水星以其灼热的表面而闻名。它面向太阳的一面非常炽热,赤道区域温度高达427 ℃,其表面没有空气,因为如果有任何大气的存在,都会被太阳风吹走。这并不奇怪,因为它是离太阳最近的行星。
但是具体有多近呢?平均来说:略大于地球和太阳之间距离的三分之一。然而,它的轨道偏心率也是太阳系的行星中最大的。此外,它的轨道受到扰动,直到20世纪之前还未被完全理解。正因为如此,水星在其轨道周期中经历了一些显著的变化。
水星绕太阳公转的平均距离为57,909,050公里。然而,由于它的偏心率达到0.205——在八大行星中最高,所以它与太阳的距离变化很大。当它在近日点时,距太阳仅46,001,200公里;而在远日点时,距离太阳69,816,900公里。
科学家曾一度认为水星是潮汐锁定的天体,意思就是它的一面总是朝向太阳。但是现在已经发现,该行星实际上具有58.646天的缓慢旋转周期。与其轨道周期88天相比,水星的自旋轨道共振为3:2。也就是说,水星每完成两次公转,自身才自转三周!
这个现象的一个后果就是,水星绕其轴自转一周的时间(恒星日)和太阳重新出现在天空中的相同位置所需时间(太阳日),存在显著差异。在水星上,太阳升起、落下、并返回到天空的同一个地方,需要176天。这意味着水星上的一天持续长达两年!
水星的缓慢自转还意味着它的温度变化非常极端。在朝阳一侧,赤道地区的温度可达427 ℃,北极地区附近的温度可达107 ℃。而在背阳的一侧,赤道区域的温度低至-173 ℃,北极地区附近则为-193 ℃。
除了偏心率,水星的近日点还受进动影响。天文学家发现,水星轨道的近日点不是固定的,而是在不断移动,这就是进动现象。在一个世纪的过程中,水星围绕太阳的轨道进动42.98角秒。也就是说,在水星完成1200万周公转之后,它才会完成绕太阳的多余旋转,并返回到它开始的地方。因此,水星的轨道看起来像是花瓣一样的曲线,而非严格的椭圆曲线。
水星近日点进动
这远远大于其他太阳系行星的近日点进动:金星为8.62角秒、地球为3.84角秒,火星为1.35角秒。直到20世纪初,这仍然是一个谜,因为牛顿力学无法解释它。最终,爱因斯坦的广义相对论成功给出了解释。事实上,水星近日点进动是广义相对论的三大天文验证之一。
有没有觉得水星和太阳很般配呢?就像是手拉手跳舞一样——不过这个舞蹈非常强有力,并且动作幅度比较大!
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