2015年5月
文/黃小石
中華文明早就發現,空中有5顆不尋常的星,稱為「五星」,不像其他恆星,沒有固定的相對位置,而是在5宮28宿中遊走,是太陽系中較近地球的5個行星。二千多年前(西漢初年)寫成的《淮南子.天文訓》,即記載著「五星」:水、火、金、木、土;說到水星,則「北方水也,其帝顓頊,其佐玄冥……」。
◎水星無水
然而,我們對水星的認識極其有限,再加上它是太陽系中最內側的行星,離太陽不遠,比地球離太陽近62%(地球比水星離太陽遠3倍),從地球上看水星,距太陽最大「距角」只有28度,所以大部分時間水星都被太陽光吞沒,不易看見。直到1973年,美國太空總署發射「水手10號」水星探測器,我們才一睹其真面目。
若顧名思義,水星似乎應當有不少水才是,不然!其實,水星是鐵製的,像是個大鐵球,上面蓋著一層土石,故水星的平均密度很高,約5.43g/cc(比水密度高5.43倍),在所有行星中僅次於地球(5.54g/cc)。事實上,地球是因比水星重18倍,重力壓縮相對大得多,平均密度才比水星略高。
我們知道,一般岩石的比重只有2-3,科學家不難算出半徑約2,400公里的水星,裏面卻有個半徑約1,800公里的以鐵為主的核心。冥王星被除名後,8大行星中,水星是最小的行星,半徑只有地球的38%,比地球的衛星月亮大不了多少,所以多數科學家都以為,水星早已冷卻,內部鐵核亦應早已凝固,但卻意外發現,水星還有個不是很弱的磁場,意味著水星的鐵心尚未完全硬化。2007年,美國國家天文台報道證實,水星的確有個部分融化的核心,但卻沒人真的知道為何會如此,也許出於太陽重力的搓揉罷。
水星距太陽近,所以繞太陽公轉的速度很快,不然就會被太陽的重力吸進去,故西方人稱之為墨克利(Mercury)──羅馬神話中的諸神使者。它繞太陽一周只需88地球天,但自轉很慢(也是受太陽強大引力影響),轉一圈需58地球天。因它同時繞太陽而行,所以水星上的一天,為地球上的176天。若以公轉一周為一年,則人住在水星上,它的一天(從日出再到日出)剛好是兩年!水星公轉與其自轉速率相當,也造成一些意想不到的現象,最為奇特的乃是當水星靠近其「近日點」前4天(地球天)左右,太陽在天上先是從東往西行,後停止不動,再倒過來往東行;再過4天(地球天),又恢復從東往西的軌跡。這種太陽停止、倒行、一天(水星天)內兩次日出的奇觀,只有在水星才看得見。
◎牛頓預測
水星不但距太陽近,且「一天」漫長得出奇,故對著太陽那面就被烤得炎熱無比;水星上又沒有大氣(若從前曾有過氣層,也早被「太陽風」吹走了),其表面溫度完全得不到調節,使向陽面溫度高達攝氏423度,背光面溫度則低至攝氏零下173度,這光暗兩面的600度溫差,也稱得上是僅有的。水星表面溫度雖不及金星高,卻也足以把鉛融化。
天文學家很早已知水星呈橢圓形軌跡,不全然遵照牛頓的萬有引力定律。從地球觀察水星橢圓軌跡的「遠日點」,並不是靜止不動的,而是每年移動56秒(幾乎是1度的角度)。牛頓力學把其他行星的軌跡考慮進去之後,發現這「遠日點」每年只應移動55.57秒,於是這0.43秒的小小差距,帶來了科學界大大的爭論。
牛頓的預測非常準確,所以有些科學家猜想:在水星內側更靠近太陽的地方,一定還有一顆行星干擾了水星的軌跡,只因其離太陽太近而無法看到。事實上,曾有科學家根據天王星軌跡的小誤差,預言在它外側必有一個新行星,且預告了新行星的位置。後來,天文學家經仔細觀察,真在其所預告的位置找到一顆新行星──水王星。無怪乎他如此有把握地說:在水星內側,還有一個小行星。
科學家爭論許久未果,直到愛因斯坦的廣義相對論問世,認為太陽重力場強大,造成太陽附近空間扭曲,以致水星遠日點非常態移動。經過精密計算之後,發現與觀測值完全符合,因此成為支持愛因斯坦理論的一大證據。人從思考及理性中導出的理論和數據公式,居然與所觀測到的宇宙現象如此相符,實在是件不可思議的事。或許,真是上帝按著祂的形像造人的時候,把祂的原則(Logos)放在人的思想體系中,教人能夠認識宇宙。
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