每日最新頭條.有趣資訊

天文小知識:揭秘,我們所知道的水星

水星

圖解:信使號航天器的圖像顯示了人類從未見過的水星部分。

水星是太陽系中最小的行星(冥王星,曾經是最小的行星,現在被命名為矮行星),而且有著八大行星中最大的軌道偏心率。水星也是離太陽最近的行星,與太陽的距離為4600萬公里(近日點)至7000萬公里(遠日點)。

儘管它與太陽有著這般近的距離和位置,但水星地表溫度卻十分神奇;夜間最低100開氏度(K),白天最高70開氏度(K)(僅次於金星)。雖說由於水星靠近太陽,但與金星相比可能更難被觀測到,它只是偶爾會在黎明和夜空中出現,這對於許多觀星者來說是一個十分神奇的景象。

地表

圖解:水星的地質表面。

在外觀方面,水星的表面看起來與地球的月亮非常相似。整個表面散布著許多大型隕石坑,周圍都是類海平原。這表明這顆星球已經歷了數十億年的地質休眠。這些隕石坑是大約46億年前由許多小行星和彗星撞擊水星地表所造成的。

由於缺乏大氣層,當撞擊發生時,沒有什麽可以減緩小行星或彗星的速度,因撞擊十分猛烈。水星的地表的特徵地貌命名有許多來源-取自已故藝術家、畫家、音樂家以及作家的姓名。不過值得注意的是,許多關於水星地表的許多信息是基於1975年水手號太空器執行的探測任務,因此它也成為四大類地行星中最不為人知的一顆。

地質結構

圖解:水星的地質結構與地球相比。

水星是太陽系中四個類地行星(另外三顆是金星、地球和火星)之一。它是最小的行星(行星赤道半徑為2,439.7公里); 實際上,它甚至比太陽系中兩顆最大的衛星泰坦和伽倪墨得斯還要小。水星由大約70%的金屬和30%的矽酸鹽物質組成。

圖解:類地行星的大小比較 (由左至右):水星、金星、地球、和火星

據說,水星的核心含有豐富的鐵,因為它有較高的密度(科學家估計,在太陽系中的所有行星中,水星的密度最高),即5.427g/cm³(僅次於地球)。至於其內部結構,地質學家一般認為,水星的核心佔行星體積的42%左右,半徑約為1,800公里。地幔由矽酸鹽材料組成,圍繞核心,厚度約為500至700公里。最後,地殼估計厚約100至300公里。地表分布著有許多綿延數百公里的狹窄山脊,是在水星的核心和地幔隨著地殼的凝固而冷卻和收縮時形成的。

關於水星形成的理論

圖解:描繪水星形成的藝術作品。

關於水星表面和地質結構如何形成的有幾種理論。一種理論認為撞擊導致水星的體積和質量減小。科學家普遍認為水星現有體積比其原始的體積要小,它的大部分地殼和地幔因水星1/6原始質量大小的小行星所引起的撞擊而剝離。這一理論被稱為巨型撞擊假說,科學家們也認為這是月球形成的原因。

另一個理論提出,在太陽系形成過程中,水星的體積是現在的兩倍。那時候,太陽也正在形成,太陽星雲向宇宙中的猛烈地爆發出能量,直到它最終穩定。當原太陽慢慢形成我們今天所知的太陽時,溫度使大部分水星表面破裂並蒸發,最終只剩下水星原始大小的一半。另一種理論推測,太陽星雲拖走了形成行星的粒子,從而導致了較輕粒子的丟失。

外大氣層(大氣和地質條件)

圖解:水星的大氣和地質條件。

如前所述,水星的表面溫度十分極端(夜間100開氏度,白天700開氏度); 這是由於缺乏大氣層包裹,無法減弱太陽所造成的影響(其大氣層可能因為受到來自太陽酷熱的高溫,已經蒸發)。在白天,根據於水星在其軌道上的位置不同,地表溫度平均在550開氏度(近日點)至700開氏度(遠日點)之間。

圖解:國家航空航天局確認,在水星北極的永久陰暗坑洞內,發現隱藏著大量凍冰。

到了晚上,地表溫度平均為110開氏度; 這是由於水星缺少活躍的核心,它不能有效保持大氣層從而造成熱量的喪失。據此,地質學家普遍認為水星上是有冰的。事實上,根據最近對水星表面的觀測表明,水星表面有幾片白色斑塊,這暗示了水星上有冰凍的水的存在。除了水星核心的不活躍之外,行星的大小也與其保持適量大氣層的能力有關。水星體積與質量都很小,無法產生足以容納大氣的重力。因此,其表面是劇烈和不穩定的——在水星表面的不同粒子的原子總是不斷外逸但也不停補充。

水星的自轉與公轉

圖解:水星的自轉與公轉軌道.

到目前為止,水星有著太陽系中八個行星中最大的軌道偏心率; 上文所提到的,在它的遠日點,水星距離太陽有7000萬公里; 在它的近日點,則是接近4600萬公里。繞日公轉一周需要87.969個地球日(意味著水星上的一年只需要大約88天)。然而有趣的是,儘管水星的體積很小,但它的自轉卻非常緩慢(可能與它擁有不活躍的核心有關):水星完成自轉一周(在水星上度過一天)需要超過58天,即58.7個地球日。

圖解:水星軌道 (黃色)。日期參考2006年。

圖解:在公轉一周之際,水星自轉1.5圈,所以完整的公轉兩周之後,同一個半球再度被照亮。

相關知識

水星,中國古稱辰星;到西漢時期,《史記‧天官書》作者天文學家司馬遷從實際觀測發現辰星呈灰色,與“五行”學說聯繫在一起,以黑色配水星,因此正式把它命名為水星。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. thetimenow-孟冬

如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權,並注意保持完整性和注明出處

獲得更多的PTT最新消息
按讚加入粉絲團