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熱門： 麝香不孕 進補 眼皮跳 射手 除霉 主題 天涼泡湯趣 用手機上知識+ 知識搜尋 知識+ > > 天文 加入追蹤 轉寄朋友 友善列印 水星構造 發表者：win ( 專家 2 級) 擅長領域：地球科學 | 天文 發表時間：2008-08-10 17:12:52 評論：0 意見： 4 [ 檢舉 ] 網友正面評價 100% ( 共有 5 人評價 ) 水星 Mercury 水手10號, 1974.3. © USGS / NASA 水星是九大行星中最靠近太陽的行星，公轉軌道半徑為5,791萬公里 (0.38AU)；直徑為4,880公里，在九大行星中大小排行是第八，僅大於冥王星，甚至比一些氣體行星的較大衛星如木衛三及土衛六還小，但是質量大得多，為3.30x1023公斤。 人類知道水星最早可追溯至蘇美人 (公元前三世紀)；希臘人曾為它在早晚出現時各取了不同的名字，但同時代的天文學家已知道二者其實是同一個星體，柏拉圖學派的赫拉克利特 (Heraclitus) 甚至相信水星和金星是繞著太陽公轉而非繞著地球。 只有一個太空探測船－美國的水手十號曾到過水星，它在1973至1974年間曾三度飛越水星，繪測出45%表面積的地圖；另一方面哈伯太空望遠鏡卻無法觀測水星，因為水星太接近太陽，哈伯的精密儀器會被強烈的太陽光給燒毀。 水星有一個偏心率很高的公轉軌道，它的近日點距太陽只有4,600萬公里；但遠日點卻有7,000萬公里，近日點的歲差移動速率則很慢。19世紀的天文學家曾很謹慎地測量出水星的公轉數據，但卻很難以牛頓運動定律完美解釋，數十年間，在觀測數據與理論推導之間就是有那麼一點差距始終無法解釋，當時一般推論是有另一顆尚未發現的行星在一旁影響水星的軌道。這個謎題後來被愛因斯坦的一般相對論給解開了，事實上對水星軌道的完美推論是一般相對論能被學界接受的一大例證之一。 在1962年之前，一般都認為水星的一「天」是和它的一「年」等長，如此水星就會像月球對地球一般，始終以同一面面向太陽，但是在1965年以都卜勒雷達觀測其自轉速度後，這種想法就被推翻了：水星每公轉兩周會自轉三圈！水星是太陽系已知星體中唯一不是以1:1的方式達到公轉／自轉共振狀態的。 這種特別的現象以及水星非常橢圓的公轉軌道，造就了在水星表面上會見到的一些奇妙的效果：在某些經度會看到太陽升起，然後在它慢慢升到天頂的過程中，看起來會愈來愈大；到了天頂，太陽會停下來，然後倒退，再停下來，然後恢復前進直到落下，在這段過程中太陽看起來又會愈來愈小。而在太陽升落之間，其它恆星已經歷了三度升落！在其他地方觀測的狀況各有不同，但是同樣也是非常的奇妙。 水星表面的溫度差異是整個太陽系中最極端的：從90K至700K；金星的溫度雖然高得多，但是溫差則小得多。 水星在很多方面都很像月球：表面佈滿撞擊坑洞且甚為古老，也沒有板塊運動；但另一方面，水星的平均密度 (5.43gm/cm3) 高出月球 (3.34gm/cm3) 甚多，它是九大行星中密度第二大的，僅次於地球。然而地球的高密度是由於其大質量的重力壓密效果所造成，若非如此則水星的密度將會比地球還高，這表示水星的高密度鐵質核心佔全星體的比例比地球的還大，說不定就是水星最主要的組成，這樣說來它會只有很薄的岩石外殼 (相當於地球的地殼加上地函)。據推估其鐵質核心半徑達1,800至1,900公里，而其岩石外殼只有500到600公里薄。此外，有一部分的鐵質核心可能是液態的。 水星只有非常微薄的大氣，是由太陽風自其表面吹襲出來的原子所組成，因為水星很熱，這些原子很快就會逸散到太空去，因此相對於金星及地球的穩定大氣，水星的大氣是不斷地新生的。 水星表面有一些巨大的斷崖，最長可達數百公里，落差最高可達三公里。由其中有些斷崖切過坑洞及其他特徵，可知這些斷崖是由於水星早期的表面收縮作用而造成的，據估計這樣的收縮率約為0.1%，相當於半徑縮短了1公里。 水星表面最大的地形是卡路里 (Caloris) 盆地 (右圖)，它的直徑大約有1,300公里之廣，一般認為它與月面上的大盆地 (月海) 類似，應該同樣是由於太陽系早期的超大型撞擊所造成，而恰在其背面的一些特別的地形 (左圖) 恐怕也是起因於同一事件。 除開多坑洞的區域，水星也有一些比較平坦的地方，有些可能是早期的火山活動所造成，但也有一些可能是被撞擊坑洞的噴出物所填平。 在對水手十號數據的再分析中，發現水星一些近期火山活動的初步證據，但還有待進一步的確認。令人驚奇的是，在雷達對水星北極區的觀測中，發現在一些坑洞的陰影中有水冰存在的證據。這個區域水手十號並沒有測繪過。 水星的磁場很微弱，約只有地球的1%；也沒有已知的衛星。 水星通常可以用雙筒望遠鏡甚至肉眼就能看到，但由於它很靠近太陽，因此若在晨曦或晚霞的餘光中就很難看到了。有些網站可以顯示水星及其它行星在天空的現在位置；更多的細節及圖表則可以在一些星圖軟體如Starry Night中找到。 水星的表面環境 水星晝夜溫差極大，白天攝氏 430 度，晚上約可達零下 170 度，是個非常不適合人類直接居住的環境，也是太陽系八大行星中溫差最大的一個行星。但是在最近的觀測中發現，在南極與北極的一些永遠不受日照的地方可能有冰的存在，使得水星可能成為一個擁有冰的星球。右下圖是由Mariner 10太空船所拍攝的水星表面環型山的結構，黑暗的陰影可能有冰的存在。 天文學家是如何偵測水星上面是否有水的呢? 事實上是依靠雷達的觀測。在對水星的雷達觀測發現，水星的極區有強烈的雷達反射。這種反射的特性有點類似火星的冰帽。因此懷疑水星的極區有冰層的存在，而其規模直徑大約為100公里左右。 另外水星也是在太陽系中幾個人類可能移民的地點之一，在水星的兩極有部分環型山的結構，因為整年都不會受到日照的影響，人類有機會利用那邊的冰以及人工的保溫裝置，製造人造的移民環境。 資料來源: NASA 也許你會問，為什麼水星的溫差會這麼大呢? 原因是這樣的，因為水星太過接近太陽，因此在明亮的地區接受到的太陽輻射太強，使得地表的溫度大為提高，在不受日照的部分則因為水星幾乎沒有大氣層，熱量不易傳導，使得這部分的水星表面溫度十分的低，才會形成這樣強烈的對比。 水星的星體結構 水星平均密度在行星之中只次於地球，高達5.43g/cc，十分不尋常。地球的平均密度大，是因為地球本身的重力擠壓所造成的，但水星重力很小，這意味著構成水星的成分物質很重。因此天文學家依據對於水星的測量數據推測，水星可能擁有一個很大的鐵核，而且直徑可達水星的2/3至3/4，水星，就像個鐵球一樣，而表面的矽酸鹽成分只是薄薄的一層外殼。 造成水星密度如此高的原因，天文學家們提出了三個說法，撞擊分別說，蒸發說，以及巨大撞擊說等. 目前最有力的說法為巨大撞擊說，內容是說水星早期曾經受到大撞擊，中心的金屬核較快凝固，而外部的岩質物質被吹散了，因此產生這樣的結果。 水星的大氣結構 水星表面幾乎沒有大氣層，因此表面容易受到星際物質的撞擊 ，水星的大氣層跟地球和金星等行星的大氣很不一樣，因為受到太陽風的影響，更換的頻率非常的高，實際上，水星表面的氣體分子與水星碰撞的頻率還要高過互相碰撞的頻率，所以水星的大氣又稱為外氣層。最近的探測中發現水星 外氣層有鈉雲的存在。 另外水星也具有磁場，但強度很小，磁場強度約為地球磁場的 1 ％左右。關於水星大氣結構以及磁場的進一步研究，可望在2011年信使號太空船接近探測時揭曉。 水星的衛星 目前的觀測結果並沒有發現水星有衛星。水星也是八大行星中兩個沒有衛星的行星之一 (另外一顆是金星)。 水星的探測計畫 人類對於水星的探測計畫只有在1974年的Marine 10號探測船 ，在1974年-1975年之間繞經水星三次，直到本身所載的燃料用盡，取得水星許多重要的資料與。右圖為Marine 10號探測船的。 雖然如此，人類對於水星的了解還是不夠多，大約只有45%的水星表面被探測過。另外人類對於水星兩極是否存有冰層等問題還未能夠深入研究。 也許你會問，水星距離地球這麼接近，為何不利用哈伯望遠鏡來探測水星呢? 原因是因為水星與太陽十分接近，利用哈伯望遠鏡探測水星表面有一定的風險存在。 Marine 10號探測船 最新的水星探測計畫是已經在2004年發射成功的信使號探空船(Messenger)。相關的資料可以在NASA的網站看到。預計在2007年的6月5日飛越金星，並且在2011年的3月18日到達水星，對水星進行深入的研究。 信使號太空船共有六大目的，第一個希望能夠解答水星的密度為什麼這麼高(八大 行星中最高的)，第二個是研究水星的地質演變，第三個是了解水星的核心結構，第四個是研究水星的磁場，第五個是了解水星的兩極是否有特別的物質(如冰!)的存在，第六個則是研究水星的外氣層。在2011年將會是水星探測史上一個很重要很刺激的一年。 信使號的發射 資料來源: NASA 水星的觀測資訊 水星是最內側的內行星，這意味著水星跟太陽十分的接近，因此水星出現時的仰角不會超過15度。在傍晚時或是日出時是觀測水星的好時機，必須選擇視野較為遼闊，展望良好，地平線附近沒有障礙物的地方作為觀測地點，才有機會看到水星，例如沒有障礙物阻擋的海岸邊，或者平原地區。 地區如海岸，等地點都是觀測好去處。 水星最亮可達到0.4等，但是大多很接近太陽，最暗時可以衰減到5-6等，視盈虧而定。 水星的視直徑很小，最大不會超過11秒，因此不容易觀察其表面的細節，使用雙筒望遠鏡觀測時僅能稍微看出其盈虧的情況。使用天文望遠鏡可以看出較清晰的水星盈虧。 [ 快速連結 ] 意見( 4 ) | 評論( 0 )
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