水星的百科知识

水星太阳系八大行星之一水星（英语：Mercury；拉丁语：Mercurius），因快速运动，欧洲古代称它为墨丘利（Mercury），意为古罗马神话中飞速奔跑的信使神。

中国古称辰星，西汉《史记‧天官书》的作者司马迁从实际观测发现辰星呈灰色，与五行学说联系在一起，以黑色属水，将其命名为水星。

水星是太阳系的八大行星中最小且最靠近太阳的行星。

轨道周期是87.9691天，116天左右与地球会合一次，公转速度远远超过太阳系的其它行星。

水星是表面昼夜温差最大的行星，大气层极为稀薄无法有效保存热量，白天时赤道地区温度可达432°C，夜间可降至-172°C。

水星的轴倾斜是太阳系所有行星中最小的（大约1⁄30度），但有最大的轨道偏心率。

水星在远日点的距离大约是在近日点的1.5倍。

水星表面遍布环形山，与月球和其他卫星相似，其地质在数十亿年来都处于非活动状态。

水星无四季变化，行星中仅有它与太阳轨道共振。

每自转三圈的时间与绕太阳公转两圈的时间几乎相等。

从太阳看水星，参照它的自转与公转，每两个水星年才一个太阳日。

水星的轨道位于地球的内侧（与金星相同），所以它只能在晨昏之际与白天出现于天空中，而不会在子夜前后出现。

从地球看水星的亮度有很大的变化，视星等从-2.48至7.25等，但是它与太阳的距角最大只有28.3°。

在北半球，只能在凌晨或黄昏的曙暮光中看见水星。

当大距出现于赤道以南的纬度时，在南半球的中纬度可以在完全黑暗的天空中看见水星。

水星的发现水星最早被闪族人在（公元前三千年）发现，他们叫它Ubu-idim-gud-ud。

最早的详细记录观察数据的是巴比伦人，他们叫它gu-ad或gu-utu。

希腊人给它起了两个古老的名字，当它出现于早晨时叫阿波罗，当它出现于傍晚叫赫耳墨斯，但是希腊天文学家知道这两个名字表示的是同一个东西。

希腊哲学家赫拉克利特甚至认为水星和金星（维纳斯星）是绕太阳公转的而不是地球。

中国古代称水星为“辰星”。

它与太阳最大角距不超过28°，由于古代称30°为一辰，故而得名。

运动&轨道公转水星是所有的行星中轨道离心率最大的，为0.20563，它与太阳的距离在4600万至7000万千米的范围之间变动。

它以87.969地球日的周期完整地公转太阳一圈。

右边的水星轨道图叠加上有着相同半长轴的圆形轨道，以显示出轨道离心率造成的影响。

以5天为间隔的标示显示出在近日点时有着较大的距离，清楚的显示出比较高的轨道速度。

球的大小，与它们和太阳的距离成反比，用来阐释日心距离的变化。

到太阳距离的变化，结合行星绕着自转轴的自转轨道共振，造成表面温度复杂的变化。

这种共振使得一个水星日的长度是水星的两年，或是大约176个地球日。

水星的轨道平面对地球的轨道平面（黄道）有着7度的倾斜，显示在右图中。

水星在前方穿越太阳的凌日，只有在水星穿越黄道平面之际，也位于地球和太阳之间时才会发生。

平均下来，大约7年才会发生一次。

水星的转轴倾角几乎是零，测量值小于0.027度。

这明显的远小于木星，它是转轴倾角第二小的行星，数值为3.1度。

这意味着位于水星极点的观测者，太阳中心点的高度永远不会高于地平线上2.1角分。

在水星表面上的某些点，观测者可以看见太阳上升到半途时，会反转回去日落，然后再度日出；在所有的点上，这些都发生在同一个水星日。

这是因为在近日点前大约4个地球日时，水星轨道的角速度，几乎与它的自转速度相同，所以太阳的视运动会停滞；在近日点时，水星公转的角速度超过水星自转的角速度。

因此，对假设在水星上的观测者，会明显的看到太阳逆行。

通过近日点4天之后，在这些点上观测到的太阳视运动又恢复正常了。

水星与地球内合（最靠近地球）的周期平均是116地球日，但是由于水星轨道的离心率，这个间隔从105日至129日不等。

水星与地球的距离可以近到7730万千米，但在公元28622年之前不会接近至8000万千米以内，公元2679年为8210万千米，公元4487年为8200万千米。

从地球可以看见它逆行的时间大约是在内合前后的8-15天，所以会有如此大范围差距变化，完全是因为它有着较大的离心率。

自转1889年意大利天文学家乔凡尼·斯基亚帕雷利经过多年观测认为水星自转时间和公转时间都是88天。

许多年以来，水星被认为是与太阳同步的潮汐锁定，在每一次的轨道公转中都以同一面朝向太阳，就像月球始终以同一面朝向地球。

在1965年的雷达观测，美国天文学家才测量出水星自转的精确周期是58.646天，证明水星以3:2的自转轨道共振，每公转太阳二次时也自转三次；而水星轨道的高离心率使得此共振稳定－在近日点，太阳的潮汐力最强，太阳也平静（稳定）的出现于最靠近水星的天空。

起初，天文学家认为它被同步锁定的原因是，当水星在适合观测的位置上时，它几乎总是在3:2共振的相同位置上，因此呈现相同的面貌。

这也是因为水星公转周期与地球会合周期一半的巧合，由于水星3:2的自旋轨道共振，一太阳日（太阳两次过中天的时间间隔）约176地球日。

一恒星日（自转周期）则约59地球日。

模拟的研究显示水星轨道的离心率是混沌的，在数百万年的时间内会因为其它行星的摄动从接近0（圆形）至超过0.45之间变动。

这被认为可以解释水星的3:2自旋轨道共振（而非更常见的1:1），因为这种状态在高离心率轨道的时期中是可能发生的。

数值模拟显示未来长期轨道共振，与木星的交互作用会造成近日点距离的增加，在未来的50亿年内有1%的几率会与金星碰撞。

近日点进动1859年，法国数学家和天文学家奥本·勒维耶（Urbain Jean Joseph Le Verrier）报告水星环绕太阳的轨道有着牛顿力学和现有已知的行星摄动不能完满解释的缓慢进动。

他建议用“另一颗行星（或一系列更微小天体）位于比水星更靠近太阳的轨道上”来处理这些摄动（其它的解释包括太阳略微的扁平）。

基于天王星的轨道受到扰动而发现了海王星的成功，使天文学家对这个解释充满了信心，并且这个假设的行星被命名为祝融星，但是始终未能发现这颗行星。

水星相对于地球的近日点进动是每世纪5600弧秒（1.5556度），或是相对于惯性ICFR每世纪574.10±0.65角秒；但牛顿力学考虑了来自其它行星所有的影响，预测的进动只有每世纪5557角秒（1.5436度）。

在20世纪初期，爱因斯坦的广义相对论对观测到的进动提供了解释。

这个效应非常小：水星近日点的相对论进动是每世纪42.98角秒，刚刚好是之前不足的值；然而，在经历1200万次的公转之后，它仍有一点点的过剩。

其它行星也有非常类似的情形，但是影响小了很多：金星是每世纪8.62角秒，地球是3.84角秒，火星是1.35角秒，伊卡洛斯（1566 Icarus）是10.05角秒。

观测水星凌日水星凌日当水星走到太阳和地球之间时，在太阳圆面上会看到一个小黑点穿过，这种现象称为水星凌日。

其道理和日食类似，不同的是水星比月亮离地球远，视直径仅为太阳的190万分之一。

水星挡住太阳的面积太小了，不足以使太阳亮度减弱，所以，用肉眼是看不到水星凌日的，只能通过望远镜进行投影观测。

水星凌日每100年平均发生13次。

在20世纪末有一次凌日是在1999年11月16日5时42分。

在人类历史上，第一次预告水星凌日是"行星运动三大定律"的发现者，德国天文学家开普勒（1571至1630年）。

他在1629年预言：1631年11月7日将发生稀奇天象——水星凌日。

当日，法国天文学家加桑迪在巴黎亲眼目睹到有个小黑点（水星）在日面上由东向西徐徐移动。

从1631年至2003年，共出现50次水星凌日。

其中，发生在11月的有35次，发生在5月的仅有15次。

每100年，平均发生水星凌日13.4次。

水星凌日的发生原理与日食极为相似，水星轨道与黄道面之间是存在倾角的，这个倾角大约为7度。

这就造成了水星轨道与地球黄道面会有两个交点。

即为升交点和降交点。

水星过升交点即为从地球黄道面下方向黄道面上方运动，降交点反之。

只有水星和地球两者的轨道处于同一个平面上，而日水地三者又恰好排成一条直线时，才会发生水星凌日。

如果水星在过升降交点附近的两天恰好也发生了水星下合相位时，就有可能发生水星凌日天象。

在十几个世纪内，水星凌日只可能发生在五月或十一月。

发生在五月的为降交点水星凌日，发生在十一月的为升交点水星凌日。

而发生在五月的水星凌日更为稀罕，水星距离地球也更近。

水星凌日发生的周期同样遵循如日月食那样的沙罗周期。

在同一组沙罗周期内的水星凌日的发生周期为46年零1天又6.5小时左右。

但是这个46年的周期中如果有12个闰年。

周期即为46年零6.5小时左右。

这里所说的时间差值是同一沙罗周期相邻两次水星凌日中凌甚的时间差值。

因为同一沙罗周期相邻两次水星凌日发生的时长是不同的。

地面观测水星的视星等介于−2.6等（比最亮的恒星天狼星更亮）和+5.7等（接近理论上裸眼可见的极限值）之间。

这两个极端值都出现于水星在天空中的视位置接近太阳的时候。

由于它很接近太阳，因此观测上很麻烦，大部分的时间都会迷失在阳光中，只有在日出前或日落后短暂的暮曙光内可以看见。

说起五大行星的水星，自古以来用肉眼观测是最难的。

据传说，大天文学家哥白尼临终前曾叹他一生没有见过水星。

水星，像其它一些行星和明亮的恒星一样，可以在日全食的时间被看见。

像月球和金星一样，从地球上可以观察到水星的相位。

它的"新月"出现于内合，"满月"出现于在外合。

由于它相对的过度贴近太阳，因此从地球上是看不见水星呈现这两种相位。

观察水星的最佳时候是在日出之前约50分钟，或日落后50分钟。

若用望远镜看水星，则可以选择水星在其轨道上处于太阳一侧或另一侧离太阳最远（大距）时并在日出前或日落后搜寻到它。

天文历书会告诉你，这个所谓的“大距”究竟是在太阳的西边（右边）还是东边（左边）。

若是在西边，则可以在清晨观测；若是在东边，则可以在黄昏观测。

知道了日期，又知道了在太阳的哪一侧搜寻，还应该尽可能挑一个地平线没有东西阻隔的地点。

搜寻水星要在离太阳升起或落下处大约一柞宽的位置。

你将会看到一个小小的发出淡红色光的星星。

在其被太阳光淹没之前，你大概可以观测它2个星期。

6个星期之后，它又会在相对的距角处重新出现。

在中国的大部分地区，一年通常只有2到3次最佳的水星观测机会。

水星是昏星时，每年3月底到6月初，尤其是在5月中下旬，有机会达到比较大的高度，可以在傍晚西方天空中寻找。

水星是晨星时，9月初到12月初，尤其是10月中下旬，有机会达到比较大的高度，可以在黎明时向东方寻找。

值得注意的是，并不是说这两个时间段的水星一定会比较高，只有在此期间发生水星大距时，高度才会比较大，否则就只能静待下一年了。