是(shi)在(zai)(zai)(zai)東邊(bian),則(ze)可(ke)以在(zai)(zai)(zai)黃昏觀(guan)測(ce)。知(zhi)道了(le)日(ri)期,又知(zhi)道了(le)在(zai)(zai)(zai)太陽的(de)哪一(yi)側(ce)搜尋,還應該盡可(ke)能(neng)挑一(yi)個地平線沒有東西阻隔的(de)地點。搜尋水星(xing)(xing)要(yao)在(zai)(zai)(zai)離太陽升起或落下處大(da)約一(yi)柞(zuo)寬(kuan)的(de)位(wei)置。你將會看(kan)到一(yi)個小(xiao)小(xiao)的(de)發出淡紅色光(guang)的(de)星(xing)(xing)星(xing)(xing)。
在其被太陽光(guang)淹沒之前,你(ni)大概可以(yi)觀測它2個(ge)星期。6個(ge)星期之后,它又會在相(xiang)對(dui)的(de)距角處重(zhong)新出現。
哥白尼與水星觀測
說起五大(da)行(xing)星(xing)的水(shui)星(xing),自古以來(lai)用肉眼觀測是(shi)最(zui)難的。據傳說,大(da)天(tian)文(wen)學家哥白尼臨終前曾(ceng)嘆他一生沒有(you)見過(guo)水(shui)星(xing)。
其實水(shui)星(xing)用肉(rou)眼觀測并不是(shi)想(xiang)象中那么難。要(yao)(yao)想(xiang)觀測水(shui)星(xing),選(xuan)擇其大距(ju)時固然(ran)重要(yao)(yao),而(er)對(dui)于南北緯30,甚至(zhi)20度(du)以上的觀測者(zhe),水(shui)星(xing)相對(dui)于太陽的赤緯極為重要(yao)(yao)!
哥(ge)白尼(ni)為什(shen)么沒見(jian)(jian)過水(shui)(shui)(shui)星(xing),最重要的(de)(de)客觀原(yuan)因(yin)有兩個:第一,近前后5000年,北(bei)半球(qiu)相對于(yu)南(nan)半球(qiu),不適合觀測(ce)水(shui)(shui)(shui)星(xing),因(yin)為每當水(shui)(shui)(shui)星(xing)大(da)距(ju)處(chu)于(yu)其遠日點時(shi),北(bei)半球(qiu)觀測(ce)者會(hui)發現水(shui)(shui)(shui)星(xing)的(de)(de)赤(chi)緯(wei)總是(shi)(shi)低(di)于(yu)太陽赤(chi)緯(wei),即(ji)使水(shui)(shui)(shui)星(xing)離太陽距(ju)角(jiao)接近最大(da)的(de)(de)28度(du),但水(shui)(shui)(shui)星(xing)幾乎(hu)還(huan)是(shi)(shi)和太陽同(tong)升同(tong)落(luo).反之水(shui)(shui)(shui)星(xing)到了近日點時(shi),北(bei)半球(qiu)觀測(ce)者看(kan)到的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)星(xing)卻比太陽赤(chi)緯(wei)高(gao)(gao)。但近日點畢竟才18度(du)的(de)(de)距(ju)角(jiao),所以(yi)水(shui)(shui)(shui)星(xing)還(huan)是(shi)(shi)難以(yi)觀測(ce).這種情況需要再過幾千年水(shui)(shui)(shui)星(xing)近日點進動90度(du)后才能改(gai)觀。第二,地(di)理緯(wei)度(du)越(yue)高(gao)(gao),內行星(xing)越(yue)難見(jian)(jian)。緯(wei)度(du)高(gao)(gao)的(de)(de)地(di)區(qu),太陽的(de)(de)晨昏朦(meng)影時(shi)間很長,即(ji)日出前或者日落(luo)后很久,天空依然明亮,所以(yi)不利于(yu)觀測(ce)水(shui)(shui)(shui)星(xing),即(ji)使北(bei)半球(qiu)來說(shuo)水(shui)(shui)(shui)星(xing)每逢高(gao)(gao)于(yu)太陽赤(chi)緯(wei)的(de)(de)大(da)距(ju),亮度(du)至少比織(zhi)女(nv)星(xing)亮,但明亮的(de)(de)天空背景還(huan)是(shi)(shi)使水(shui)(shui)(shui)星(xing)不易觀測(ce)。
在(zai)北(bei)半球如中國,想要觀(guan)測水星(xing),只要選對日期(qi),天氣良好(hao)的(de)(de)情(qing)況下還是(shi)很容易做(zuo)到的(de)(de).一年(nian)中觀(guan)測水星(xing)的(de)(de)最(zui)佳月(yue)份是(shi)3,4月(yue),和(he)(he)9,10月(yue),即(ji)春秋分(fen)前后。春秋分(fen)時黃(huang)(huang)道(dao)赤(chi)緯(wei)(wei)微(wei)分(fen)值最(zui)大(da),(黃(huang)(huang)道(dao)赤(chi)緯(wei)(wei)變化最(zui)大(da)),太陽(yang)和(he)(he)水星(xing)在(zai)黃(huang)(huang)道(dao)上相同距(ju)角(jiao)時,距(ju)離(li)的(de)(de)赤(chi)緯(wei)(wei)也比其他黃(huang)(huang)道(dao)區(qu)域大(da).當水星(xing)赤(chi)緯(wei)(wei)大(da)于(yu)太陽(yang)赤(chi)緯(wei)(wei)較多時,偏北(bei)的(de)(de)水星(xing)可(ke)以在(zai)太陽(yang)在(zai)地平線下很久而被(bei)觀(guan)測到。經驗是(shi):春分(fen)時節在(zai)西方的(de)(de)雙(shuang)魚,白羊座(zuo)找,秋分(fen)時節在(zai)獅子,處女座(zuo)找水星(xing).水星(xing)相當的(de)(de)明亮,在(zai)淡藍色的(de)(de)黎明和(he)(he)黃(huang)(huang)昏低空中發出不閃爍的(de)(de)黃(huang)(huang)色光芒。
通(tong)常通(tong)過雙筒望(wang)遠鏡甚至(zhi)直(zhi)接用肉(rou)眼便可(ke)觀察到(dao)水星(xing),但它總是十分靠近太陽,在曙暮光中難以看到(dao)。Mike Harvey的行星(xing)尋(xun)找圖表指出此(ci)時(shi)水星(xing)在天空中的位置(及其他行星(xing)的位置),再由“星(xing)光燦爛(lan)”這(zhe)個(ge)天象程序(xu)作更多更細致(zhi)的定制。(注:下(xia)一次最近的水星(xing)凌日(ri)在2016年)
歐(ou)洲空間(jian)局計劃(hua)和日本合作(zuo),以兩(liang)艘太空船環(huan)繞(rao)水星(xing):一艘描繪(hui)水星(xing)地圖(tu),另一艘研究它的(de)(de)(de)磁氣層,稱為貝皮可倫(lun)坡號(hao)的(de)(de)(de)探測計劃(hua)。計劃(hua)在2015年發射太空船,預期將(jiang)于(yu)2019年抵達水星(xing)。載具將(jiang)是(shi)放(fang)一個(ge)磁強計進入(ru)環(huan)繞(rao)水星(xing)的(de)(de)(de)橢圓(yuan)軌道(dao),然后化學(xue)火箭將(jiang)點(dian)燃,將(jiang)繪(hui)制地圖(tu)的(de)(de)(de)探測器(qi)(qi)進入(ru)圓(yuan)軌道(dao)。這(zhe)兩(liang)個(ge)探測器(qi)(qi)都將(jiang)運作(zuo)一個(ge)地球(qiu)年。繪(hui)圖(tu)探測器(qi)(qi)將(jiang)攜(xie)帶類似于(yu)信使號(hao)的(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)儀,和在許多不(bu)同的(de)(de)(de)波長上研究這(zhe)顆(ke)行星(xing),包括紅外(wai)線(xian)(xian)、紫外(wai)線(xian)(xian)、X射線(xian)(xian)和伽馬射線(xian)(xian)。
一系(xi)列以飛越方(fang)(fang)式進行(xing)的(de)(de)(de)(de)行(xing)星探(tan)(tan)險(xian)水(shui)(shui)(shui)手號(hao)計劃中(zhong)的(de)(de)(de)(de)第(di)10個(ge)計劃,也(ye)是(shi)計劃中(zhong)的(de)(de)(de)(de)最后一個(ge)。水(shui)(shui)(shui)手10號(hao)以飛掠的(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)式探(tan)(tan)測(ce)水(shui)(shui)(shui)星與(yu)金星,也(ye)是(shi)第(di)一個(ge)探(tan)(tan)測(ce)過水(shui)(shui)(shui)星的(de)(de)(de)(de)太(tai)空船。水(shui)(shui)(shui)手10號(hao)于1973年11月3日(ri)發射。主要任務包(bao)括探(tan)(tan)測(ce)水(shui)(shui)(shui)星與(yu)金星的(de)(de)(de)(de)環境、大(da)氣、地(di)表與(yu)行(xing)星的(de)(de)(de)(de)特征。水(shui)(shui)(shui)手10號(hao)也(ye)是(shi)第(di)1艘利用行(xing)星重力(li)來(lai)(lai)同時探(tan)(tan)測(ce)2顆行(xing)星的(de)(de)(de)(de)探(tan)(tan)測(ce)船,也(ye)就是(shi)以重力(li)彈弓(gong)效(xiao)應(gravity assist trajectory)來(lai)(lai)加速(su),進入金星重力(li)影響區(qu)內,接著(zhu)靠(kao)金星的(de)(de)(de)(de)重力(li)將探(tan)(tan)測(ce)船拋至另(ling)一個(ge)軌(gui)道來(lai)(lai)接近水(shui)(shui)(shui)星。
水(shui)(shui)(shui)手(shou)10號(hao)(hao)在(zai)1974年3月29日協調時20:47首次(ci)近距離飛掠水(shui)(shui)(shui)星(xing)(xing)(xing),當時距離水(shui)(shui)(shui)星(xing)(xing)(xing)為703公(gong)里。在(zai)水(shui)(shui)(shui)星(xing)(xing)(xing)完成2次(ci)公(gong)轉后,水(shui)(shui)(shui)手(shou)10號(hao)(hao)在(zai)1974年9月21日再度接(jie)近水(shui)(shui)(shui)星(xing)(xing)(xing),當時距離為48,069公(gong)里。水(shui)(shui)(shui)手(shou)10號(hao)(hao)最(zui)后一次(ci)接(jie)近水(shui)(shui)(shui)星(xing)(xing)(xing)是在(zai)1975年3月16日,距離水(shui)(shui)(shui)星(xing)(xing)(xing)僅(jin)327公(gong)里,也是最(zui)接(jie)近的一次(ci)。
在姿勢(shi)控制瓦斯大約耗盡(jin)之(zhi)后(hou),水(shui)手(shou)10號開(kai)始環繞(rao)太(tai)陽運行(xing)。工程測試(shi)直到1975年3月24日(ri)停止(zhi),當(dang)時(shi)有一(yi)個未定的(de)程序(xu)讓(rang)船身(shen)傾斜旋轉而讓(rang)氮氣供應(ying)消耗殆盡(jin),因(yin)此對水(shui)手(shou)10號發送了緊急(ji)命(ming)令來關閉(bi)它(ta)的(de)發報機(ji),于是(shi)水(shui)手(shou)10號停止(zhi)傳(chuan)送訊號回(hui)地球。
直到現今(jin),盡管船(chuan)身上的電子儀器(qi)可能受到太陽(yang)輻射線(xian)的影響而損壞,水手10號仍舊在軌道上繞(rao)著太陽(yang)運行。
美(mei)國(guo)太(tai)(tai)空(kong)總署(shu)的國(guo)家太(tai)(tai)空(kong)科(ke)學資(zi)料中心的大衛威廉斯在2005年表示:"水手10號(hao)自從關閉發(fa)報機之后就并未(wei)從地球上追蹤或發(fa)現過。我們(men)(men)只能假設(she)它(ta)(ta)還在繞(rao)著太(tai)(tai)陽運行(xing),因為只有(you)它(ta)(ta)受(shou)(shou)到小(xiao)行(xing)星(xing)撞擊或受(shou)(shou)到大型物(wu)體(ti)的接近而(er)擾亂重力才可能離開(kai)軌道,這種事件發(fa)生的機率非(fei)常的小(xiao)所以我們(men)(men)假設(she)它(ta)(ta)仍(reng)就照著太(tai)(tai)陽運行(xing)著。"
信(xin)使(shi)號(hao)探(tan)測(ce)器(qi)(MESSENGER)美國第一個水(shui)星專門探(tan)測(ce)器(qi),MESSENGER("信(xin)使(shi)號(hao)",是MErcury Surface,Space ENvironment,GEochemistry,and Ranging 的字(zi)母縮寫, 意(yi)為(wei)"水(shui)星表面,空間環境, 地理化學和全向遙測(ce)"),NASA的“信(xin)使(shi)”號(hao)水(shui)星探(tan)測(ce)飛(fei)船于(yu)2004年(nian)8月(yue)3日(ri)搭乘(cheng)“德爾(er)塔2”型(xing)火箭,在佛羅里(li)(li)達州卡納維(wei)拉爾(er)角的肯尼迪航天(tian)中心點火升空。明亮的火焰照亮了當(dang)時(shi)灑滿(man)月(yue)光的夜空,輝映在大西洋上發射取得圓滿(man)成功,“信(xin)使(shi)”號(hao)開(kai)始了計劃中的耗時(shi)6年(nian)半、飛(fei)行79億(yi)公(gong)里(li)(li)的探(tan)測(ce)遠征(zheng),在2011年(nian)3月(yue)到達水(shui)星。
這(zhe)次水星探測(ce)(ce)任務(wu)由美(mei)國宇航局、卡內基研究所以及約翰·霍(huo)普金斯大學(xue)共同研發承擔,“信使”號探測(ce)(ce)飛船(chuan)由霍(huo)普金斯大學(xue)應用物(wu)理實驗(yan)室負責設計、制(zhi)造這(zhe)是30年(nian)來人(ren)類探測(ce)(ce)器首次對(dui)水星進行全面的環繞探測(ce)(ce)。
俄國人計劃在2011年(nian)-2012年(nian)之(zhi)間用聯(lian)盟火箭送出他們的飛船(chuan),飛船(chuan)將在四年(nian)后到(dao)達水星,將會環繞軌道飛行(xing)繪制地圖并且研究它(ta)的磁場。
在水星(xing)(xing)南北極(ji)的(de)環形山是(shi)(shi)一個很有(you)(you)可(ke)能適(shi)合成為地球(qiu)外人(ren)類殖民地的(de)地方, 因(yin)(yin)為那里(li)的(de)溫度常年恒定(大約-200℃)。這是(shi)(shi)因(yin)(yin)為水星(xing)(xing)微(wei)弱的(de)軸傾斜(xie)以(yi)及因(yin)(yin)為基(ji)本(ben)沒有(you)(you)大氣,所以(yi)從(cong)有(you)(you)日光(guang)照射的(de)部分的(de)熱量很難攜帶至此,即使(shi)水星(xing)(xing)兩極(ji)較為淺的(de)環形山底部也總是(shi)(shi)黑暗的(de)。適(shi)當的(de)人(ren)類活動將能加(jia)熱殖民地以(yi)達到一個舒適(shi)的(de)溫度,周圍(wei)一個相比大部分地球(qiu)區(qu)域來說較低(di)的(de)環境溫度將能使(shi)散失的(de)熱量更(geng)易處理。
麻省理(li)工(gong)學(xue)(xue)院的(de)科學(xue)(xue)家通(tong)過(guo)對水(shui)星巖石化學(xue)(xue)成(cheng)分分析(xi)的(de)過(guo)程中發現這顆星球過(guo)去可(ke)能擁有一片巨(ju)大(da)的(de)巖漿海洋時間(jian)點處(chu)于45億年前,這項(xiang)新的(de)研究任務由“信使”號探測器完成(cheng),旨在分析(xi)水(shui)星表面(mian)、空(kong)間(jian)環境以及(ji)行星化學(xue)(xue)物質(zhi)組(zu)成(cheng)等。自2011年3月(yue)起,NASA的(de)探測器開(kai)始收(shou)集相(xiang)關數(shu)據(ju),一組(zu)科學(xue)(xue)家負責(ze)對X射線熒(ying)光(guang)光(guang)譜數(shu)據(ju)進(jin)行分析(xi)該任務收(shou)集到(dao)了(le)有關水(shui)星表面(mian)巖石的(de)組(zu)分情況(kuang),科學(xue)(xue)家希望揭開(kai)水(shui)星到(dao)底發生了(le)何種(zhong)地質(zhi)過(guo)程,導致其表面(mian)出現兩種(zhong)不同組(zu)成(cheng)的(de)巖石。
對此,科學(xue)家在實驗室中創(chuang)建了(le)兩類巖(yan)石,模擬(ni)高(gao)溫(wen)高(gao)壓環境下(xia)的(de)地(di)質演化過(guo)程,通(tong)過(guo)實驗科學(xue)家設想(xiang)水星(xing)(xing)上曾經出(chu)現巨大的(de)巖(yan)漿海洋(yang),在這(zhe)種(zhong)(zhong)環境下(xia)可(ke)演化出(chu)兩種(zhong)(zhong)截然不同的(de)巖(yan)石,通(tong)過(guo)結(jie)晶、凝固最后重新由(you)熔巖(yan)噴發(fa)機制存在于(yu)水星(xing)(xing)表面(mian)。根據麻省理工學(xue)院地(di)質學(xue)教授蒂莫西(xi)·格羅夫(fu)介紹:“水星(xing)(xing)上發(fa)生(sheng)的(de)事(shi)件其實是非常(chang)驚人的(de),地(di)殼的(de)年齡很可(ke)能超過(guo)了(le)40億歲因此這(zhe)些巖(yan)漿海洋(yang)應該存在于(yu)非常(chang)古老的(de)過(guo)去。”
信(xin)(xin)使號探(tan)測(ce)器進(jin)入水(shui)星(xing)軌(gui)道時正處于強烈(lie)(lie)的(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)耀斑活(huo)躍期,作(zuo)為太(tai)(tai)陽(yang)(yang)系內側軌(gui)道上(shang)距離太(tai)(tai)陽(yang)(yang)最近的(de)行星(xing)水(shui)星(xing)受(shou)到太(tai)(tai)陽(yang)(yang)光(guang)(guang)和輻射的(de)“烘烤(kao)”,其表(biao)面(mian)的(de)巖石反射出強烈(lie)(lie)的(de)光(guang)(guang)譜信(xin)(xin)號,科學(xue)家通過X射線光(guang)(guang)譜儀就(jiu)可(ke)以確定水(shui)星(xing)表(biao)面(mian)物質的(de)化學(xue)成分。
針對水星(xing)上巖(yan)石出現(xian)的(de)(de)(de)不同化學(xue)組分(fen),格(ge)羅夫認(ren)為(wei)可在(zai)(zai)實(shi)驗室(shi)中(zhong)模(mo)擬(ni)二(er)氧(yang)(yang)化硅、氧(yang)(yang)化鎂(mei)以及三氧(yang)(yang)化二(er)鋁的(de)(de)(de)比(bi)例再(zai)將其熔化結晶,探索該過(guo)程(cheng)中(zhong)可能出現(xian)的(de)(de)(de)情況(kuang)。實(shi)驗結果顯示,兩(liang)種成(cheng)分(fen)可能來(lai)自同一地區,指向了一個(ge)巨大的(de)(de)(de)巖(yan)漿海洋此外,本項研究還(huan)暗示了水星(xing)存在(zai)(zai)一個(ge)極為(wei)混(hun)亂(luan)的(de)(de)(de)早(zao)期演化過(guo)程(cheng),其中(zhong)包括大塊天體的(de)(de)(de)撞擊(ji),科學(xue)家認(ren)為(wei)這將填補水星(xing)早(zao)期歷史的(de)(de)(de)很多空(kong)白,加(jia)深我們對水星(xing)形成(cheng)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)理解。
科學家對“信使號”探測(ce)器2009年(nian)第三次飛(fei)越水星(xing)的觀(guan)測(ce)數據進行了分(fen)析,最(zui)新結果發現水星(xing)表面最(zui)年(nian)輕的火山活動跡象,以及磁場亞暴的最(zui)新信息,并且在水星(xing)超稀薄外(wai)大氣層中首次發現電離鈣元素。
信使號(hao)探(tan)(tan)測(ce)器(qi)首席調查員肖恩-所羅(luo)門(Sean Solomon)說(shuo):“信使號(hao)每次飛(fei)(fei)越水星(xing)都會(hui)獲得新的(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)!我(wo)們發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)水星(xing)是一顆頗(po)具活力的(de)行星(xing),其活動性貫穿于(yu)整個歷史階段。”在(zai)前(qian)兩(liang)次勘測(ce)中,信使號(hao)探(tan)(tan)測(ce)器(qi)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)水星(xing)早(zao)期(qi)歷史時(shi)期(qi)曾(ceng)遍布著火山活動,在(zai)最新的(de)第(di)三次飛(fei)(fei)越水星(xing)勘測(ce)中,該探(tan)(tan)測(ce)器(qi)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)290公里直徑(jing)的(de)環狀(zhuang)碰撞(zhuang)坑,這是迄今觀測(ce)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)最年輕的(de)水星(xing)表面坑狀(zhuang)結構,科學家將它命名(ming)為(wei)“Rachmaninoff”,其底(di)部具有(you)非常(chang)平滑的(de)平原。
美國約(yue)翰霍(huo)普金斯大學應用物理實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)(de)(de)路易絲(si)·普羅克特(Louise Prockter)說(shuo):“我(wo)們(men)認為(wei)(wei)Rachmaninoff環(huan)狀坑(keng)底部(bu)平原是迄今在(zai)水(shui)(shui)星(xing)發現的(de)(de)(de)最年輕火(huo)山(shan)跡象。此外(wai),我(wo)們(men)在(zai)Rachmaninoff環(huan)狀坑(keng)東北(bei)部(bu)發現漫射環(huan)狀明亮物質(zhi)環(huan)繞(rao)在(zai)不(bu)(bu)規則洼地周圍,標志著(zhu)這些不(bu)(bu)規則洼地是火(huo)山(shan)噴口(kou),并且其直徑比之前所(suo)勘(kan)測(ce)的(de)(de)(de)火(huo)山(shan)噴口(kou)都大。這項觀測(ce)暗(an)示著(zhu)水(shui)(shui)星(xing)表面的(de)(de)(de)火(huo)山(shan)活動性要比之前所(suo)認為(wei)(wei)的(de)(de)(de)更(geng)持(chi)(chi)續(xu),或許持(chi)(chi)續(xu)至太陽生(sheng)命歷(li)史下半時期。
磁(ci)(ci)場亞(ya)(ya)暴(bao)是(shi)一(yi)種太空氣象,曾間歇地(di)出(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)在地(di)球(qiu)(qiu)上(shang),通常(chang)每天會出(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)幾次,持續(xu)1-3小時。地(di)球(qiu)(qiu)上(shang)的(de)磁(ci)(ci)場亞(ya)(ya)暴(bao)常(chang)伴隨著一(yi)系列特(te)殊現(xian)(xian)(xian)(xian)象發生(sheng),比如:北極和南極上(shang)空出(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)壯麗極光現(xian)(xian)(xian)(xian)象。磁(ci)(ci)場亞(ya)(ya)暴(bao)也伴隨出(chu)現(xian)(xian)(xian)(xian)危險(xian)的(de)能(neng)量粒子這將導致(zhi)地(di)球(qiu)(qiu)觀(guan)測衛星和地(di)面通訊(xun)系統災難性事故,尤其是(shi)地(di)球(qiu)(qiu)同(tong)步軌道區域。地(di)球(qiu)(qiu)磁(ci)(ci)場亞(ya)(ya)暴(bao)的(de)能(neng)量來源于地(di)球(qiu)(qiu)磁(ci)(ci)場尾部的(de)磁(ci)(ci)性能(neng)量。
在信(xin)使號(hao)探(tan)測(ce)器第三(san)次(ci)飛越(yue)水(shui)星時(shi),該探(tan)測(ce)器裝(zhuang)載的磁(ci)(ci)力(li)計(ji)首次(ci)發(fa)現水(shui)星磁(ci)(ci)場(chang)尾部磁(ci)(ci)性能量(liang)中像亞(ya)暴(bao)一(yi)樣(yang)“載荷”,這(zhe)種水(shui)星磁(ci)(ci)場(chang)亞(ya)暴(bao)能量(liang)大(da)約是(shi)地球磁(ci)(ci)場(chang)亞(ya)暴(bao)的10倍(bei),其運行速度(du)是(shi)地球磁(ci)(ci)場(chang)亞(ya)暴(bao)的50倍(bei)。
美國宇航局(ju)戈達德太空飛行中心的太空物(wu)理學(xue)家(jia)詹姆斯(si)-斯(si)萊(lai)文(wen)(James A. Slavin)稱,最新觀測顯示水星的磁場(chang)(chang)亞暴相對強度比地球(qiu)磁場(chang)(chang)亞暴大,同時(shi),我們還發現(xian)水星磁場(chang)(chang)尾部增強與唐(tang)吉(ji)周(zhou)期(Dungey cycle)的一致性唐(tang)吉(ji)周(zhou)期是(shi)描述磁氣圈內等離(li)子(zi)循環的一個指標。
斯萊(lai)文說:“信(xin)使號探測(ce)器最新觀(guan)測(ce)首次(ci)顯示(shi)地球(qiu)之外的(de)(de)另一顆行星上(shang)唐(tang)吉(ji)等離子循環時(shi)間(jian)(jian)可以確定亞暴持續(xu)的(de)(de)時(shi)間(jian)(jian),這暗示(shi)著這種(zhong)(zhong)地球(qiu)磁(ci)氣(qi)圈特征是宇宙的(de)(de)一種(zhong)(zhong)普遍現(xian)象。
水(shui)星(xing)(xing)(xing)的(de)外(wai)大氣層非常稀薄,是由水(shui)星(xing)(xing)(xing)表面和(he)太陽風(feng)中的(de)原(yuan)子(zi)和(he)離子(zi)構成(cheng),信使號探測(ce)器對水(shui)星(xing)(xing)(xing)外(wai)大氣層的(de)觀測(ce)將提供一個(ge)研究水(shui)星(xing)(xing)(xing)表面和(he)其太空(kong)環境之間交互影響的(de)機會(hui),并能夠(gou)探測(ce)水(shui)星(xing)(xing)(xing)表面的(de)構成(cheng),該行星(xing)(xing)(xing)遺失至星(xing)(xing)(xing)系空(kong)間的(de)物質有助科學家(jia)理解水(shui)星(xing)(xing)(xing)當前和(he)歷(li)史時期的(de)構成(cheng)狀況。
信(xin)使(shi)號(hao)探(tan)測(ce)器對水(shui)(shui)星外大氣(qi)層(ceng)的(de)觀(guan)測(ce)結(jie)果(guo)顯示(shi)(shi)外大氣(qi)層(ceng)中中性和電離(li)(li)元素獨特(te)的(de)空間分布特(te)性,第三次(ci)飛(fei)越(yue)勘測(ce)首次(ci)探(tan)測(ce)到水(shui)(shui)星南極(ji)和北極(ji)外大氣(qi)層(ceng)的(de)構成。美(mei)國約翰霍普金斯大學(xue)應用物理(li)實驗室的(de)羅(luo)-弗(fu)瓦西克(Ron Vervack)說:“勘測(ce)顯示(shi)(shi)水(shui)(shui)星外大氣(qi)層(ceng)中包(bao)含(han)著鈉(Na)、鈣(Ca)、鎂(Mg)元素,在(zai)(zai)(zai)這(zhe)次(ci)飛(fei)越(yue)水(shui)(shui)星勘測(ce)中,信(xin)使(shi)號(hao)首次(ci)發現外大氣(qi)層(ceng)含(han)有(you)電離(li)(li)鈣, 據美(mei)國宇航局網站報道,該局正在(zai)(zai)(zai)水(shui)(shui)星軌道運(yun)行(xing)的(de)信(xin)使(shi)號(hao)探(tan)測(ce)器獲取的(de)最(zui)新(xin)數(shu)據顯示(shi)(shi)這(zhe)顆行(xing)星上擁有(you)大量水(shui)(shui)冰(bing)。大衛·勞倫斯(David Lawrence)是(shi)來自約翰·霍普金斯大學(xue)應用物理(li)實驗室(APL)的(de)信(xin)使(shi)號(hao)首席科(ke)學(xue)家,也是(shi)一(yi)篇發表(biao)在(zai)(zai)(zai)在(zai)(zai)(zai)線版(ban)《科(ke)學(xue)通報》雜志上論(lun)文(wen)的(de)第一(yi)作者。勞倫斯表(biao)示(shi)(shi):“最(zui)新(xin)數(shu)據顯示(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)水(shui)(shui)星極(ji)區存在(zai)(zai)(zai)水(shui)(shui)冰(bing),如果(guo)將(jiang)這(zhe)些水(shui)(shui)冰(bing)平均(jun)鋪(pu)滿(man)整個(ge)華盛頓,其厚度將(jiang)超(chao)過兩英里(li)(約合3.2公(gong)里(li))。”
考慮到水(shui)星距離太陽(yang)如此之近(jin),這顆行星上(shang)似(si)乎(hu)是(shi)不(bu)可能存在水(shui)的(de)。但(dan)是(shi)由于水(shui)星的(de)自轉軸傾角非常小,接近(jin)于零(更(geng)準(zhun)確的(de)說是(shi)不(bu)到1度),因此在水(shui)星的(de)極區(qu)(qu)存在很多永(yong)久(jiu)陰(yin)影(ying)區(qu)(qu)。科學家們在數(shu)十年前便開始(shi)猜(cai)測在這些永(yong)久(jiu)陰(yin)影(ying)區(qu)(qu)內(nei)可能存在水(shui)冰。
1991年(nian),這(zhe)一(yi)想法(fa)得到了(le)一(yi)項(xiang)重(zhong)要證據(ju),當時世(shi)界上(shang)最強大(da)的(de)(de)(de)射(she)電望遠(yuan)鏡——設在(zai)(zai)波多(duo)黎各島上(shang)的(de)(de)(de)阿雷(lei)西博射(she)電天線向水星(xing)發射(she)的(de)(de)(de)雷(lei)達波,在(zai)(zai)其(qi)反(fan)射(she)信號上(shang)發現(xian)這(zhe)顆(ke)行星(xing)的(de)(de)(de)極區(qu)存在(zai)(zai)一(yi)些反(fan)射(she)率高的(de)(de)(de)異乎(hu)尋(xun)常(chang)的(de)(de)(de)“亮區(qu)”。這(zhe)些亮區(qu)的(de)(de)(de)雷(lei)達波反(fan)射(she)率非(fei)常(chang)高,其(qi)特性和(he)水冰非(fei)常(chang)相(xiang)似。除此之外,很多(duo)這(zhe)種(zhong)明亮反(fan)射(she)區(qu)的(de)(de)(de)位置和(he)1970年(nian)代(dai)美國水手(shou)10號探測器拍(pai)攝的(de)(de)(de)水星(xing)地表大(da)型隕擊坑的(de)(de)(de)位置相(xiang)對應。不(bu)過科學家們(men)一(yi)直無法(fa)確(que)定這(zhe)些亮區(qu)的(de)(de)(de)位置和(he)極區(qu)的(de)(de)(de)那些永久陰影區(qu)位置是否同樣(yang)相(xiang)互吻合。
但(dan)是,隨著(zhu)信使(shi)號(hao)抵達水(shui)星,這一切疑惑(huo)都煙消云散了(le)。信使(shi)號(hao)探測器(qi)搭載的(de)水(shui)星雙成(cheng)像系(xi)統在2011年(nian)和2012年(nian)年(nian)初(chu)拍攝的(de)圖像證明(ming),那些強烈反(fan)射雷達波的(de)亮區的(de)確都位于(yu)水(shui)星南(nan)北(bei)兩極(ji)的(de)永久陰影區內。
而來(lai)自信使(shi)號的(de)(de)最(zui)新(xin)數(shu)據(ju)確認了水(shui)星北極永久(jiu)陰影區內沉(chen)積物質的(de)(de)主要成分確是水(shui)冰(bing)。在(zai)其中一些(xie)最(zui)寒冷的(de)(de)區域,水(shui)冰(bing)直接暴露(lu)于(yu)地表。而在(zai)一些(xie)稍稍溫暖一些(xie)的(de)(de)區域,似乎有一些(xie)稍顯暗(an)色的(de)(de)物質覆蓋著水(shui)冰(bing)表面。
信(xin)使號使用中(zhong)子能譜設備測量雷達反射亮區(qu)(qu)的(de)(de)(de)氫(qing)原子豐度(du)。通(tong)過這(zhe)些測量數(shu)據就可以推算(suan)出(chu)冰的(de)(de)(de)富集量。勞倫斯表示:“這(zhe)些中(zhong)子數(shu)據顯示在(zai)水星極區(qu)(qu)的(de)(de)(de)高雷達反射區(qu)(qu)域存在(zai)一(yi)層(ceng)(ceng)平均厚度(du)約為數(shu)十(shi)厘米的(de)(de)(de)富氫(qing)物質層(ceng)(ceng),其上方(fang)還覆蓋有一(yi)層(ceng)(ceng)10~20厘米厚的(de)(de)(de)表層(ceng)(ceng),這(zhe)層(ceng)(ceng)表層(ceng)(ceng)中(zhong)的(de)(de)(de)氫(qing)含量則(ze)相對較低(di)。”他指(zhi)出(chu):“這(zhe)層(ceng)(ceng)覆蓋在(zai)下方(fang)的(de)(de)(de)富氫(qing)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)氫(qing)含量比例和純凈的(de)(de)(de)水體相當。”
根據美(mei)國宇航局戈達德空間飛行(xing)中(zhong)心的(de)格里高(gao)利·紐曼(Gregory Neumann)的(de)說法,信(xin)使號搭載(zai)的(de)水(shui)星(xing)激光高(gao)度計(MLA)獲得(de)的(de)數(shu)據已經在(zai)水(shui)星(xing)地表獲取了超過1000萬個高(gao)程數(shu)據,用以制作高(gao)精度地形圖。這(zhe)些高(gao)程數(shu)據同樣支持了水(shui)冰存在(zai)的(de)看(kan)法。在(zai)另外一份(fen)論文中(zhong),紐曼和(he)同事們報告了首次(ci)對水(shui)星(xing)處于永久(jiu)陰影區的(de)北極地區進行(xing)的(de)高(gao)程測量,結果顯(xian)示這(zhe)些區域(yu)存在(zai)一些不規(gui)則的(de)明(ming)亮和(he)暗色的(de)沉積物。
紐曼(man)表示:“在(zai)此之前(qian)還(huan)從未有人(ren)在(zai)水星(xing)上(shang)看(kan)到(dao)(dao)過(guo)這(zhe)些陰暗(an)(an)區域,因此它(ta)(ta)們一直充滿神(shen)秘感(gan)。”紐曼(man)認為這(zhe)些明亮和(he)暗(an)(an)色(se)的(de)物(wu)質都是由(you)彗(hui)星(xing)或小(xiao)行星(xing)攜帶到(dao)(dao)水星(xing)上(shang)來的(de)。這(zhe)種說法得(de)到(dao)(dao)了(le)加州大學洛杉磯(ji)分校(xiao)大衛·佩吉(ji)(David Paige)教授一篇(pian)文(wen)章的(de)支(zhi)持。佩吉(ji)指出:“這(zhe)些暗(an)(an)色(se)物(wu)質可(ke)能(neng)是一些復雜有機(ji)化合物(wu)的(de)混雜體,它(ta)(ta)們由(you)彗(hui)星(xing)和(he)富(fu)含有機(ji)物(wu)的(de)小(xiao)行星(xing)在(zai)撞擊水星(xing)時攜帶而來。可(ke)能(neng)也正是通(tong)過(guo)同樣的(de)機(ji)制,水也被帶到(dao)(dao)了(le)這(zhe)顆太陽(yang)系最內側的(de)行星(xing)上(shang)。”
西(xi)恩·所羅門(Sean Solomon)來自哥倫比亞大學拉蒙特-多赫(he)提地球觀測(ce)臺(tai),也是信使號項目首席(xi)科學家(jia)。他說,覆蓋在(zai)水冰(bing)(bing)成分表(biao)面的(de)(de)一層黑色(se)物質(zhi)則讓事情變(bian)得更加復雜了。他說:“在(zai)超(chao)過20年(nian)的(de)(de)時(shi)間里,科學家(jia)們一直在(zai)爭論(lun)這顆最靠(kao)近太陽的(de)(de)行星上的(de)(de)永久陰影區是否存在(zai)大量(liang)的(de)(de)水冰(bing)(bing)。現在(zai)信使號為這個問(wen)題給出了一個明確的(de)(de)肯定(ding)答案。”
不過(guo)所(suo)羅(luo)門也(ye)指出:“新的(de)觀測結果也(ye)引(yin)出了新的(de)問題。這些(xie)位于極區的(de)黑色(se)物質大部分都是(shi)有(you)機質嗎?這些(xie)物質究竟經(jing)歷了何種化學反應過(guo)程?水星地表或地下是(shi)否有(you)一些(xie)區域同時存在液態水和有(you)機質?只有(you)對水星開展持(chi)續的(de)研究,我們才(cai)能最(zui)終回答這些(xie)問題。”
2014年(nian),美(mei)國航天局派往水(shui)星的(de)探測器信使號,早前(qian)傳來的(de)照片中,卻(que)發現(xian)北極地區一個隕石(shi)坑附近有冰的(de)存在,是首次真正發現(xian)水(shui)星有冰。
學者早于兩年前已透過間接(jie)的(de)分(fen)析指水星上存(cun)在著冰,但(dan)這次則是首次直接(jie)看到。專(zhuan)家估計冰塊有數以十米厚,但(dan)亦可(ke)能延伸至坑(keng)洞內(nei)。雖然(ran)水星圍繞太(tai)(tai)陽轉一圈需時(shi)58個地球(qiu)日,幾乎整(zheng)個大(da)地都被(bei)陽光照(zhao)射,但(dan)水星的(de)極地則永遠無法被(bei)太(tai)(tai)陽照(zhao)到,溫度低得(de)有機會讓(rang)冰形成。
1976年,國際(ji)天文學聯合會(hui)開始為(wei)水(shui)星上的環形山命(ming)名(ming)。
水(shui)星(xing)的(de)表面(mian)(mian)(mian)很像月(yue)(yue)球,滿布著環(huan)形(xing)山(shan)(shan)、大(da)平原(yuan)、盆地、輻(fu)射紋和斷崖。于是(shi)(shi),水(shui)星(xing)上(shang)的(de)環(huan)形(xing)山(shan)(shan)和月(yue)(yue)球上(shang)的(de)環(huan)形(xing)山(shan)(shan)一樣,也(ye)進行了命名(ming)。水(shui)星(xing)表面(mian)(mian)(mian)上(shang)環(huan)形(xing)山(shan)(shan)的(de)名(ming)字(zi)都(dou)是(shi)(shi)以(yi)文學藝(yi)術家的(de)名(ming)字(zi)來命名(ming)的(de),沒有科(ke)學家,這是(shi)(shi)因為月(yue)(yue)面(mian)(mian)(mian)環(huan)形(xing)山(shan)(shan)大(da)都(dou)用科(ke)學家的(de)名(ming)字(zi)命名(ming)了。水(shui)星(xing)表面(mian)(mian)(mian)被命名(ming)的(de)環(huan)形(xing)山(shan)(shan)直徑都(dou)在20公里以(yi)上(shang),而且都(dou)位于水(shui)星(xing)的(de)西半球這些名(ming)人的(de)大(da)名(ming)將永遠與(yu)日月(yue)(yue)爭輝,紀念他們(men)為人類作出的(de)卓(zhuo)越(yue)貢獻。
在國(guo)際天(tian)文(wen)(wen)學聯合會已命(ming)名(ming)(ming)的(de)(de)310多(duo)個環(huan)形(xing)山(shan)的(de)(de)名(ming)(ming)稱中,其中有15個環(huan)形(xing)山(shan)是以(yi)我(wo)們中華民族的(de)(de)人物的(de)(de)名(ming)(ming)字命(ming)名(ming)(ming)的(de)(de)。有伯(bo)牙(ya):傳說是春秋時代(dai)(dai)的(de)(de)音樂家(jia)(jia);蔡琰:東漢末女詩人;李(li)白:唐(tang)(tang)代(dai)(dai)大詩人;白居易:唐(tang)(tang)代(dai)(dai)大詩人:董源(yuan):五(wu)代(dai)(dai)十(shi)國(guo)南唐(tang)(tang)畫家(jia)(jia);李(li)清(qing)照:南宋女詞人;姜夔:南宋音樂家(jia)(jia);梁楷:南宋畫家(jia)(jia);關漢卿:元代(dai)(dai)戲曲家(jia)(jia);馬致遠(yuan):元代(dai)(dai)戲曲家(jia)(jia);趙孟俯:元代(dai)(dai)書畫家(jia)(jia);王蒙:元末畫家(jia)(jia);朱耷:清(qing)初畫家(jia)(jia);曹沾(即曹雪(xue)芹):清(qing)代(dai)(dai)文(wen)(wen)學家(jia)(jia);魯迅:中國(guo)近代(dai)(dai)文(wen)(wen)學家(jia)(jia)。
在(zai)天文(wen)學家創(chuang)建詳細的水星地(di)圖(tu)之前,Solitudo Hermae Trismegisti (荒蕪的Hermes Trismegistus)被認為是水星的一大特色,覆蓋了行星1/4的東南象限。
墨丘利,是在古斯塔夫·霍爾(er)斯特的音(yin)樂,行(xing)星組曲中運動的四棱(leng)使者。
美國航天局16日宣布(bu),“信使(shi)”號(hao)水星探(tan)測器燃料即將(jiang)耗盡(jin),可能(neng)將(jiang)于30日以撞(zhuang)擊水星的方式結(jie)束使(shi)命(ming)。
“信使(shi)”號(hao)于2004年8月升空,經過約6年半的飛行于2011年3月進入繞水(shui)星(xing)運行軌道。美國航天(tian)局副局長約翰·格(ge)倫斯菲爾德對(dui)“信使(shi)”號(hao)給予(yu)高(gao)度評價,認為該(gai)任務第一次讓(rang)人們真正認識了水(shui)星(xing)。他說,盡管“信使(shi)”號(hao)的旅程(cheng)即將結束,但分析其所獲數據的旅程(cheng)才剛剛開(kai)始,這(zhe)些數據將幫助(zhu)解開(kai)水(shui)星(xing)的各(ge)種謎團。
據(ju)美國航(hang)天局(ju)介紹,本(ben)月24日,地面(mian)人員還將(jiang)(jiang)對(dui)“信(xin)使(shi)”號實(shi)施最后(hou)一次軌(gui)道調(diao)整(zheng),這一操作將(jiang)(jiang)基本(ben)耗盡“信(xin)使(shi)”號推進(jin)系統最后(hou)所剩(sheng)的(de)(de)(de)氦氣。此(ci)后(hou)“信(xin)使(shi)”號將(jiang)(jiang)飛向水星表面(mian),預計將(jiang)(jiang)在4月30日以每(mei)秒3.91公里的(de)(de)(de)速度撞擊水星背對(dui)地球的(de)(de)(de)一面(mian)。