水星星体运动

2015-11-28 11:28 作者:admin 来源:未知
水星离太阳的平均距离为5790万公里,绕太阳公转轨道的偏心率为0.20近日点6,故其轨道很扁。太阳系天体中,除冥王星外,要算水星的轨道最扁了。水星在轨道上的平均运动速度为48公里/秒,是太阳系中运动速度最快的行星,它绕太阳运行一周只需要88天,除公转之外,水星本身也有自转。过去认为水星的自转周期应当与公转周期相等,都是88天。1965年,美国天文学家戈登、佩蒂吉尔和罗·戴斯用安装在波多黎各阿雷西博天文台的、当今世界上最大的射电望远镜测定了水星的自转周期,结果并不是88天,而是58.646天,正好是水星公转周期的2/3。水星轨道有每世纪快43″的反常进动。
 
由于水星在近日点时总以同一经度朝着太阳,在远日点时以相差90°的经度朝着太阳,所以水星随着经度不同而出现季节变化。

公转
 
水星的运行轨道是偏心的,半径从4600万-7000万公里变化。围绕太阳的缓慢岁差不能完全地被牛顿经典力学所解释,以致于在一段时间内很多人用设想的另外一个更靠近太阳的行星(有时被称为火神星)来解释这个混乱。这称为“水星近日点进动”。无论如何,爱因斯坦的广义相对论后来提供了一种可以消除这个小误差的解释。

自转
 
1889年意大利天文学家夏帕里利经过多年观测认为水星自转时间和公转时间都是88天。直到1965年,美国天文学家才测量出了水星自转的精确周期58.646天。
在一些时候,在水星的表面上的一些地方,在同一个水星日里,当一个观测者(在太阳升起时)时观测,可以看见太阳先上升,然后倒退最后落下,然后再一次的上升。这是因为大约四天的近日点周期,水星轨道速度完全地等于它的自转速度,以致于太阳的视运动停止,在近日点时,水星的轨道速度超过自转速度;因此,太阳看起来会逆行性运动,在近日点后的四天,太阳恢复正常的视运动。
 
1965年使用雷达观测后,观察数据否决了水星对太阳是潮汐固定的的想法:自转使得所有时间里水星保持相同的一面对着太阳。水星轨速振谐为3:2,这就是说自转三次的时间是围绕太阳公转两次的时间;水星的轨道离心使这个谐振持稳。最初天文学家认为它有被固定的潮汐是因为水星处于最好的观测位置,它总是在3:2谐振中的相同时刻,展现出相同的一面,就如同它完全地被固定住一样。水星的自转比地球缓慢59倍。
因为水星的3:2 的轨速比率,一个恒星日(自转的周期)大约是58.7个地球日,一个太阳日(太阳穿越两次子午线之间的时间)大约是176个地球日。

轨道变动
 
水星拥有太阳系8大行星中偏心率最大的轨道,通俗的说,就是它的轨道的椭圆是最“扁”的。而最新的计算机模拟显示,在未来数十亿年间,水星的这一轨道还将变得更扁,使其有1%的机会和太阳或者金星发生撞击。更让人担忧的是,和外侧的巨行星引力场一起,水星这样混乱的轨道运动将有可能打乱内太阳系其他行星的运行轨道,甚至导致水星,金星或火星的轨道发生变动,并最终和地球发生相撞。

凌日现象
 
水星凌日
当水星走到太阳和地球之间时,我们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。
 
水星凌日,它发生的原理与日食相似。由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上,而是有一个7度的倾角。因此,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。地球每年5月8日前后经过水星轨道的降交点,每年11月10日前后又经过水星轨道的升交点。所以,水星凌日只能发生在这两个日期的前后。
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。

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