太阳系的神奇信使墨丘利——水星（1）

紫影

作者介绍
赖迪辉
天津城建大学经管学院副教授，硕士生导师。天津市天文学会理事，中国城市经济学会大城市委员会副秘书长。
太阳系是以太阳为中心，和所有受到太阳的引力约束天体的集合体。包括八大行星（由离太阳从近到远的顺序：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）、以及至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体。八大行星就像太阳母亲的孩子一样，围绕太阳运行。其实本人小的时候学到的天文知识都说“太阳系有九大行星”，一切都在2006年发生变化。2006年，国际天文联合会订立了行星的新定义：第一，有足够的质量使本身的形状成为球体；第二，有能力清空邻近轨道的小天体；第三，围绕太阳进行公转。根据新的行星的定义，冥王星不符合定义二，即它的质量不是足够大；而且它也不符合定义一，因为冥王星轨道与海王星的轨道交叉，如果把冥王星当成行星的话，那么质量更大的海王星就不能是行星了。所以冥王星就不能算行星了，而降格为矮行星。在前面的介绍中我们已经欣赏过太阳黑子的壮观伟大，也已经知道这些世界排列的次序，现在让我们从和太阳最接近的一个行星开始，来了解太阳系的神奇吧。

图1 太阳系示意图
了解水星
第一颗是水星，在19世纪，水星轨道内有没有其他的行星还是一个意见纷纭、不能解决的问题，可是今天，它的地位已经是无可争辩的了。科学史上这个有趣的篇章，值得我们来叙述一下。在19世纪的时候，法国天文学家勒威耶（Urbain Le Verrier）想要把大行星相互的摄动计算进去，作出它们运动的数字表。这是一个异常繁重的工作，因为要这样做，就必须把两个世纪的观测全部加以整理。勒威耶奋斗终生直至1877年去世。他的工作刚一开始，便有一个意料不到的困难阻碍了他：好像只用摄动的理论并不能严格地表示出对水星的观测。要使观测和计算完全相合，他便须使水星轨道上的近日点在每100年内在理论值之外前进40余秒。

图1 太阳系示意图
发现水星
为了不破坏牛顿的定律而又能解决这个疑难的问题，勒威耶作了种种假设，其中最可称道的一个，是假设在水星轨道之内还有一颗没有发现的行星，导致水星运动产生差异。1845年，他为解释天王星运行上的类似的差异，认为是它轨道外另外一颗行星的摄引所造成的，于是定出这颗星在天空中的位置。这颗假想的行星果真于1846年被人发现，这一惊人的成就，使勒威耶在天文学上永垂不朽。勒威耶请求天文工作者注意观察太阳。他又在天文台的档案里和天文刊物中去找寻资料，于是寻得在1802年至1862年间有6个与累卡尔博的观察类似的观测。勒威耶认为这是最可靠的材料，于是利用它们算出一个水星内的行星的轨道，并且他预先把这颗行星命名为火神星。火神星过日面的时间计算出应在1877年3月22日。那一天，所有的望远镜都对准太阳的圆轮，可是并没有行星出现在那上面。以后，人们还利用日全食的暂时黑暗的机会，用目视和照相的方法在太阳的周围去探寻。这种探寻丝毫没有结果，所以今天已经被人们放弃。所谓火神星，并不存在。

第一颗大行星
既然寻找不出一颗或者几颗造成水星的摄动的行星，有人就再假设这是因为太阳周围有一圈宇宙尘埃的缘故。有名的数学家亨利·庞加莱（Jules Henri Poincaré），就曾经这样主张过。可是，这圈尘埃如果存在，便会散射日光，在黄昏和黎明的时候，因为它的散射光比黄道光亮得多，便会被我们看见，而且这一圈物质也会使彗星过近日点的时候受到显著的摄动。
于是，天体力学便无法解释水星近日点的运动。直到1915年爱因斯坦建立了引力的相对理论，这问题才得到解决。他证明，牛顿的定律对于太阳系最远的区域也得到很高的近似数值，但是对于最近的区域，引力效应便不简单地遵循牛顿定律。因此，在计算的结果上须加入一些修正，主要就在于轨道近日点的长期移动。我们可用已知量的函数去计算这个修正数，这些已知量中有一个便是光的速度。这样算出的结果，对于水星的近日点来说，100年前进42″.91，比用牛顿的理论所算出的结果要大得多。实际观测的结果是42″.84，和理论的结果真是吻合得使人满意。于是，观测和过去的理论不吻合的原因既然已经查明，所谓火神星便失掉存在的理由了。万一有一天发现一颗水星轨道内的行星，如果这颗行星的质量不是小得像陨星一样，便会使天文家再度陷于疑难。总之，从离太阳的距离计算，水星应该算是第一颗大行星。

另リ問

别美了，水星进动是太阳磁场与水星磁场的共同作用下产生，别以为两者天体间的磁力没有力的效果，