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水星是太阳系中最靠近太阳的行星。从地球表面往天上看,水星离太阳最大的角距只有28°。中国古代把30°称为一“辰”,所以又将水星称为辰星,并把它列为五大行星。由于水星与太阳的角距小,在天空中出现在太阳的附近,白天太阳光很强时人们无法看到水星,只能在黎明时刚刚发白的天际或黄昏时太阳掩映的余晖中寻觅到它的身影。水星其实很亮,与夜空中最亮的天狼星不相上下,但与太阳的余晖相比,仍显暗淡无光。
人类对离地球不远的水星一直在关注。1973年11月4日,为探测水星,美国“水手10"号探测器发射升空;1974年3月29日,它在水星轨道的远日点与水星相遇,距水星表面仅300米;1974年9月21日和1975年3月16日,均以同样的位置与水星相遇。“水手10”号一共拍摄了5000余张水星表面高分辨率的照片,使我们见到了水星表面的真实面貌。
“年”短“天”长,气候严酷
水星的直径为5880千米,约为地球直径的1/3强,在太阳系大行星中位列第八。水星的体积是地球的5.6%,质量是地球的5.5%,密度为5.42克,厘米3,与地球的密度5.52克/厘米3很接近,是类地行星之一。水星绕太阳公转一周的时间仅为87.97个地球日,而水星自转一周的时间却需要58.65个地球日。这就是说水星每自转三周恰好绕太阳公转两周,相当于一年只有一个半昼夜。大约10亿年前,水星的自转周期只有8小时,由于太阳引力所产生的潮汐作用,使水星的旋转速度逐渐变得很慢。
水星表面基本上没有大气。水星引力比较小,不能保留大气,可能是靠太阳风来补充。太阳风的大部分成分就是氢、氮原子核和电子。水星的天空总是黑的,因为缺少大气,也就没有太阳光的散射。站在水星上看天空,可看到两颗明亮的星,一颗是金星,另一颗就是蓝色的地球了。水星离金星最近,地球次之,水星离地球最近时的距离为7700万千米。
水星的轨道较扁,离太阳最近时的距离约为4600万千米,最远时约为7000万千米。在大行星中它离太阳最近,所以它在轨道上跑得最快,每秒运行48千米。水星离太阳的距离不到地球离太阳距离的1/3,因此,从水星表面上看太阳比在地球上看大两三倍。水星表面昼夜的温差很大,当水星距太阳最近时,在单位面积上接收到的太阳光约为地球上的10倍,在炽烈的阳光下,水星赤道上正午的温度可高达430℃。由于水星没有大气层的调节,背着太阳的一面大部分接连几十天没有阳光的照射,热量向太空散发,温度逐渐降到-180℃。
除两极附近外,水星向阳的一面温度很高,表面任何地方的冰都会融化,只要有水都会蒸发,而且会向太空逃逸;只有水星的两极附近可能有冰的储存。1991年8月,美国天文学家用27个雷达天线的巨型望远镜,在新墨西哥州对水星进行观测,发现在水星两极附近的一些阴影处,可能存在着冰山,直径约为15千米。130千米,这样的冰山多达20处。因为水星的自转轴与它的轨道平面几乎垂直,北极附近只能在地平线上看到太阳,此处的火山口内、山谷和陨石坑内几乎见不到太阳,据分析,那里的温度在-160℃以下。这里的水冰是原来就有的还是由于彗星碰撞带来的,目前还无法确定。 水星的气候是那样的严酷,在没有水的状态下长时间经历四百多摄氏度的高温,任何生命都不可能存在;而两极永远处于极度的低温下,生命的存在也是难以想象的。
貌似月球,内似地核
由于水星基本没有大气,所以受陨石撞击的机会很多,表面和月球一样到处凹凸起伏,覆盖着尘埃的大大小小的环形山星罗棋布。但水星表面也有一些和月球表面不同的地方:在水星上环形山密布的地区,中间有不少平坦的山间平原,还有大型的多环盆地,这些在月球上没有;水星表面到处都有扇形峭壁,称为“舌状悬崖”,一般高一二千米,最高的陡壁高达3千米,有的悬崖延伸达数百千米,例如北极附近的维多利亚悬崖,蜿蜒曲折,这些在月球上没有;水星上的环形山多分布在平原地区,而月球上的环形山则在高原地区最密集。此外,水星上陨石坑的密度比月球的要小些,相隔的距离要远些,因为水星距太阳较近,很多小行星或彗星走到这附近,很可能就被太阳吸过运河了;撞击时所抛出的物质,也没有月球上的散开得那么远,因为水星的引力比月球大很多。水星上陨石坑的直径大小为100千米。1300千米,最大的陨石坑叫做卡路里冲击盆地,直径1300千米,四周是高出平原2000米的山峦,估计它是直径大于100千米的小行星撞击而成的。
水星有一个高密度的核,可能由铁构成,也可能有一部分带铁的岩石。水星的旋转速度如此之慢,应当不存在磁场,但水星不仅有磁场,而且有与地球磁场类似的偶极子,两个磁极分别与地理极接近。分析认为,在远古这些炽热的铁曾经受到过磁化,当水星逐渐冷却和固化的时候,残余的磁场被保留了下来。水星磁场在太阳风的作用下形成了弓形激波和包围水星的磁层。水星磁场仅为地球磁场的1/100,但它比金星和火星的磁场强多了。关于水星的铁质内核,有关科学家计算出它的直径为3600千米,与地球内核很相似。根据推断,水星有比较薄的硅酸盐地幔和地壳。
开发水星,望而生畏
当前,由于月球和火星具有较大的开发价值,并且相对来说,这两个星球也比较容易开发,所以人类对于探测和开发这两个星球十分重视。世界各大国推出了各种计划和安排,研究和探索的热潮一浪高过一浪。但对于水星,似乎有些望而生畏。从目前探测所了解的情况来看,水星表面的环境条件过于严酷,不可能作为人类移民的候选地。然而,怎样开发和利用水星的资源为人类服务,仍然是一个需要探索的问题。尽管水星表面也可能有各种矿藏和资源,但要开发和运输到地球上来,有非常大的困难,是得不偿失的。唯一可以考虑的开发项目,是在水星上开采地球上缺乏、稀有和特别昂贵的物资。
在我看来,在水星上最有希望开采的物资可能是氦3。月球上富有氦3,目前世界上有些国家准备开发月球的主要目的之一就是开发氦3。水星上是否也富有氦3呢?大行星中水星离太阳最近,太阳风吹到水星的强度也最大,太阳风中所含的物质散落到水星表面的很可能比散落到月球上的要多得多,也就是说水星上也应该富含氦3。前面提到,水星大气以太阳风的成分为主,这些成分不可避免地有相当一部分会降落到水星表面。经过几十亿年的沉积,数量不会少。氦3是核聚变的两种主要原料之一,开发水星的氦3将给地球提供取之不尽、用之不竭的能源。除氦3外,水星的表层还可能有其他的地球稀缺且有价值的物资,待到水星现场勘察和取样分析后,才能确定。
考虑到水星的环境非常恶劣,人类难以在水星上生活和工作,到水星上开采氦3和其他矿藏,需要把机器人通过飞船运送到水星去工作。在数十年或百余年后,完全有条件开始进行这项任务。
人类对离地球不远的水星一直在关注。1973年11月4日,为探测水星,美国“水手10"号探测器发射升空;1974年3月29日,它在水星轨道的远日点与水星相遇,距水星表面仅300米;1974年9月21日和1975年3月16日,均以同样的位置与水星相遇。“水手10”号一共拍摄了5000余张水星表面高分辨率的照片,使我们见到了水星表面的真实面貌。
“年”短“天”长,气候严酷
水星的直径为5880千米,约为地球直径的1/3强,在太阳系大行星中位列第八。水星的体积是地球的5.6%,质量是地球的5.5%,密度为5.42克,厘米3,与地球的密度5.52克/厘米3很接近,是类地行星之一。水星绕太阳公转一周的时间仅为87.97个地球日,而水星自转一周的时间却需要58.65个地球日。这就是说水星每自转三周恰好绕太阳公转两周,相当于一年只有一个半昼夜。大约10亿年前,水星的自转周期只有8小时,由于太阳引力所产生的潮汐作用,使水星的旋转速度逐渐变得很慢。
水星表面基本上没有大气。水星引力比较小,不能保留大气,可能是靠太阳风来补充。太阳风的大部分成分就是氢、氮原子核和电子。水星的天空总是黑的,因为缺少大气,也就没有太阳光的散射。站在水星上看天空,可看到两颗明亮的星,一颗是金星,另一颗就是蓝色的地球了。水星离金星最近,地球次之,水星离地球最近时的距离为7700万千米。
水星的轨道较扁,离太阳最近时的距离约为4600万千米,最远时约为7000万千米。在大行星中它离太阳最近,所以它在轨道上跑得最快,每秒运行48千米。水星离太阳的距离不到地球离太阳距离的1/3,因此,从水星表面上看太阳比在地球上看大两三倍。水星表面昼夜的温差很大,当水星距太阳最近时,在单位面积上接收到的太阳光约为地球上的10倍,在炽烈的阳光下,水星赤道上正午的温度可高达430℃。由于水星没有大气层的调节,背着太阳的一面大部分接连几十天没有阳光的照射,热量向太空散发,温度逐渐降到-180℃。
除两极附近外,水星向阳的一面温度很高,表面任何地方的冰都会融化,只要有水都会蒸发,而且会向太空逃逸;只有水星的两极附近可能有冰的储存。1991年8月,美国天文学家用27个雷达天线的巨型望远镜,在新墨西哥州对水星进行观测,发现在水星两极附近的一些阴影处,可能存在着冰山,直径约为15千米。130千米,这样的冰山多达20处。因为水星的自转轴与它的轨道平面几乎垂直,北极附近只能在地平线上看到太阳,此处的火山口内、山谷和陨石坑内几乎见不到太阳,据分析,那里的温度在-160℃以下。这里的水冰是原来就有的还是由于彗星碰撞带来的,目前还无法确定。 水星的气候是那样的严酷,在没有水的状态下长时间经历四百多摄氏度的高温,任何生命都不可能存在;而两极永远处于极度的低温下,生命的存在也是难以想象的。
貌似月球,内似地核
由于水星基本没有大气,所以受陨石撞击的机会很多,表面和月球一样到处凹凸起伏,覆盖着尘埃的大大小小的环形山星罗棋布。但水星表面也有一些和月球表面不同的地方:在水星上环形山密布的地区,中间有不少平坦的山间平原,还有大型的多环盆地,这些在月球上没有;水星表面到处都有扇形峭壁,称为“舌状悬崖”,一般高一二千米,最高的陡壁高达3千米,有的悬崖延伸达数百千米,例如北极附近的维多利亚悬崖,蜿蜒曲折,这些在月球上没有;水星上的环形山多分布在平原地区,而月球上的环形山则在高原地区最密集。此外,水星上陨石坑的密度比月球的要小些,相隔的距离要远些,因为水星距太阳较近,很多小行星或彗星走到这附近,很可能就被太阳吸过运河了;撞击时所抛出的物质,也没有月球上的散开得那么远,因为水星的引力比月球大很多。水星上陨石坑的直径大小为100千米。1300千米,最大的陨石坑叫做卡路里冲击盆地,直径1300千米,四周是高出平原2000米的山峦,估计它是直径大于100千米的小行星撞击而成的。
水星有一个高密度的核,可能由铁构成,也可能有一部分带铁的岩石。水星的旋转速度如此之慢,应当不存在磁场,但水星不仅有磁场,而且有与地球磁场类似的偶极子,两个磁极分别与地理极接近。分析认为,在远古这些炽热的铁曾经受到过磁化,当水星逐渐冷却和固化的时候,残余的磁场被保留了下来。水星磁场在太阳风的作用下形成了弓形激波和包围水星的磁层。水星磁场仅为地球磁场的1/100,但它比金星和火星的磁场强多了。关于水星的铁质内核,有关科学家计算出它的直径为3600千米,与地球内核很相似。根据推断,水星有比较薄的硅酸盐地幔和地壳。
开发水星,望而生畏
当前,由于月球和火星具有较大的开发价值,并且相对来说,这两个星球也比较容易开发,所以人类对于探测和开发这两个星球十分重视。世界各大国推出了各种计划和安排,研究和探索的热潮一浪高过一浪。但对于水星,似乎有些望而生畏。从目前探测所了解的情况来看,水星表面的环境条件过于严酷,不可能作为人类移民的候选地。然而,怎样开发和利用水星的资源为人类服务,仍然是一个需要探索的问题。尽管水星表面也可能有各种矿藏和资源,但要开发和运输到地球上来,有非常大的困难,是得不偿失的。唯一可以考虑的开发项目,是在水星上开采地球上缺乏、稀有和特别昂贵的物资。
在我看来,在水星上最有希望开采的物资可能是氦3。月球上富有氦3,目前世界上有些国家准备开发月球的主要目的之一就是开发氦3。水星上是否也富有氦3呢?大行星中水星离太阳最近,太阳风吹到水星的强度也最大,太阳风中所含的物质散落到水星表面的很可能比散落到月球上的要多得多,也就是说水星上也应该富含氦3。前面提到,水星大气以太阳风的成分为主,这些成分不可避免地有相当一部分会降落到水星表面。经过几十亿年的沉积,数量不会少。氦3是核聚变的两种主要原料之一,开发水星的氦3将给地球提供取之不尽、用之不竭的能源。除氦3外,水星的表层还可能有其他的地球稀缺且有价值的物资,待到水星现场勘察和取样分析后,才能确定。
考虑到水星的环境非常恶劣,人类难以在水星上生活和工作,到水星上开采氦3和其他矿藏,需要把机器人通过飞船运送到水星去工作。在数十年或百余年后,完全有条件开始进行这项任务。