水星的运动
水星到太阳的平均距离为万公里,其绕太阳轨道的偏心率为0.,所以它的轨道很平。在太阳系中,除了冥王星,水星的轨道是最平的。水星在轨道上的平均速度为48公里/秒,是太阳系中最快的线。
恒星,绕太阳一周只需要88天。除了公转,水星本身也有自转。在过去,水星的自转周期应该等于公转周期,即88天。年,美国天文学家戈登、佩迪吉尔和罗·戴斯用安装在波多黎各阿雷西博天文台的最大射电望远镜测量了水星的自转周期。结果不是88天,而是58.天,正好是水星公转周期的2/3。水星的轨道有每世纪43″的反常进动。
地球每转一圈就是一昼夜,而水星三圈就是一昼夜。水星上的最后一个昼夜相当于地球上的天。与此同时,水星刚刚进行了两次革命。所以人们说水星上的一天等于两年。因为水星在近日点总是以相同的经度面对太阳,在远日点以90°的经度差面对太阳,所以水星以不同的经度季节性变化。
水星的核心
水星外表像月亮,但内部很像地球。也分为壳、幔、核三层。水星的半径,它有公里,是地球半径的38.2%。只有18个水银结合在一起,才能等于一个地球的大小。质量为3.33×g,是地球质量的5.58%。平均密度为5.43克/立方厘米,略低于地球平均密度。在九大行星中,除了地球,水星的密度最高。天文学家推测,水星的外壳由硅酸盐构成,其中心有一个比月球大得多的铁芯。这个核球的主要成分是铁、镍和硅酸盐。按照这种结构,按照目前世界钢的年产量(约8亿吨)计算,汞应该含有2万亿吨铁。
可以开采亿年,真的是取之不尽的铁矿!
美国发射的水手10号于年3月、9月和年3月探测了水。
恒星,并向地面发回了多张照片,为我们提供了有关水星的珍贵信息。从照片中我们可以看到,水星看起来像月球,有许多大小不一的陨石坑,还有辐射线、平原、裂谷、盆地等地形。据推测,水星的外壳与月球相似,都有陨石撞击的历史。水星的大气层很薄,气压低于2×10-9百帕。大气中含有氦、氢、氧、碳、氩、氖、氙和其他元素。因为大气层非常稀薄,水星表面的温度昼夜变化很大。白天阳光直射下的温度达到℃,夜晚没有阳光照射时温度下降到-℃。温差如此之大,不可能有生物。
水星有磁场吗?在20世纪70年代之前,没有人知道。而且一般估计,所以小天体很可能不会有磁场。
年11月,迄今为止第一个也是唯一一个水星探测器成功发射。它的预定任务之一是探测水星是否有磁场。这是美国的水手10号探测器。探测器在年三次飞越水星。
年3月29日、9月21日和3月16日。
水手10号第一次飞越水星时,最近距离水星只有公里。当探测器上的相机正在拍摄水星布满陨石坑的地貌时,磁力仪意外探测到水星似乎有一个微弱的磁场,它可能是一个偶数对,像地球磁场一样有两个磁极。
极地磁场。水星表面的陨石坑和磁场的发现引起了科学家们的兴趣,因为这些在之前都是未知的。但是磁场的存在还必须进一步确认,这要等到水手10号再次接近水星的时候。“水手10号”探测器的飞行轨道安排如下:当它到达水星区域时,它每天绕太阳一周。我们知道,水星每88天绕太阳一周,也就是水恒星每绕太阳运行两圈,“水手10号”就靠近水星一次,飞越水星,进行探索。
水手10号第二次飞越水星时,距离表面约公里,没有发现水星磁场的新情况。为了获得更精确的观测数据,包括磁场,科学家们校准了探测器的轨道,使其第三次飞越水星时,距离地表只有公里,更接近水星北极。观测结果非常令人鼓舞:水星确实有偶极磁场。从最初发现到完全确认,用了整整一年时间。
水星的偶极磁场和地球非常相似,极性相同,即水星磁场的北极在水星北半球,南极在南半球。
水星的磁场有多强?
磁场强度一般以“高斯”为单位表示。水星赤道上的磁场大约是0.高斯,两极略强,约0.高斯。相对于地球磁场的强度,就更清晰了。地球表面赤道上的磁场强度在0.29-0.40高斯之间,两极的强度略大。地磁北极约为0.61高斯,南极约为0.68高斯。一般来说,水星表面的磁场强度是地球的1%左右。与地球磁场相比,水星的磁场强度并不高,更不用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,在太阳系的其他行星中,水星仍然可以称得上是一颗磁场很强的行星。
水星的磁场和地球磁场类似,磁轴和自转轴不重合,两者相交形成夹角。水星的角度是12度,而地球的角度是。
超过1度。轴是指北磁极和南磁极之间的线。
既然有磁场,那么在太阳风的作用下,磁场肯定会被限制在一定的范围内,而这个范围就是所谓的磁层。太阳风几乎不可能进入磁层。水星和地球都有磁场和磁气圈。水星磁层面向太阳的边界——磁层顶部到水星中心的距离大致相当于水星半径的1.45倍,地球磁层顶部到地球中心的距离约为11地球半径。不同的是,地球磁层不对称,有点像头大尾小的大“鲸鱼”,“尾巴”很长;水星的磁层相对对称。
水星有一个基本平行于旋转轴的偶极磁场。虽然磁场强度比地球弱,但两者非常相似。人们首先想到的是,他们产生磁场的原因可能相似,也可能相同。
那么,地球磁场是如何形成的呢?
关于地球磁场的成因有很多理论,这是一个正在进一步讨论的问题。自20世纪50年代以来,所谓的“自励电机”假说被广泛接受。大多数人认为这是一个可以接受的理论。这一假设的基础如下:
(1)芯材是流体,温度高,导电性好;
(2)在极高的压力下,芯材的性质发生了变化,即使在高温下,仍能保持弱磁性;
(3)核心物质是不断流动和移动的。在这种情况下,流体核物质在弱磁场中的运动,一方面不断产生电流,同时产生的电流又反过来不断加强原有的弱磁场。所以地核就像我们通常所说的发电机一样有效工作。这就是所谓的“自励电机”假说。
那么,水星的磁场是由“自励电机”产生的,还是类似于地球的某种效应?
水星的磁场在外观上与地球磁场相似。水星的平均密度非常高,每立方厘米5.46克,在太阳系九大行星中仅次于地球,说明它也有一个类似地球的铁核。地核直径约公里,占地球体积的16.2%,质量大致为地球总质量的31%。据估计,水银的铁芯含有水银总质量的70%~80%。这样的话,铁芯的直径应该是公里。按比例来说,水星的铁核比地核大得多。
“自激电机”假说要求行星的核心物质处于液态。但根据对水星的观测和研究结果,它的内部很可能已经是固体了,当然不可能产生“自励电机”效应的磁场。
正是出于这种考虑,在水手10号探测器飞过并探索水星之前,没有人想到水星会有磁场。
水星有磁场,这是事实。怎么理解呢?
有人认为,在水星形成的早期历史阶段,其液核还没有凝固,水星的磁场就是在那个时候产生的,一直保持到现在。这个观点遭到很多人反对,认为不可能。主要原因是:在过去的几十亿年里,由于放射性元素产生的热能或陨石攻击等其他原因,水星内部相应部分的温度上升到了物质失去磁性所必需的最低温度以上,从而使剩余磁场完全消失。所以即使当时保留了部分磁场,也早已消失。
其他人认为,水星与太阳风不断相互作用,这可能会产生磁场。对这一主张的深入研究表明,虽然这种相互作用会通过感应产生磁场,但不可能产生平行于旋转轴的对称磁场。
似乎水星的磁场是由某种我们还没有想到或者还不了解的原因造成的,这仍然是一个难以解开的谜团。不仅如此,有待完善的磁场起源理论还必须能够回答:地球磁场是如何形成的?为什么有些天体没有磁场?为什么金星比水星有更大更热的内核,却没有明显的磁场,等等。
水星风景
水星围绕太阳的轨道是一个相对扁平的椭圆。当它在近日点和远日点时,它看到的太阳的大小可以增加一倍以上。太阳在水星的天空中移动非常缓慢。如果在水星上看日出,需要十几个小时才能有耐心。在水星上,你可以长时间仔细观察日冕和色球层,而不是像在地球上那样追逐日食的瞬间,这是天文学家非常羡慕的。但是,不可能去水星。水星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的1/3。另外,水星上的阳光比地球赤道上的强六倍。别说人,就连一些熔点较低的金属也会熔化。
此外,水星上既没有空气,也没有水,昼夜温差很大,最热时达到℃,最冷时达到-℃。气温最高的地区是以北纬30,西经为中心的盆地。它是行星中温度最高的,因此被命名为“卡路里盆地”,意思是热盆地。因为它与月球上的雨海(月球上一个盆地的名称)非常相似,所以也被称为水星雨海。
和月球上的环形山一样,水星上的环形山也有名字。在国际天文学联合会命名的多个环形山中,有15个环形山以中国命名。
以国家数字命名。游博雅:传说他是春秋时期的乐师;东汉末年女诗人蔡琰:唐代大诗人李白;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;南宋音乐家姜夔:梁凯:南宋画家;元代戏剧家管青:元代戏剧家马致远:赵孟:元代画家、画师;王蒙:元末画家;朱耷:清初画家:曹瞻(曹雪芹):清代文学家;中国现代作家鲁迅。
从表面上看,水星的环形山是以文艺家的名字命名的,但没有科学家。这是因为月球表面的大多数环形山都是以科学家的名字命名的。水星表面命名的陨石坑直径都在20公里以上,而且都位于水星西半球。这些名人的名字将永远与日月争辉,纪念他们对人类的杰出贡献。
水星凌日
当水星运行到太阳和地球之间时,我们会看到一个小黑点穿过太阳的圆形表面。这种现象被称为水星凌日。原因和日食差不多,只不过水星比月球离地球更远,视直径只有太阳的万分之一。水星阻挡太阳的面积太小,不足以降低太阳的亮度。因此,水星凌日无法用肉眼看到,只能通过望远镜进行投影观测。