“双十一”看水星凌日

赵君鹏

2019年11月11日，许多天文学家的注意力被太阳脸上的一个小黑痣所吸引，这个黑痣在太阳表面自东向西缓缓移动，时间长达5.5个小时。它不是别的，正是离太阳最近的行星——水星。这是一种少见的天文现象，叫作“水星凌日”。那么，这种现象是怎么形成的呢？

“水星凌日”是一种日食现象，平均每13年才发生一次。为什么呢？因为水星公转轨道和地球公转轨道不在一个平面上，它们有一个7度的倾斜角。水星轨道和地球轨道面有两个交点，一个是升交点，另一个是降交点。每年5月8日前后，地球、降交点、太阳位于一条直线，每年11月10日前后，地球、升交点、太阳位于一条直线，如果此时水星正好运行到其中的一个交点，就会发生“水星凌日”。也就是说，只有当地球、水星和太阳处于同一个平面，并且水星运行到太阳和地球之间时，我们在地球上才会看到“水星凌日”。因为水星和地球距离太过遥远，并且相对于太阳来说，水星的体积太小，所以“水星凌日”只能遮住极少的日光，在地球上用肉眼感觉不到阳光亮度的变化。虽然在地球上来看水星移动很慢，但实际上，它每小时运行了24.1万千米。

1629年，德国天文学家开普勒预言1631年11月7日将会发生“水星凌日”的天文现象，这是人类第一次注意到这种自然奇观。从开普勒时代至今，这种天文现象总计发生了52次。科学家经过计算指出，不仅是现在，而且在今后的十几个世纪里，“水星凌日”只可能发生在5月和11月，并且以11月居多。

在太阳的八大行星中，水星离太阳最近，所以受到太阳的引力最大，公转轨道最扁，它在轨道上运行时近日点距太阳约4600万千米，是地球到太阳距离的30%;它的个头也最小，半径为2440千米，只有太阳半径的0.5%。水星围绕太阳公转一周仅需88天，但自转一周需要58.6天。或许是太阳产生的引力过大的缘故，水星没有卫星。

作为离太阳最近的行星，水星总是被耀眼的日光掩盖，再加上它的公转轨道位于地球公转轨道的内侧，并且两者轨道的倾斜角很小，所以每年只有短短几天的日出之前或日落之后，地球上的人们才可以用肉眼在东方的地平线上看到它。在地面上观测水星，几乎看不见它的细节，据说哥白尼临终前曾感叹，他一生都没有清楚地看到过水星。

为什么科学家对“水星凌日”如此感兴趣呢？一方面，因为科学家经常利用凌日现象来发现其他行星，恒星星光周期性地短暂变暗表明有行星绕其运动;另一方面，因为水星是一颗类地行星，结构和成分与地球相似，它分为核、幔、壳三层，核的主要成分是铁，幔的主要成分是硅酸盐，壳上有峡谷、山峰。也就是说，认识水星不仅有助于我们了解宇宙，还有助于我们认识地球。2014年，美国派往水星的探测器“信使号”发现水星的北极有冰。虽然水星上向阳的地方温度可达430℃，但是它的南极和北极是日光无法照射到的，温度低至-170℃，是完全有可能存在冰的。

从1976年开始，国际天文学联合会为水星上直径大于20千米的环形山命名，而且都是以文学艺术家的名字命名的。在已命名的310多座环形山中，有15个名字来自中国，比如李白、白居易、李清照、曹雪芹等。看到這些环形山的名字，大家是不是对水星又多了几分亲切感呢？