星系間獨特的行星:水星
水星是太陽系內最小的行星,它的質量僅為地球的十八分之一,直徑更是只有地球的五分之二。如此袖珍的體積甚至比我們的天然衞星月球還要小上三分之一,令人驚嘆的是,隨著時光的流逝,這顆小行星還在不斷縮小。核心冷卻導致了整個星球的收縮,水星的半徑因此減少了約5-10公里。
在温度變化上,水星比太陽系中任何其他行星都更加劇烈。它能在夜間達到攝氏-173度的極寒低温,而白天則飆升至攝氏427度的灼熱高温。這種極端的温差源於水星幾乎沒有大氣層來吸收熱量,因此它會迅速失去白天從太陽接收到的能量。


儘管水星是距離太陽最近的行星,但它並不是最熱的行星(金星才是)。一個太陽日(太陽升起、落下和再次升起在同一個地點所需的時間)在水星上持續約176個地球日。這是關於水星的另一個奇特事實:在這個星球上,一年比一天短兩倍,需要88個地球日。為什麼會這樣?因為水星繞其軸旋轉緩慢,完成一圈需要59個地球日。然而,它的日出和日落與地球上的完全不同。由於行星的偏心軌道,太陽會升起(和落下)兩次!因此,在水星上,等太陽再次出現在同一個地方需要更長的時間,一個太陽日的時長幾乎是一年的兩倍。
雖然水星自轉緩慢,但它卻以47公里/秒的速度繞太陽運行,比任何其他行星都快。相比之下,我們太陽系中第二快的行星金星的速度為35公里/秒。
由於水星是一顆類地行星,它主要由鐵、鎳和矽酸鹽岩石組成。它有一個巨大的鐵核,約佔水星體積的61%(相比之下,地核僅佔地球體積的16%),還有一個400公里厚的地幔。順便説一句,水星的核心與我們的月球大小差不多。與月球的另一個相似之處是這顆乾燥的岩石表面布滿了隕石坑。隕石坑是小行星或其他空間物體撞擊的結果。一顆行星的隕石坑越多,它的年齡就越大。由於水星的表面布滿了隕石坑,它的年齡可能很大。
當水星在地球上的觀察者看來“倒退”時,這就叫逆行。實際上,這顆行星並沒有改變它的方向,這只一種視覺錯覺。您可以在我們最近的一篇文章中閲讀有關逆行現象的更多信息。水星在一個日曆年內逆行三到四次,持續大約三週。
水星將在下列時間出現在黎明的天空中:2023年 1 月 23 日至 2 月 13 日、5 月 22 日至 6 月 12 日、9 月 16 日至 9 月 30 日。在傍晚,則可於 4 月 2 日至 4 月 18 日 、7 月 27 日至 8 月 17 日,然後是 11 月 20 日至 12 月 11 日進行觀測。由於這顆行星離太陽很近,一年中觀測它的機會並不很多。在天空尋找水星的最簡單方法是使用行星指南 Star Walk 2。只需在搜索欄中輸入行星的名稱,此應用就會顯示它在天空中的位置。
水星不容易看到。這顆行星在天空中經常靠近太陽,所以陽光掩蓋它。以下是使用 Sky Tonight 應用程序找到水星的方法。請點擊主屏幕下方的放大鏡圖標,在搜索欄中輸入該行星的名稱,然後選擇相應的結果。此後,轉到“事件”選項卡並查看所有與水星相關的天文事件的列表。一個快速提示:水星在大距時,就是它與太陽的視距離最大時,它的可見度最高。
2024 年 2 月 28 日,北京時間 16:19(格林尼治標準時間 08:19),水星將經過太陽後面。這兩個天體之間的視距將為 1°49’。這一事件被稱為上合,每 116 天發生一次,此時水星與太陽和地球形成一條直線。在接下來的幾周內,水星將消失在太陽的耀眼光芒中。之後,它將作為黃昏物體重新出現在天空中。請避免在水星靠近太陽時觀察它:這可能會導致永久性失明。
3 月 11 日,2.9% 被照亮的月亮將經過水星(-1.3 等)前面。從新西蘭可以看到掩星;世界其他地方將看到水星和月球彼此靠近。由於這一事件與新月密切相關,我們的天然衞星幾乎是看不見的。水星會在白天升起,並在太陽出來後一小時落下。
由於這種共振,使得較大的行星軌道與較小的自旋軌道週期產生共振,這種稱為潮汐共振(tidal lock)現象在太陽系中並非罕見。在這種情況下,行星自轉軌道週期與自身的自轉週期形成一定的比率,導致行星以同一面朝向恆星軌道運轉,從而產生自轉與軌道週期的同步,這樣的狀態稱之為“同步自轉”,與地球、月球間的潮汐鎖定現象相似。水星的潮汐鎖定週期為 3:2,即自轉三圈、繞日兩圈。由於太陽系的其他行星缺乏水星所具有的軌道離心率,加上巨大的鐵核產生強烈的電子對流,這種潮汐共振只在水星上出現。
3 月 23 日,北京時間 11:52(格林威治標準時間 03:52),水星將達到半相位(dichotomy)。該事件每 116 天發生一次,發生在水星大距時間附近。水星將在雙魚座內以 -0.5 等的亮度閃亮。您可以用肉眼在早晨的天空中發現這顆行星;用光學設備將可以更仔細地觀察它半亮的圓盤。
水星是什麼顏色?
水星是什麼顏色?這個問題看似簡單,但答案卻因視角而異。對人類的眼睛來説,水星呈現出帶灰的褐色,但如果通過不同的光譜觀測,它就會呈現出不同的顏色。
可見光的顏色
從地球上使用肉眼或望遠鏡觀測時,水星會呈現出帶灰的褐色。這種顏色主要是由其表面覆蓋的鐵氧化物所造成。氧化鐵,也稱為鐵鏽,會吸收大部分的光線,只反射紅光和黃光,從而使水星呈現出褐色。
紫外線的顏色
在紫外線下觀察時,水星會呈現出更深的褐色。這是因為紫外線穿透力較強,可以穿過表面灰塵和碎片,直接探測到更深層次的鐵氧化物。
紅外線的顏色
在紅外線下觀察時,水星會呈現出較淺的灰色。這是因為紅外線被水星表面的岩石和礦物質吸收和反射。不同類型的岩石和礦物質會吸收和反射不同的紅外線波長,從而呈現出不同的灰色調。
微波的顏色
在微波下觀察時,水星會呈現出均勻的亮白色。這是因為微波波長較長,可以穿透水星的大氣層和表面,直接探測到行星的熱輻射。熱輻射的顏色取決於行星的温度,而水星表面温度較高,因此呈現出亮白色。
色彩對比
下表總結了在不同光譜下觀察水星時看到的顏色:
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行星的顏色真的如你看到的那樣嗎?
水星- 維基百科,自由的百科全書
光譜類型 | 顏色 |
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可見光 | 帶灰的褐色 |
紫外線 | 深褐色 |
紅外線 | 淺灰色 |
微波 | 亮白色 |
總之,水星的顏色取決於觀測時使用的光譜波長。從地球上觀察時,它呈現出帶灰的褐色,而通過不同的光譜觀測,它可以呈現出從深褐色到淺灰色再到亮白色的各種顏色。