“雙十一”看水星凌日

趙君鵬

2019年11月11日，許多天文學(xué)家的注意力被太陽臉上的一個小黑痣所吸引，這個黑痣在太陽表面自東向西緩緩移動，時間長達(dá)5.5個小時。它不是別的，正是離太陽最近的行星——水星。這是一種少見的天文現(xiàn)象，叫作“水星凌日”。那么，這種現(xiàn)象是怎么形成的呢？

“水星凌日”是一種日食現(xiàn)象，平均每13年才發(fā)生一次。為什么呢？因為水星公轉(zhuǎn)軌道和地球公轉(zhuǎn)軌道不在一個平面上，它們有一個7度的傾斜角。水星軌道和地球軌道面有兩個交點，一個是升交點，另一個是降交點。每年5月8日前后，地球、降交點、太陽位于一條直線，每年11月10日前后，地球、升交點、太陽位于一條直線，如果此時水星正好運行到其中的一個交點，就會發(fā)生“水星凌日”。也就是說，只有當(dāng)?shù)厍?、水星和太陽處于同一個平面，并且水星運行到太陽和地球之間時，我們在地球上才會看到“水星凌日”。因為水星和地球距離太過遙遠(yuǎn)，并且相對于太陽來說，水星的體積太小，所以“水星凌日”只能遮住極少的日光，在地球上用肉眼感覺不到陽光亮度的變化。雖然在地球上來看水星移動很慢，但實際上，它每小時運行了24.1萬千米。

1629年，德國天文學(xué)家開普勒預(yù)言1631年11月7日將會發(fā)生“水星凌日”的天文現(xiàn)象，這是人類第一次注意到這種自然奇觀。從開普勒時代至今，這種天文現(xiàn)象總計發(fā)生了52次。科學(xué)家經(jīng)過計算指出，不僅是現(xiàn)在，而且在今后的十幾個世紀(jì)里，“水星凌日”只可能發(fā)生在5月和11月，并且以11月居多。

在太陽的八大行星中，水星離太陽最近，所以受到太陽的引力最大，公轉(zhuǎn)軌道最扁，它在軌道上運行時近日點距太陽約4600萬千米，是地球到太陽距離的30%;它的個頭也最小，半徑為2440千米，只有太陽半徑的0.5%。水星圍繞太陽公轉(zhuǎn)一周僅需88天，但自轉(zhuǎn)一周需要58.6天?；蛟S是太陽產(chǎn)生的引力過大的緣故，水星沒有衛(wèi)星。

作為離太陽最近的行星，水星總是被耀眼的日光掩蓋，再加上它的公轉(zhuǎn)軌道位于地球公轉(zhuǎn)軌道的內(nèi)側(cè)，并且兩者軌道的傾斜角很小，所以每年只有短短幾天的日出之前或日落之后，地球上的人們才可以用肉眼在東方的地平線上看到它。在地面上觀測水星，幾乎看不見它的細(xì)節(jié)，據(jù)說哥白尼臨終前曾感嘆，他一生都沒有清楚地看到過水星。

為什么科學(xué)家對“水星凌日”如此感興趣呢？一方面，因為科學(xué)家經(jīng)常利用凌日現(xiàn)象來發(fā)現(xiàn)其他行星，恒星星光周期性地短暫變暗表明有行星繞其運動;另一方面，因為水星是一顆類地行星，結(jié)構(gòu)和成分與地球相似，它分為核、幔、殼三層，核的主要成分是鐵，幔的主要成分是硅酸鹽，殼上有峽谷、山峰。也就是說，認(rèn)識水星不僅有助于我們了解宇宙，還有助于我們認(rèn)識地球。2014年，美國派往水星的探測器“信使號”發(fā)現(xiàn)水星的北極有冰。雖然水星上向陽的地方溫度可達(dá)430℃，但是它的南極和北極是日光無法照射到的，溫度低至-170℃，是完全有可能存在冰的。

從1976年開始，國際天文學(xué)聯(lián)合會為水星上直徑大于20千米的環(huán)形山命名，而且都是以文學(xué)藝術(shù)家的名字命名的。在已命名的310多座環(huán)形山中，有15個名字來自中國，比如李白、白居易、李清照、曹雪芹等?？吹竭@些環(huán)形山的名字，大家是不是對水星又多了幾分親切感呢？