Mercury2

「水星」(Mercury) ,是「太陽系」(Solar System) 八大行星中最內側也是最接近「太陽」的行星,正是因為太接近,所以被「太陽」烤得火燙,因此「水星」絕對是一個「火煉獄」。

「水星」距離「太陽」約 0.39 個天文單位〔約 5791 萬公里〕,是個佈滿坑洞的小行星。在「冥王星」(Pluto) 降級成為「矮行星」(Dwarf Planet) 之後,成為八大行星中體積最小的行星〔半徑約為 2440 公里,只比月球大 1/3〕

「水星」也是「太陽系」中公轉最快的行星,一年的時間最短,只有 88.97 個地球日。如果按照地球上日期計算方式,以水星公轉一周為「一年」,以「水星」上的一晝夜為「一天」,就出現了一個有趣的現象:在「水星」上過 3 天,就相當於過了兩年。

1965 年,美國天文學家借助美國「阿雷西沃」(Arecibo) 天文臺的世界最大的射電望遠鏡,測量了「水星」兩個邊緣反射波間的頻率差,成功地測量了「水星」的自轉週期為 58.646 日,正好是「水星」公轉週期的 2/3。地球每自轉一週就是一晝夜,而「水星」自轉三周才是一晝夜。因此「水星」上一晝夜的時間,相當於地球上的 176 天。與此同時,「水星」也正好公轉了兩周。

早在古代的時候,人類就注意到「水星」的存在,由地球上看「水星」的視星等亮度在 -2.0 至 5.5 等之間,但因其距離「太陽」的最大角度〔最大距角〕只有 28.3°,常常在大清早或者是傍晚「太陽」剛下山時才出現在接近地平線的附近,不太容易被看見。所以在中國古代「水星」又稱為「晨星」〔出現在早晨的時候〕或者「昏星」〔出現在黃昏過後〕。

「水星」在外觀上很像「月球」(The Moon),表面有許多的坑穴,沒有天然的衛星,也沒有大氣層;表面的溫度從 90℉ 至 700K℉〔-180°C 至 430 °C〕。日下點是最熱的地方,在靠近極點的坑穴底部是溫度最低之處,這樣的環境對我們來說跟「地獄」很相像!

目前我們對「水星」的所知仍相當有限,因為「水星」極為靠近「太陽」,大量的太陽輻射和高溫對於探測器是技術上的大挑戰;同時在「地球」上觀測「水星」也相當困難。

迄今只有三艘太空船曾拜訪過「水星」。第一艘是 1974 至 1975 年的「水手 10 號」(Mariner 10),只描繪了 45% 的「水星」表面圖。第二艘是「信使號」(MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging, MESSENGER),在 2008 年 1 月 14 日掠過「水星」,描繪了另外 30% 的表面。「信使號」在 2011 年再度抵達「水星」,並且進入環繞軌道,成為首顆圍繞「水星」運行的探測器。

由「歐洲太空總署」(European Space Agency, ESA) 和「日本宇宙航空研究開発機構」(Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) ,預計在 2017 年發射的「貝皮可倫坡號」(Bepi Colombo) 太空船,預計 2024 年抵達「水星」

在「太陽系」(Solar System) 裡,「水星」是與地球相似的 4 顆「類地行星」(Terrestrial Planet) 之一〔其餘為「金星」(Venus)、「地球」(Earth) 和「火星」(Mars)〕,並且是 4 顆中最小的,在赤道的直徑是 4879 公里。「水星」甚至比一些巨大的衛星,像是「甘尼米德」(Ganymede) 和 泰坦」(Τιτάν) 還要小〔雖然質量較大〕。

「水星」的總質量約為 30000 兆公噸,只有「地球」的 5.5%。核的周圍是 600km 厚的行星幔。「水星」的 70% 是金屬,30% 是「矽酸鹽」(Silicate) 物質,5.43 g/cm³ 的密度上是「太陽系」的行星中第二大的,只有地球的密度比它大〔水的密度是 1.00 g/ cm³〕。如果不考慮重力壓縮對物質密度的影響,「水星」物質的密度將是最高的。未經重力壓縮的水星物質密度是 5.3 g/cm³,相較之下的地球物質只有 4.4 g/cm³。

「水星」磁場強度大約只是地球的 1% ,它的高密度可以推測其內部結構;地球密度高,特別是核心,是由重力壓縮所形成。但「水星」體積如此的小,它的內部應該不會被強力擠壓,所以它要有如此高密度,相信核心必然是大且富含鐵的狀態。地質學家估計,「水星」的核心佔有體積的 42%〔地球的核心只佔體積的 17%〕,最近的研究認為「水星」應該有一個熔鐵的核心。

「水星」的表面整體看來與「月球」很相似,同樣呈現出像海的廣大平原和大量的撞擊坑,顯示數十億年來在地質上並不活躍。其實人類對「水星」的所知並不多,不過將來自「信使號」2011 年飛越水星的資料經處理後,已取得不少寶貴數據。例如科學家們發現一個不尋常的撞擊坑,稱之為「蜘蛛」〔現已重新命名為「阿波羅多羅斯」(Apollodorus)〕。

「水星」在 46 億年前形成時,曾經經歷過彗星和小行星的輪番轟擊階段,以及在 38 億年前的「後期重轟炸期」。由於缺乏大氣層減緩撞擊的速度,「水星」的整個表面都受到了轟擊,形成了大大小小的撞擊坑;不過同時這段期間也是火山活躍期,部份撞擊坑例如「卡洛里盆地」(Caloris Basin) 等盆地,會被來自內部的岩漿填滿,情況就像在月球上的「月海」一樣,形成表面平滑的平原。

「水星」地殼的厚度一般被認為只有 100-300 公里厚,而表面的另一個特徵是有許多窄脊,有一些還延伸了數百公里。這些特徵相信是在「水星」地殼已經凝固以後,水星的核心和地幔因冷卻而收縮造成的。

水星表面

「水星」上的撞擊坑穴直徑從幾米到幾百公里都有,已知最大的坑穴是「卡洛里盆地」,是目前「太陽系」內已知最大的撞擊坑穴之一。直徑達到 1550 公里,雖然發現還有估計直徑達 1600 公里的「史基納卡盆地」(Skinakas Basin),但由於只有解析度很低的地面望遠鏡拍得的模糊影像,欠缺近距離更精確觀測數據,所以沒有將其納入為正式紀錄。

創造「卡洛里盆地」的撞擊非常強烈,導致了熔岩的噴發,不僅在撞擊坑周圍留下了超過 2 公里的同心圓,還在「卡洛里盆地」的「對蹠地」(Antipodes) 造成了一大片類似丘陵地的古怪地形。有一種假設,認為這種地形是撞擊引起的衝激波穿越整個行星擴散,並且當它們在「對蹠地」強大的壓力造成面地形的破碎。另一種說法則是認為噴出物直接匯聚在「卡洛里盆地」的「對蹠地」的結果。

「水星」的表面雖然沒有海洋,也有來自「太陽」的潮汐隆起 - 「太陽」對「水星」的潮汐力比「地球」對「月球」的強了 17% 。

像「月球」一樣,「水星」的表面也受到太空風化過程作用的影響。「太陽風」(Solar Wind) 和小行星的撞擊可能會改變表面的反射性質,使反照率降低。

「水星」表面的平均溫度是 452K〔179 °C/354 °F〕,但是因為缺乏大氣調節,它的變化範圍從 90K〔−183.1 °C/−297.7 °F〕到 700K〔427 °C/800 °F〕;相較於地球,地球上的度溫變化只有 11K。〔這裏只是太陽輻射能量,不考慮季節,天氣〕。「水星」表面照射到的陽光強度是地球的 6.5 倍,它的太陽常數是 9126.6 W/m³。

Crater_Hokusai,_Mercury,_MESSENGER

Mercury

「水星」因為質量太小,因此重力不足以長時期的保有濃厚大氣層,雖然如此,它還是有包含「氫」(Hydrogen)、「氦氣」(Helium)、「氧氣」(Oxygen)、「鈉」(Natrium)、「鈣」(Calcium) 和「鉀」(Kalium) 的稀薄大氣。但這些大氣是不穩定的-「原子」不斷的流失但又從各種不同的來源獲得補充。「氫」和「氦」的「原子」很可能來自「太陽風」,在重新回到太空之前會先散開進入「水星」的磁層。在「水星」外殼中的放射性衰變是「氦氣」的另一個來源,還可以產生「鉀」和「鈉」。水蒸氣也可能存在,來源則是撞擊「水星」表面的「彗星」(Comet)。

儘管「水星」的表面一般都是極端的高溫,但是在 1992 年的雷達觀測顯示仍有冰的存在。一些在極區的深邃坑穴,其底部從未直接暴露在陽光之下,因此那兒的溫度遠低於水星的平均溫度。因結冰的水能強烈的反射雷達波,而在觀測上顯示在接近地極區的地區有小片的強烈反射區。冰當然不是造成強烈反射的唯一可能原因,但天文學家認為有冰可能性最高。

2011 年,「信使號」利用激光、收集伽瑪射線、分析氫濃度等資料遙距探測,發現「水星」北極隕石撞擊坑內存在大量冰,相信是彗星或小行星撞擊「水星」後,將水份帶到「水星」極地

冰所覆蓋的區域應該只有幾米的深度,大約有 10141015 公斤的冰。與地球比較,南極洲的冰層大約有 4 x 4×1018 公斤,而「火星」(Mars) 的南極冰帽下大約有 1016 公斤的水。「水星」上冰的來源還不清楚,但最有可能的兩種途徑是從行星內部噴出的氣體,或是由「彗星」撞擊帶來的。

 

水星凌日 (Transit of Mercury)

水星凌日

「水星凌日」是當「水星」運行至「地球」和「太陽」之間,如果三者能夠連成直線,便會產生「水星凌日」現象。觀測時會發現一黑色小圓點橫向穿過「太陽」圓面,黑色小圓點就是「水星」的投影。「水星凌日」發生在五月初或十一月初,平均每百年出現十三次「水星凌日」的現象。

最近發生的「水星凌日」:2003 年 5 月 7 日、2006 年 11 月 8 日、2016 年 5 月 9 日。

創作者介紹

談奇述異坊

kason2047 發表在 痞客邦 PIXNET 留言(0) 人氣()