书城童书你不了解的太阳系之谜
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第8章 水星篇(2)

火神星的“发现”轰动了整个欧洲,巴黎科学院召开了紧急会议,请勒威耶作专题报告。勒威耶根据木匠提供的观测资料,修正了原有的轨道数值,得出火神星直径约是水星的1/4,离太阳约2100万千米,绕太阳一周约20天,下一次在日面上出现(即“凌日”)的日期是1877年3月22日。

但是,在勒威耶预报的“火神星”凌日的那天,却不见“火神星”的踪影。当时最流行的解释是“火神星被太阳吃掉了”!勒威耶对火神星的存在坚信不疑,因为他实在想不出水星近日点进动还有其他原因。1877年9月23日,他在临终时还在叮嘱人们:“千万不要丧失信心!”

除了勒威耶,不见“火神星”心不死的大有人在,其中最出名的要数德国药剂师施瓦贝。他满怀一颗火热的心在自制望远镜旁苦苦恭候了17年,真可谓是“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”。但是“火神星”依然冷酷无情,不为所动。

1915年,爱因斯坦发表了着名的广义相对论,轻而易举地回答了困扰天文学家多年的问题。根据广义相对论,他求得水星每100年进动值为42.91义,与观测值十分接近。许多人认为,这样一来,就根本不需要请出“火神星”来解释水星的怪异行动了。

但是一些天文学家仍然不肯就此善罢甘休。1970年3月8日,一个国际观测小组在墨西哥观测日全食,报告说看到了太阳旁边有颗很亮的行星。1973年6月30日,非洲发生日全食,比利时天文学家多森和赫克在肯尼亚拍摄了20多张底片,照片显示太阳附近有一颗视星等(星的亮度等级,共分6等)为2等的天体,比水星还亮。但是这个“多森-赫克天体”从未获得国际天文学界的承认,他们认为这不过是比利时人底片上的一点瑕疵而已。1980年2月16日,我国云南省昆明出现日全食,中国科学院的日全食观测队仍然把搜寻“水内行星”作为重大课题。

1950年以来,航天技术和相关技术突飞猛进,人类已有足够条件对水星轨道内天区进行实地探测。

1973年11月,美国专门发射了一艘“水手10号”宇宙飞船去找水内行星,在那里找了整整一年之久,结果徒劳而归。

1976年1月,联邦德国和美国联合发射了“太阳神2号”太空探测器,到达离太阳约0.3天文单位处,进入日心轨道成为人造行星。然而,还是不见火神星的一点踪影。

多少年过去了,火神星的存在与否依然是一个未解的谜。

水星上的磁场之谜

据外国媒体报道,科学家最新研究发现,在最接近太阳的水星内部存在熔融状液体。而他们的研究方法与厨师判断一个鸡蛋是生还是熟的方法相类似。

这项发现有助于解释几年前人们所发现的为什么水星会具有一个小型磁场。

到目前为止,近距离探测过水星的只有美国宇航局的“水手10号”宇宙飞船,它于1974~1975年飞过水星,并记录下了水星微弱的磁场,但科学家认为由于水星体积很小,因此它的内部早就已经凝固了。而通常人们认为,与地球一样,如果要产生磁场,它就必须要有一个融化的内部。例如月球和火星,在远古时期它们都曾存在巨大的磁场,但后来都消失了。

美国宇航局于2004年8月发射的水星探测器“信使”(Messenger),与此同时,由康奈尔大学的天文学助理教授JeanLucMargot带领的一个研究小组也在对水星的内部进行研究。

厨师想要知道一个鸡蛋是生的还是熟的用的方法往往是旋转鸡蛋,煮熟的鸡蛋因为内部是固态的,它能够平稳地旋转,生鸡蛋因为内部是液态的,因此它旋转的时候就会晃。

当然,水星虽然小,但研究人员也不可能去旋转它。但是,他们通过使用位于加利福尼亚、波多黎各以及西弗吉尼亚的太空望远镜对水星的运动进行了仔细的研究。

他们向水星发送强雷达信号,然后在分隔很远的地点接收到反射,这些反射展现出了一些独特的斑点式样,反映了水星表面的凹凸不平。通过测量一个特殊的斑点多久在另一个地点再次出现,他们可以计算出水星的旋转率,而且可以精确到十万分之一。

这项观察已经进行了5年,科学家测算出了水星旋转时的摆动情况,又叫天平动(Libration),是由太阳引力所引起。他们发现,测算出的水星的天平动是原先认为的水星内部完全是固态时的天平动的两倍,而它正好与一个外核是融化的而且绕其外壳旋转的天体的天平动相匹配。

不过,对于这种说法,有些科学家并不认同。他们认为这些只是推测,在没有找到其他更为坚实的证据之前,最好还是不要过早地下结论。

由此看来,水星磁场究竟是怎样产生的?为了弄清楚这个问题,我们或许应该对产生地球磁场的机制做更加深入的了解和研究,当然,水星磁场也有可能是某种我们从来没有想过的原因造成的,有待进一步地探讨。

水星并无水

在古罗马神话中,水星的名字来自罗马神墨丘利(赫耳墨斯),就是“商业之神”的意思。他是罗马神话中的信使,水星是商业、运输和防盗之神。

水星是最靠近太阳的行星,它的直径为487千米,体积仅是地球的5.62%,约18颗水星合起来才抵得上一个地球。水星上却可能存在固态的水。1991年,科学家在水星北极地区观测到一个亮斑。据推测,这个亮斑可能是贮存在水星表面或地下的冰反射了太阳光而形成的。

众所周知,太阳系有8颗大行星,但对于是否还有其他行星存在,人们意见始终不统一。天文学家根据各种数据计算出来的结论显示,在冥王星之外很可能存在第9颗大行星,但至今还没有观测到这样的天体。那么这颗神秘的星体究竟在哪里,还有待人们进一步的发现和证明。

我们的祖先根据“五行”命名的水星,并不是因为水星上有水,才命名为水星。事实上,水星上是没有液态水的。原因有二:

第一,在行星中水星距离太阳最近,由于受到太阳的引力作用太大,因此它围绕太阳旋转很快。水星自转使得水星总是保持相同的一面朝着太阳,另一面背着太阳,无昼夜之分。朝向太阳的一面,温度高达400益以上,有水也会蒸发掉;而背着太阳的一面,温度则非常低,液态的水很难存在。

第二,水星是太阳系中最小的行星,自身的引力很小,很难吸引住周围的大气,因此也就很难保留任何液态水了。

水星地表是灰色的,与月球表面相似,它的表面有许许多多陨石撞击后留下的环形山和一些裂缝。

探测水星未解之谜

离太阳最近的水星与太阳的平均距离为5790万千米,约为日地距离的0.387,是距离太阳最近的行星,到目前为止还没有发现过比水星更近太阳的行星。

水星轨道速度最快。它离太阳最近,所以受到太阳的引力也最大,因此在它的轨道上比任何行星都跑得快,轨道速度为每秒48千米,比地球的轨道速度快18千米,这样快的速度,只用15分钟就能环绕地球一周。

水星一“年”时间最短。地球一年绕太阳公转一圈,而“水星年”是太阳系中最短的年。它绕太阳公转一周,只用88天,还不到地球上的3个月,这都是因为水星围绕太阳高速飞奔的缘故。难怪代表水星的标记和符号是希腊神话中脚穿飞鞋,手持魔杖的使者。

水星表面温差最大。因为没有大气的调节,距离太阳又非常近,所以在太阳的烘烤下,向阳面的温度最高时可达430益,但背阳面的夜间温度可降到-160益,两面温差近600益,夺的行星表面温差最大的冠军,这真是一个处于火和冰之间的世界。

水星是卫星最少的行星。太阳系中现在发现了越来越多的卫星,但只有水星和金星是卫星数最少,或根本没有卫星。

水星一“天”时间最长。在太阳系的行星中,水星“年”时间最短,但水星“日”却比别的行星更长,水星公转一周是88天(地球日),而自转一周是58.646天(地球日),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,地球人到了水星上该多么不习惯。

水星南北极的环形山是一个很有可能适合成为地球外人类殖民地的地方。

那里的温度常年恒定(大约-200益),这是因为水星微弱的轴倾斜以及基本没有大气,所以从有日光照射部分的热量很难携带至此,即使水星两极较为浅的环形山底部也总是黑暗的,适当的人类活动将能加热殖民地以达到一个舒适的温度,周围一个相比大部分地球区域来说较低的环境温度将能使散失的热量更易处理。

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。道理和日食类似,不同的是水星比月亮离地球远,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。最近一次凌日是在1999年11月16日5时42分。

水星的半径为2440千米,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。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。水星凌日,发生的原理与日食相似。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毅的倾角。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。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,水星凌日可能发生在这两个日期的前后。

在人类历史上,第一次预告水星凌日是“行星运动三大定律”的发现者,德国天文学家开普勒(1571~1630年)。他在1629年预言:1631年11月7日将发生稀奇天象——水星凌日。到那时,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。从1631年至2003年,共出现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。