天文相關知識

水星是太陽系九大行星之一，按離太陽由近及遠的次序排列為第一顆。

水星在太陽系中是第二小的行星，比月球大1/3，它同時也是最靠近太陽的行星。 水星目視星等範圍從 0.4 到 5.5；水星太接近太陽，常常被猛烈的陽光淹沒，所以望遠鏡很少能夠仔細觀察它。水星沒有自然衛星。唯一靠近過水星的衛星是美國探測器水手10號，在1974年—1975年探索水星時，只拍攝到大約45%的錶面(見右圖)。水星是太陽系中運動最快的行星。

水星的英文名字Mercury來自羅馬神墨丘利。符號是上面一個圓形下面一個交叉的短垂線和一個半圓形(Unicode: ☿). 是墨丘利所拿魔杖的形狀。在第5世紀，水星實際上被認爲成二個不同的行星，這是因爲它時常交替地出現在太陽的兩側。當它出現在傍晚時，它被叫做墨丘利；但是當它出現在早晨時，爲了紀念太陽神阿波羅，它被稱爲阿波羅。畢達哥拉斯後來指出他們實際上是相同的一顆行星。中國古代則稱水星爲「辰星」。

水星錶面平均溫度約452K，變化範圍從90到700K，是溫差最大的行星；可以比較一下地球，地球上的度溫變化只有11K。(這裏只是太陽輻射能量，不考慮「季節」，「天氣」) 水星的錶面的日照比地球強 8.9 倍，總共輻照度有 9126.6W/m2。

令人驚訝地，在1992年所進行的雷達觀察顯示，水星的北極有冰。一般相信，這些冰存在於陽光永無法照射到的環形山底部，由於彗星的撞擊和/或行星內部的氣體冒出錶面而積累的。


水星的環形山很類似月球。水星錶面最顯著的的特證(只包括已經被拍攝過的部分)之一是一個直徑達到1350km的衝擊性環形山：卡路里盆地，是水星上溫度最高的地區。水星地形被標記為多起伏的，原因是幾十億年前水星的核心冷卻收縮引起的外殼起皺。大多數的水星錶面包括二個不同的年齡層；比較年輕的比較平，或許是因為溶岩浸入了較早地形的結果。除此之外,水星有「顯著性」的「周期性膨脹」。

水星的錶面很像月球，滿佈著環形山、大平原、盆地、輻射紋和斷崖。1976年，國際天文學聯合會開始為水星上的環形山命名。

水星的地形特徵列於下：

環形山——請參閱水星環形山列表
反照率特徵 (標識出不同區域的反射情況)
大山脈——請參閱水星大山脈列表
山脈
大平原——請參閱水星平原列表
斷崖——請參閱水星斷崖列表
大峽谷——請參閱水星峽谷列表


這個行星有一個相對大的(即使是與地球相比)的鐵質核；水星由大約 70% 的金屬和 30% 的矽酸鹽組成，以致密度較高。平均密度是 5430kg/m3；略微地小於地球密度，卻比金星大。地球高密度產生的原因是地球的質量壓縮了地球的體積。水星的質量只有地球的 5.5%——鐵核佔據了 42% 的行星容積(地核只占 17% )，核的周圍是 600km 厚的行星幔。水星的總重量約為30 000億億tonnes。


水星的運行軌道是偏心的，半徑從 46M 到 70M 變化。圍繞太陽的緩慢歲差不能完全地被牛頓經典力學所解釋，以致於在一段時間內很多人用設想的另外一個更靠近太陽的行星(有時被稱為火神星)來解釋這個混亂。這稱為「水星近日點進動」。無論如何，愛因斯坦的廣義相對論後來提供了一種可以消除這個小誤差的解釋。



1889年義大利天文學家夏帕里利經過多年觀測認為水星自轉時間和公轉時間都是88天。直到1965年，美國天文學家才測量出了水星自轉的精確周期58.646天。

在一些時候，在水星的錶面上的一些地方，在同一個水星日里，當一個觀測者(在太陽升起時)時觀測，可以看見太陽先上升，然後倒退最後落下，然後再一次的上升。這是因為大約四天的近日點周期，水星軌道速度完全地等於它的自轉速度，以致於太陽的視運動停止，在近日點時，水星的軌道速度超過自轉速度；因此，太陽看起來會逆行性運動，在近日點後的四天, 太陽恢復正常的視運動。

直到1965年使用雷達觀測後，觀察數據否決了水星對太陽是潮汐固定的的想法：自轉使得所有時間里水星保持相同的一面對著太陽。水星軌速振諧為3:2 ,這就是說自轉三次的時間是圍繞太陽公轉兩次的時間；水星的軌道離心使這個諧振持穩。最初天文學家認為它有被固定的潮汐是因為水星處於最好的觀測位置，它總是在 3:2 諧振中的相同時刻，展現出相同的一面，就如同它完全地被固定住一樣。水星的自轉比地球緩慢 59 倍。

因為水星的 3:2 的軌速比率， 一個恆星日 (自轉的周期) 大約是58.7個地球日，一個太陽日(太陽穿越兩次子午線之間的時間)大約是176個地球日。

水星在很多方面都很像月球：表面佈滿撞擊坑洞且甚為古老，也沒有板塊運動；但另一方面，水星的平均密度 (5.43gm/cm3) 高出月球 (3.34gm/cm3) 甚多，它是九大行星中密度第二大的，僅次於地球。然而地球的高密度是由於其大質量的重力壓密效果所造成，若非如此則水星的密度將會比地球還高，這表示水星的高密度鐵質核心佔全星體的比例比地球的還大，說不定就是水星最主要的組成，這樣說來它會只有很薄的岩石外殼 (相當於地球的地殼加上地函)。據推估其鐵質核心半徑達1,800至1,900公里，而其岩石外殼只有500到600公里薄。此外，有一部分的鐵質核心可能是液態的。