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水星云拍拍

作者: xiaobai 来源: 时间: 2023-05-26 23:22:59 阅读: 次

水星云拍拍

茫茫宇宙,明星无数。天空中点点繁星,在几十光年,几百光年之外,在它该出现的位置上,闪烁着自己独特的光芒。那么这点点繁星中,距离地球最近的是哪一颗呢?这个问题,从古至今,一直困扰着人们。当然,我们不考虑那阴晴圆缺的月亮,它实在是太特殊了,或者我们换个问法:“距离地球最近的行星是哪一颗呢?”

古人们经过仔细观察,发现在背景天空中不断运动着的星星有五颗,因为他们的位置在背景天空中不断变化,所以将其命名为行星,其中最明亮的是每天清晨或傍晚,在低空中常见到的金星,会想当然的以为它是距离地球最近的星星,后来托勒密创立地心说时,仔细观测每颗行星的运行周期,发现水星的最短,于是他断言水星是离地球最近的。

当然古人的猜测只是一种不严密的认识,在日心说被确立之后,当望远镜被发明,天王星,海王星被发现后,我们对自己的宇宙又有了新的认识。地理课本前几页上,相信一定印着一幅太阳系模型的示意图,一直线排列着水金地火木土天海几颗行星,或许早一些的书上外侧还有一颗小小的冥王星。这样,或许离地球最近的行星就被锁定到了金星与火星之间,我们在看一看半径,金星是0.72个天文单位,地球是1个天文单位,火星是1.55个天文单位,这样稍微做一下小学的加减法,很快就会发现金星是距离地球最近的行星,但是这个说法,真的对吗?

在各类或真或假的科普文章中,总能看到诸如“金星是离我们最近的行星,为何科学家对火星情有独钟”此类标题比比皆是。或许许多人已经默认了这个说法。但是天文学也有它严谨的一面,是不能纯凭主观据理臆断的。

再审视一下自己的地理课本,还有许多奇怪的现象:比如地图上的航海线,为什么是一段圆弧,不是一条直线呢?其实大家忽略的,恰恰是一个小孩子知道的事实:地球是圆的。最短航线必定是连接地球两点间的劣弧,投影在平面上也必定是一段圆弧。再比如,地球岩石圈表面离地心最近和最远的地方呢?可不要理所当然认为是马里亚纳海沟和珠穆朗玛峰,实际上人们又忽略的一个事实,那就是地球也不是一个完全标准的球体,赤道略鼓,两极略扁。事实上,离地心最近的地方是北极点附近北冰洋的底部,离地心最远的地方是南美洲赤道附近的钦博拉索山。地理可不是真空中的球形鸡,很多事情是通过对现实世界的探索一步一步完善的。那么仔细想一想,难道地理课本上的图示就是真实的太阳系吗?不,肯定不是,每个行星可不是一队等待购票的人,会乖乖待在自己的位置不动。实际上,每个行星都在以一个近圆形的轨道绕着太阳运动。有时,金星与太阳运行到地球的同一侧,这时毋庸置疑金星是离地球最近的行星,当金星运行到与地球相反的一侧时,处在地球附近的火星可能就成为了离地球最近的行星,还有时,当火星和金星都位于地球的另一侧时,小小的水星反而成为了距地球最近的行星。事实上,由于水星那离太阳很近的轨道,使得它距地球既不会太近,又不会太远。(如图1-3)

所以,如果从狭义的角度去理解,这个问题根本没有一个确切的标准答案,可能今天是金星,明天就变成了火星,但是如果换一个角度,在上万年的时间尺度上,谁“最可能是”离地球最近的行星呢?

我们可以考虑这样一个问题,地球的半径是1个天文单位,假设另一颗行星的轨道半径是R个天文单位(为了计算简洁我们先按圆形轨道处理,真实情况后面会讲),如果对高等数学知识有一定了解的话,我们可以用一些平面几何知识(余弦定理),加上微积分知识计算某颗行星到地球的平均距离,它等于1/2π乘以(积分(√R2-2Rcosθ 1)对θ从0到2π),我们虽然不能求出这个积分的准确结果,但是利用一些软件不难验证这是一个关于R的单调增函数(如图6),换句话说,也就是地球到一颗其它行星的平均距离,是随着另一颗行星轨道半径的递增而递增的,所以从平均距离的角度来说,水星反而是离地球最近的行星。

至于实际上,如果按行星的实际轨道模拟(下面有模拟结果),给出了实际上的平均距离,与某行星距地球最近时间的所占比例,我们可以清晰看到,水星金星火星与地球的平均距离逐渐增加,而从时间的角度讲,水星有近半数的时间都是离地球最近的行星,金星约有三成,儿火星约两成。结果是不是有点出乎大家的意料呢?事实上,不仅是对于地球,对于金星,火星,乃至大块头的木星土星天王星海王星,水星都是距离最近的行星!对了,还有冥王星,那一颗惨遭除名的矮行星,结论仍然是正确的。

打个比方,如果你是地球,金星和火星可能是你两个远方关系很好的朋友,一年也没有几次能见得到面,但是一见面就能畅谈很久,总感觉有说不完的话,恨不得三五天也不想行至远方;而水星就是你隔壁的邻居,虽然每天都住的离你近在咫尺,但是又能有多少时间真正的一起交流呢,恐怕只有春节拜年那几天,或是凑巧在出门时,在楼道里寒暄几句罢了。城市里的人们,最有这个发言权,每个人都生活在自己的圈子里,互不干扰,试想未认全同班同学的人,或许没有几个?但是未认全{云拍拍}自己同楼栋的邻居的呢?想必多的很吧。那科学家又未尝不是这样的人呢?我们已经向火星发射了多枚探测器,了解到火星的基本地貌,有人制作了“火星仪”,还诞生了一门科学叫做“火星地理学”,但是水星呢?自从上世纪水手10号掠过水星,数十年来,再也没有科学家提起了探索水(云拍拍)星的兴趣。甚至由于水手10号只能对着水星的一部分表面拍摄,直到现在,我们竟没有了解到水星的全貌,“水星仪”等更是缥缈的幻想罢了。

谈到这里,不得不佩服古希腊人的智慧,水星的名称墨丘利,原意就是“信使”,如同这新时代飞速发展的快递行业,他进过每个人的家门,但是却没有谁对他提起了丝毫的注意。甚至由于离太阳过近,只能勉强在曙暮光里窥见身影,更使人们少了几分兴趣。但是水星就在那里,默默做着太阳系每颗行星的邻居。

还要多远才能进入你的心

还要多久才能和你接近

咫尺远近却无法靠近的那个人

要怎么探寻 要多么幸运

才敢让你发觉你并不孤寂

当我还可以再跟你飞行

环游是无趣 至少可以

陪着你

大家在遥望夜空时,要是看到这颗小小的水星,一定不要忘记这是我们最近的邻居

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