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“信使”号:水星寻水续(组图)

http://www.sina.com.cn  2008年12月30日12:32   《航天员》杂志
“信使”号:水星寻水续(组图)
“墨丘利”是罗马神话中得信使

“信使”号:水星寻水续(组图)
BepiColombo 假想图

“信使”号:水星寻水续(组图)
MESSENGER装配

“信使”号:水星寻水续(组图)
阿雷西沃(Arecibo)大型射电望远镜

  文/ 苏辛未

  水星是太阳系中距离太阳最近的行星。古代中国人将它称为“辰星”,因为它离太阳总不会超过一辰(一辰为30度)。因为离太阳近,人们在拂晓时见它在东方天空露面,傍晚它又出现在日落的西陲,并且只闪一下脸面就隐而不见了,这种时而暮星时而晨星的特征,把古代的那些天文学家和占星师搞糊涂了,他们认为水星是两颗行星,在暮色中见到它时,称它为“墨丘利”(Mercury),在晨曦中见到它时,称它为“阿波罗”。直到公元前350年左右人们才明白“墨丘利”和“阿波罗”其实就是同一颗星,就称水星为“墨丘利”。

  “墨丘利”是罗马神话中的信使,传说他帽插双翅,脚蹬飞靴,手握魔杖,行走如飞。用 “墨丘利”命名水星,的确体现了水星的行动迅速,令人眼花缭乱,神出鬼没,稍纵即逝的特点。就连音乐家霍尔斯特描绘太阳系行星的《行星组曲》中,也把水星乐章称为“飞翔的信使”(The Winged Messenger)。

  因为水星距太阳最近,被太阳耀眼的光芒所笼罩,所以人们在地球上很难看清它的“本来面目”。当水星运行到太阳和地球之间时,只有它的背面被照亮,因此从地球上望去,看不到水星的踪影。若想从地球上看到水星,只有在水星与太阳的角距最大时,才能在地面上看到它的一小部分,最多只能看到它的“半边脸”。而当水星在早晚的很短时间内出现在东西方地平线上空时,水星星光又被地球大气吸收,亮度很低,而且还要受地理纬度和地形的影响,所以从地面上观测水星的机会很少。相传,著名天文学家哥白尼临终前因为一生未曾见过水星而深深叹息,以致抱恨九泉。

  冰与火的世界

  1610年,意大利科学家伽利略首先把望远镜指向了星空,结束了人类用肉眼观天的时代。在这年,伽利略用望远镜观察了水星,由于被太阳的强光遮挡,观测起来十分困难。1639年,另一位意大利人Giovanni Battista Zupi用更强大的望远镜研究了水星的轨道,发现水星也有相位变化,这表明它绕太阳运转,为哥白尼的“日心说”提供了进一步支持。

  随着科学的发展,人们逐渐知道了水星的自转周期与它围绕太阳运行的公转周期相一致,因此水星对太阳就像月球对地球一样,总是以一面朝向太阳。在这一面上,全年都是白昼,没有夜晚。水星有大气,但是稀薄到近乎没有。尽管大气的主要成分是氧,实际上人在那里无法在那里呼吸,因为即使全是氧气也远远不够。由于稀薄的大气基本没有储存热量的能力,加上离太阳很近,炽热的阳光直射裸露的水星表面,温度很高,其赤道附近温度高达 400℃。不过水星并不是类地行星中温度最高的,金星的表面温度还要高些,达到480度以上,这要归功于它厚厚的、富含二氧化碳的大气产生的超强温室效应。与此相反,在阳光照射不到的水星背面,永远是长夜无昼,酷寒难熬,可以冷到零下162℃,难怪有人把水星比喻为“冰与火的世界”。

  水星上的温差之大,与大气之薄,在类地行星中都要数第一。大气的厚度与成分决定天空的颜色,地球上的天是蓝的,水星上的天空则是粉红色,并且白天也发暗。由于空气太稀薄,在水星上听不到声音[和后面没有因果关系,把后面的“因此”删除]。探测水星十分困难,迄今只有美国的“水手”10号探测器(Mariner 10)到达过水星考察。

  “水手”10号:水星探测先行者

  1971年,NASA首次开始计划发射探测器探测太阳系内层的行星。三年之后即1974年,水星和金星处于合适的位置上,这个时候得用一个探测器就可以很容易地访问它们两个,而且还非常节约成本,于是便有了耗资9800万美元的“水手”10号(Mariner 10)。

  “水手”10号是人类设计的首个执行双行星(飞越水星和金星两大行星)探测任务的飞行器,也是第一个装备图像系统的探测器。它在1973年11月3日太平洋[?]标准时间上午12点45分发射,在美国卡纳维拉尔角空军基地发射升空。水手10号重502.9千克,装备有紫外线分光仪、磁力计、粒子计数器,电视摄像机等仪器。电视摄像机在发射后的12小时内开启并工作。

  1974年2月5日,“水手”10号从距离金星5768千米的地方飞过,拍摄了几千张金星云层的照片,然后借助金星的引力改变轨道,在3月24日在距离水星538万千米时获得了第一张关于水星的图片,并1974年3月29日距水星表面约703千米的地方首次飞掠水星,发挥了2300多张清晰的图像,这是人类第一次获得近距离水星的图像。通过这些图像表明水星是一个布满大小环形山,天文学家和其他科学家们看着一幅幅水星电视图像,发出惊叹:“这多么象月球表面啊!”此时“水手”10号已进入一条周期为176天绕太阳飞行的椭圆轨道,这条轨道的周期正好是两个水星年,这使“水手”10号每次回到水星时都是在以前的同一地点,因为“水手”10号每绕太阳一圈,水星正好绕两圈,也就是说“水手”10号可以每隔两个水星年就与水星周期性“约会”1次。

  1974年9月21日,“水手”10号距水星表面约48069千米处第二次经过水星,共发回了750多张有用的图像;1975年3月16日,它第三次从水星上空327千米处经过,共发回了450张有用的图像。此时,水手10号耗尽了使它保持稳定位置的能源,因此无法再对这颗行星作进一步研究了,不过这三次近距离观测已拍摄到了超过1万张图片,涵盖了水星表面积的37%,分辨率为1千米左右,从这些照片中能分辨出水星表面直径有一二千米环形山的结构细节。这些照片使人们首次在很近的距离上看清了这颗行星的真实面貌。

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