星體特性

內(nèi)部構(gòu)造

水星是太陽系內(nèi)與地球相似的4顆類地行星之一,，有著與地球一樣的巖石個(gè)體。它是太陽系中最小的行星,，在赤道的半徑是2,439.7公里,。水星甚至比一些巨大的天然衛(wèi)星，比如甘尼米德（木衛(wèi)三）和泰坦（土衛(wèi)六）還要小 ——雖然質(zhì)量較大,。水星由大約70%的金屬和30%的硅酸鹽材料組成,，水星的密度是5.427克/cm3，在太陽系中是第二高的,，僅次于地球的5.515克/cm3,。如果不考慮重力壓縮對物質(zhì)密度的影響，水星物質(zhì)的密度將是最高的——未經(jīng)重力壓縮的水星物質(zhì)密度是5.3克/cm3,，相較之下的地球物質(zhì)只有4.4克/cm3,。

從水星的密度可以推測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)資料。地球的高密度,，特別是核心的高密度是由重力壓縮所導(dǎo)致的,。水星是如此的小,，因此它的內(nèi)部不會(huì)被強(qiáng)力的擠壓。所以它要有如此高的密度,，它的核心必然很大且含有許多的鐵,。

地形地貌

美國發(fā)射的“水手10號(hào)”在1974年3月、9月和1975年3月探測了水星,，并向地面發(fā)回5000多張照片,，為我們了解水星提供了珍貴的信息。從照片上我們看出,，水星的外貌酷似月球,，有許多大小不一的環(huán)形山，還有輻射紋,、平原,、裂谷、盆地等地形,。

水星的表面很像月球,，滿布著環(huán)形山、大平原,、盆地,、輻射紋和斷崖。1976年,，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)開始為水星上的環(huán)形山命名,。

水星表面上有著星羅棋布的大大小小的環(huán)形山，既有高山,，也有平原,，還有令人膽寒的懸崖峭壁。據(jù)統(tǒng)計(jì),，水星上的環(huán)形山有上千個(gè),，這些環(huán)形山比月亮上的環(huán)形山的坡度平緩些。

水星上的環(huán)形山和月球上的環(huán)形山一樣,，也進(jìn)行了命名,。在國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)已命名的310多個(gè)環(huán)形山的名稱中，其中有15個(gè)環(huán)形山是以我們中華民族的人物的名字命名的,。有伯牙：傳說是春秋時(shí)代的音樂家,；蔡琰：東漢末女詩人；李白：唐代大詩人,；白居易：唐代大詩人：董源：五代十國南唐畫家,；李清照：南宋女詞人；姜夔：南宋音樂家；梁楷：南宋畫家,；關(guān)漢卿：元代戲曲家,；馬致遠(yuǎn)：元代戲曲家；趙孟頫：元代書畫家,；王蒙：元末畫家,；朱耷：清初畫家；曹沾（即曹雪芹）：清代文學(xué)家,；魯迅：中國現(xiàn)代文學(xué)家,。

水星表面平均溫度約452K，變化范圍從90-700K,，是溫差最大的行星。白天太陽光直射處溫度高達(dá)427℃,，夜晚太陽照不到時(shí),，溫度降低到-173℃?？梢员容^一下地球,，地球上

的度溫變化只有11K（這里只是太陽輻射能量，不考慮“季節(jié)”,，“天氣”）,。 水星的表面的日照比地球強(qiáng)8.9 倍，總共輻照度有9126.6W/㎡,。

令人驚訝地是,，在1992年所進(jìn)行的雷達(dá)觀察顯示，水星的北極有冰,。一般相信這些冰存在于陽光永無法照射到的環(huán)形山底部,，由于彗星的撞擊或行星內(nèi)部的氣體冒出表面而積累的。由于沒有大氣調(diào)節(jié),，這些地方的溫度一直維持在華氏零下280度（約合-173℃）左右,。

水星的表面表現(xiàn)出巨大的急斜面，有些達(dá)到幾百千米長,，三千米高,。有些橫處于環(huán)形山的外環(huán)處，而另一些急斜面的面貌表明他們是受壓縮而形成的,。據(jù)估計(jì),，水星表面收縮了大約0.1%（或在星球半徑上遞減了大約1千米）！

水星表面受到無數(shù)次的隕石撞擊,，到處坑洼,。當(dāng)水星受到巨大的撞擊后，就會(huì)有盆地形成，周圍則由山脈圍繞,。在盆地之外是撞擊噴出的物質(zhì),，以及平坦的熔巖洪流平原。此外,，水星在幾十億年的演變過程中,，表面還形成許多褶皺、山脊和裂縫,，彼此相互交錯(cuò),。

水星的環(huán)形山很類似月球。水星表面最顯著的的特征（只包括已經(jīng)被拍攝過的部分）之一是一個(gè)直徑達(dá)到1360km的沖擊性環(huán)形山：卡路里（Caloris）盆地,，是水星上溫度最高的地區(qū),。如同月球的盆地，Caloris盆地很有可能形成于太陽系早期的大碰撞中,，那次碰撞大概同時(shí)造成了星球另一面正對盆地處奇特的地形,。水星地形被標(biāo)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(shù)的水星表面包括二個(gè)不同的年齡層,；比較年輕的比較平，或許是因?yàn)槿軒r浸入了較早地形的結(jié)果,。除此之外,，水星有“顯著性”的“周期性膨脹”。

在地面上觀測水星,，幾乎看不到它的細(xì)節(jié),。1973年11月3日，美國發(fā)射了水手10號(hào)宇宙飛船,，對水星進(jìn)行飛近探測,。它是人類第一個(gè)“訪問”水星的宇宙飛船。在它與水星三次相會(huì)的過程中,，向地面發(fā)回了5000多張照片,，為我們了解水星提供了珍貴的信息。在最后一次,，它距水星表面僅372千米,，拍攝了非常清晰的水星電視圖像。

水星表面大大小小的環(huán)形山星羅棋布,，既有高山,，也有平原，還有令人膽寒的懸崖峭壁,。據(jù)統(tǒng)計(jì),，水星上的環(huán)形山有上千個(gè)，這些環(huán)形山比月亮上的環(huán)形山的坡度平緩些。

地質(zhì)構(gòu)造

水星是太陽系中密度第二高的行星,，僅次于地球,。據(jù)此，科學(xué)家們估計(jì)水星內(nèi)部必定存在一個(gè)超大的內(nèi)核,，其內(nèi)核質(zhì)量甚至可以占到其總質(zhì)量的2/3,，而相比之下，地球的內(nèi)核區(qū)質(zhì)量只占地球總質(zhì)量的1/3,。美國華盛頓卡內(nèi)基研究院地磁學(xué)系主任,，美國信使號(hào)水星探測器項(xiàng)目首席科學(xué)家西恩·所羅門（Sean Solomon）教授表示：科學(xué)界的觀點(diǎn)是認(rèn)為在太陽系早期的狂暴撞擊時(shí)代，水星曾遭遇嚴(yán)重撞擊,，導(dǎo)致其失去了密度較低的一部分外殼,，因此留下了密度相對較大的部分。而此次信使號(hào)探測器的任務(wù)中有一項(xiàng)便是通過對水星進(jìn)行全地表化學(xué)成分分析來檢驗(yàn)這個(gè)理論,。

水星含鐵的百分率超過任何其他已知的星系行星,。這里有數(shù)個(gè)的理論被提出來說明水星的高金屬性。

一個(gè)理論說本來水星有一個(gè)和普通球粒狀隕石相似的金屬—硅酸鹽比率,。那時(shí)它的質(zhì)量是我們觀測到質(zhì)量的大約2.25倍，但在早期太陽系的歷史中的某個(gè)時(shí)間,，一個(gè)星子/微星體撞掉了水星的1/6,。影響是水星的地殼和地幔失去了。類似的另外一個(gè)理論是一個(gè)用來解釋地球月亮的形成的,，參見巨物影響理論,。另一種說，水星可能在所謂太陽星云早期的造型階段,，在太陽爆發(fā)出它的能量之前已經(jīng)穩(wěn)定,。在這個(gè)理論中水星那時(shí)大約質(zhì)量是我們觀測到的兩倍；但因?yàn)樵阈鞘湛s,，水星的溫度到達(dá)了大約2500-3500K之間,；甚至高達(dá)10000K。許多的水星表面的巖石在這種溫度下蒸發(fā),，形成"巖石蒸汽",，隨后，"巖石蒸汽" 被星際風(fēng)暴帶走,。第三個(gè)理論,，類似第二個(gè)，認(rèn)為水星的外殼層是被太陽風(fēng)長期侵蝕掉了的,，

水星外貌如月,，內(nèi)部卻很像地球，也分為殼、幔,、核三層,。水星的半徑為2439公里，是地球半徑的38.2%,，18個(gè)水星合并起來才抵得上一個(gè)地球的大小,。質(zhì)量為3.33×102?克，為地球質(zhì)量的5.58%,，平均密度為 5.433克/cm3,，略低于地球的平均密度。在八大行星中,，除地球外,，水星的密度最大由此天文學(xué)家推測水星的外殼是由硅酸鹽構(gòu)成的，其中心有個(gè)比月球大得多的鐵質(zhì)內(nèi)核,。這個(gè)核球的主要成分是鐵,、鎳和硅酸鹽根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，水星應(yīng)含鐵兩萬億億噸,，按世界鋼的年產(chǎn)量（約8億噸）計(jì)算,，可以開采2400億年。

地殼厚度100-300km

結(jié)皮厚度600km

核心半徑約1800km

這個(gè)行星有一個(gè)相對大的（即使是與地球相比）的鐵質(zhì)核,；水星由大約70% 的金屬和30% 的硅酸鹽組成,，以致密度較高。平均密度是5430kg/m3,；略微地小于地球密度,，卻比金星大。地球高密度產(chǎn)生的原因是地球的質(zhì)量壓縮了地球的體積,。水星的質(zhì)量只有地球的5.5%——鐵核占據(jù)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30 000兆公噸。

平原

水星有兩種地質(zhì)顯著不同的平原,。在坑穴之間,，起伏平緩、多丘陵的平原,，是水星表面可見最古老的地區(qū),，早于猛烈的火山口地形。這些埋藏著隕石坑的平原似乎已湮滅許多較早的隕石坑,，并且缺乏直徑在30公里以下,，以及更小的隕石坑。還不清楚它們是起源于火山還是撞擊,，這些埋藏著隕石坑的平原大致是均勻的分布在整個(gè)行星的表面,。

平坦的平原是廣泛的平坦區(qū)域,，布滿了各種大大小小的凹陷，和月球的海非常的相似,。值得注意的是,，它們廣泛的環(huán)繞在卡洛里盆地的周圍。不同于月海,，水星平坦的平原和埋藏著隕石坑的古老平原有著相同的反照率,。盡管缺乏明確的火山特征，在地化的平臺(tái)和圓角,、分裂的形狀都強(qiáng)烈的支持這些平原起源于火山,。值得注意的是所有水星平坦平原的形成都比卡洛里盆地晚，比較在卡洛里噴發(fā)覆蓋物上可察覺的小隕石坑密度可見一斑卡洛里盆地的地板填滿了獨(dú)特的平原地質(zhì),，破碎的山脊和粗略的多邊形碎裂,。不清楚是撞擊誘導(dǎo)火山熔巖，還是撞擊造成大片的融化,。

行星表面一個(gè)不尋常的特征是眾多的壓縮皺褶或峭壁,，在平原表面交錯(cuò)著。隨著行星內(nèi)部的冷卻,，它可能會(huì)略為收縮,，并且表面開始變型，造成了這些特征,。凹陷也在其它地形,，像是坑穴和平滑的平原，頂部看見,，顯示這些皺褶是在如今才形成的。水星的表面也會(huì)被太陽扭曲 - 太陽對水星的潮汐力比月球?qū)Φ厍虻膹?qiáng)17倍 水星密度

水星是太陽系中密度第二高的行星,，僅次于地球,。據(jù)此，科學(xué)家們估計(jì)水星內(nèi)部必定存在一個(gè)超大的內(nèi)核,，其內(nèi)核質(zhì)量甚至可以占到其總質(zhì)量的2/3,，而相比之下，地球的內(nèi)核區(qū)質(zhì)量只占地球總質(zhì)量的1/3,。美國華盛頓卡內(nèi)基研究院地磁學(xué)系主任,，美國信使號(hào)水星探測器項(xiàng)目首席科學(xué)家西恩·所羅門（Sean Solomon）教授表示：目前科學(xué)界的觀點(diǎn)是認(rèn)為在太陽系早期的狂暴撞擊時(shí)代，水星曾遭遇嚴(yán)重撞擊,，導(dǎo)致其失去了密度較低的一部分外殼,，因此留下了密度相對較大的部分。而此次信使號(hào)探測器的任務(wù)中有一項(xiàng)便是通過對水星進(jìn)行全地表化學(xué)成分分析來檢驗(yàn)這個(gè)理論

星體磁場

在太陽系的八大行星中,，火星,、金星,、地球、木星,、土星都有磁場,，但只有水星是太陽系類地行星中除了地球之外唯一擁有顯著磁場的行星（不過盡管如此，它的磁場強(qiáng)度也僅有地球的1%不到）,。對于一顆行星來說,，磁場的有無絕非小事，就拿地球磁場來說,，它構(gòu)成了地球上生命的保護(hù)傘,，幫助抵擋有害的太陽射線和其它宇宙射線，從而造就了生命的樂園,。所羅門博士將地球磁場稱作“我們的輻射保護(hù)傘”,，如果沒有地球磁場，地球上的生命將很難出現(xiàn)和演化,。

研究人員相信水星的磁場產(chǎn)生機(jī)制和地球的相同,，那就是其外核部位導(dǎo)電熔漿的流動(dòng)形成的“電機(jī)”模式。此次信使號(hào)探測器將精確測量水星磁場的分布,，從而幫助科學(xué)家們檢驗(yàn)這一理論是否正確,。

1973年11月，第一個(gè)也是到目前為止唯一的水星探測器發(fā)射成功,，它的既定考察任務(wù)中,，有一項(xiàng)就是探測水星究竟有沒有磁場。它就是美國的“水手10號(hào)”探測器,。探測器曾經(jīng)3次從水星上空飛過,，那是在1974年的3月29日和9月21日，以及1975年3月16日,。

“水手10號(hào)”第一次飛越水星時(shí),，距水星只有720多公里。探測器上的照相機(jī)在拍攝布滿環(huán)形山的水星地貌的同時(shí)磁強(qiáng)計(jì)意外地探測到水星似乎存在一個(gè)很弱的磁場,，而且可能是跟地球磁場那樣有著兩個(gè)磁極的偶極磁場,。水星表面環(huán)形山和磁場的發(fā)現(xiàn)使科學(xué)家很感興趣，因?yàn)檫@些都是前所未知的,。但是,，磁場的存在必須得到進(jìn)一步的證實(shí)這就要等待到“水手10號(hào)”與水星的另一次接近。

由于水手10號(hào)僅拍攝到水星表面的37%,，所以人類對水星的了解還很少,。“水手10號(hào)”探測器的飛行軌道是這樣安排的：在到達(dá)水星區(qū)域時(shí),，它每176天繞太陽轉(zhuǎn)一圈,。我們知道,，水星每88天繞太陽一周，也就是說,，水星每繞太陽兩圈,，“水手10號(hào)”來到水星附近一次，飛越水星并進(jìn)行探測,。

“水手10號(hào)”第二次飛越水星時(shí),，距表面最近時(shí)在48000公里左右，對水星磁場沒有發(fā)現(xiàn)什么新的情況,。為了取得包括磁場在內(nèi)的更加精確的觀測資料,，科學(xué)家們對探測器的軌道作了校準(zhǔn)，使它第三次飛越水星時(shí),，離表面只有327公里,，而且更接近水星北極。觀測結(jié)果是十分令人鼓舞的：水星確實(shí)有一個(gè)偶極磁場,。從最初發(fā)現(xiàn)到完全證實(shí)剛好是一年時(shí)間,。

水星的偶極磁場與地球的很相像，極性也相同,，即水星磁場的南極在水星的北半球,，其北極在南半球。

水星表面有100多個(gè)具有放射條紋的坑穴還有大量斷崖,，有的長達(dá)數(shù)百千米,。水星的密度與地球接近，并有一全球性的磁場,。水星磁場的發(fā)現(xiàn),，表示水星內(nèi)部可能是一個(gè)高溫液態(tài)的金屬核。這個(gè)既重又大的鐵鎳內(nèi)核直徑超過水星直徑的1/3,，有整個(gè)月球那么大,。水星磁場強(qiáng)度只有地球的1%，磁力線的分布圖形簡直就是地球磁場按比例的縮影,。

大氣層

水星上有極稀薄的大氣,，大氣壓小于2×10百帕大氣中含有氦,、氫,、氧、碳,、氬,、氖、氙等元素,。由于大氣非常稀薄,，水星的表面白天和夜晚的溫度相差很大,，實(shí)際上水星大氣中的氣體分子與水星表面相撞的頻密程度比它們之間互相相撞要高。出于這些原因,，水星應(yīng)被視為是沒有大氣的,。

水星的大氣非常少，主要成份為氦（42%）,、鈉（氣體）（42%）和氧（15%）,，而且在白天氣溫非常高，平均地表溫度為179℃,，最高為427℃,，最低為零下173℃，因此水星上看來不可能存在水,；但1991年科學(xué)家在水星的北極發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不同尋常的亮點(diǎn),，造成這個(gè)亮點(diǎn)的可能是在地表或地下的冰。水星上真的有可能存在冰嗎,？由于水星的軌道比較特殊,，在它的北極，太陽始終只在地平線上徘徊,。在一些隕石坑內(nèi)部,，可能由于永遠(yuǎn)見不到陽光而使溫度降至零下161℃以下。這樣低的溫度就有可能凝固從行星內(nèi)部釋放出來的氣體,，或積存從太空來的冰,。

在太陽的強(qiáng)烈輻射轟擊下，水星大氣被向后壓縮延伸開去,，在背陽處形成一個(gè)“尾巴”,，就像一顆巨大的彗星。然而更詭異的一點(diǎn)是,，水星事實(shí)上還在不斷的損失其大氣氣體成分,。組成水星大氣的原子不斷的被遺失到太空之中，由于鉀或鈉原子在一個(gè)水星日（一個(gè)水星日——在其近日點(diǎn)一日時(shí)間的一半）上大約有3小時(shí)的平均 “壽命”,。

因此,，正如所羅門博士指出的那樣“你需要不斷的進(jìn)行補(bǔ)充方能維持大氣層的存在?！笨茖W(xué)家們認(rèn)為水星的補(bǔ)充方式是捕獲太陽輻射的粒子,，以及被微型隕石撞擊后濺起的塵埃顆粒。散失的大氣不斷地被一些機(jī)制所替換,，如被行星引力場俘獲的火山蒸汽以及兩極的冰冠的除氣作用,。水星之鐵

水星所含有的鐵的百分率超過任何其他已知的星系行星。這里有數(shù)個(gè)的理論被提出來說明水星的高金屬性,。

一個(gè)理論說本來水星有一個(gè)和普通球粒狀隕石相似的金屬—硅酸鹽比率,。那時(shí)它的質(zhì)量是目前質(zhì)量的大約2.25 倍,，但在早期太陽系的歷史中的某個(gè)時(shí)間，一個(gè)星子/微星體撞掉了水星的1/6,。影響是水星的地殼 和地幔 失去了,。類似的另外一個(gè)理論是一個(gè)用來解釋地球月亮的形成的，參見巨物影響理論,。另一種說,，水星可能在所謂太陽星云早期的造型階段，在太陽爆發(fā)出它的能量之前已經(jīng)穩(wěn)定,。在這個(gè)理論中水星那時(shí)大約質(zhì)量是目前的兩倍,；但因?yàn)樵阈鞘湛s，水星的溫度到達(dá)了大約2500K 到3500K 之間,；甚至高達(dá)10000K,。許多的水星表面的巖石在這種溫度下蒸發(fā)，形成"巖石蒸汽",，隨后,，"巖石蒸汽" 被星際風(fēng)暴帶走。第三個(gè)理論,，類似第二個(gè),，認(rèn)為水星的外殼層是被太陽風(fēng)長期侵蝕掉了的。

水星擁有太陽系8大行星中偏心率最大的軌道,，通俗的說,，就是它的軌道的橢圓是最“扁”的。而最新的計(jì)算機(jī)模擬顯示,，在未來數(shù)十億年間,，水星的這一軌道還將變得更扁，使其有1%的機(jī)會(huì)和太陽或者金星發(fā)生撞擊,。更讓人擔(dān)憂的是,，和外側(cè)的巨行星引力場一起，水星這樣混亂的軌道運(yùn)動(dòng)將有可能打亂內(nèi)太陽系其他行星的運(yùn)行軌道,，甚至導(dǎo)致水星,，金星或火星的軌道發(fā)生變動(dòng)，并最終和地球發(fā)生相撞,。

行星之最

在太陽系的八大行星中,，水星獲得了幾個(gè)"最" 的記錄：

離太陽距離最近

水星和太陽的平均距離為5790萬公里，約為日地距離的0.387倍（0.387天文單位）,，比其它太陽系的行星近,，到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)過比水星更近太陽的行星,。

軌道速度最快

因?yàn)榫嚯x最近,，所以受到太陽的引力也最大,，因此在它的軌道上比任何行星都跑得快，軌道速度為每秒48公里,，比地球的軌道速度快18公里,。這樣快的速度，只用15分鐘就能環(huán)繞地球一周,。

表面溫差最大

因?yàn)闆]有大氣的調(diào)節(jié),，距離太陽又非常近，所以在太陽的烘烤下,，向陽面的溫度最高時(shí)可達(dá)430℃,，但背陽面的夜間溫度可降到零下160℃，晝夜溫差近600℃,，奪得行星表面溫差最大的冠軍,，這真是一個(gè)處于火和冰之間的世界。

衛(wèi)星最少

太陽系中發(fā)現(xiàn)了越來越多的衛(wèi)星,，總數(shù)超過60個(gè),，但水星和金星是根本沒有衛(wèi)星的行星。

時(shí)間最快

水星年

地球每一年繞太陽公轉(zhuǎn)一圈,， 而"水星年"是太陽系中最短的年,，它繞太陽公轉(zhuǎn)一周只用88天，還不到地球上的3個(gè)月,。這都是因?yàn)樗菄@太陽高速飛奔的緣故,，難怪代表水星的標(biāo)記和符號(hào)是根據(jù)希臘神話，把它比作腳穿飛鞋手持魔杖的使者,。

水星日

在太陽系的行星中,，“水星年”時(shí)間最短，但水星"日"卻比別的行星更長,，水星公轉(zhuǎn)一周是88天（以地球日為單位）而水星自轉(zhuǎn)一周是58.646天（地球日）,，地球每自轉(zhuǎn)一周就是一晝夜，而水星自轉(zhuǎn)三周才是一晝夜,。水星上一晝夜的時(shí)間,，相當(dāng)于地球上的176天。與此同時(shí),，水星也正好公轉(zhuǎn)了兩周,。因此人們說水星上的一天等于兩年，地球人到了水星上多么不習(xí)慣,。

星體運(yùn)動(dòng)

水星離太陽的平均距離為5790萬公里,，繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的偏心率為0.206，故其軌道很扁。太陽系天體中,，除冥王星外,，要算水星的軌道最扁了。水星在軌道上的平均運(yùn)動(dòng)速度為48公里/秒,，是太陽系中運(yùn)動(dòng)速度最快的行星,，它繞太陽運(yùn)行一周只需要88天，除公轉(zhuǎn)之外,，水星本身也有自轉(zhuǎn),。過去認(rèn)為水星的自轉(zhuǎn)周期應(yīng)當(dāng)與公轉(zhuǎn)周期相等，都是88天,。1965年,，美國天文學(xué)家戈登、佩蒂吉爾和羅·戴斯用安裝在波多黎各阿雷西博天文臺(tái)的,、當(dāng)今世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡測定了水星的自轉(zhuǎn)周期,，結(jié)果并不是88天，而是58.646天,，正好是水星公轉(zhuǎn)周期的2/3,。水星軌道有每世紀(jì)快43″的反常進(jìn)動(dòng)。

由于水星在近日點(diǎn)時(shí)總以同一經(jīng)度朝著太陽,，在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)以相差90°的經(jīng)度朝著太陽,，所以水星隨著經(jīng)度不同而出現(xiàn)季節(jié)變化。

公轉(zhuǎn)

水星的運(yùn)行軌道是偏心的,，半徑從4600萬-7000萬公里變化,。圍繞太陽的緩慢歲差不能完全地被牛頓經(jīng)典力學(xué)所解釋，以致于在一段時(shí)間內(nèi)很多人用設(shè)想的另外一個(gè)更靠近太陽的行星（有時(shí)被稱為火神星）來解釋這個(gè)混亂,。這稱為“水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)”,。無論如何，愛因斯坦的廣義相對論后來提供了一種可以消除這個(gè)小誤差的解釋,。

自轉(zhuǎn)

1889年意大利天文學(xué)家夏帕里利經(jīng)過多年觀測認(rèn)為水星自轉(zhuǎn)時(shí)間和公轉(zhuǎn)時(shí)間都是88天,。直到1965年，美國天文學(xué)家才測量出了水星自轉(zhuǎn)的精確周期58.646天,。

在一些時(shí)候,，在水星的表面上的一些地方，在同一個(gè)水星日里,，當(dāng)一個(gè)觀測者（在太陽升起時(shí)）時(shí)觀測,，可以看見太陽先上升，然后倒退最后落下,，然后再一次的上升,。這是因?yàn)榇蠹s四天的近日點(diǎn)周期,，水星軌道速度完全地等于它的自轉(zhuǎn)速度，以致于太陽的視運(yùn)動(dòng)停止,，在近日點(diǎn)時(shí),，水星的軌道速度超過自轉(zhuǎn)速度；因此,，太陽看起來會(huì)逆行性運(yùn)動(dòng)，在近日點(diǎn)后的四天,，太陽恢復(fù)正常的視運(yùn)動(dòng),。

1965年使用雷達(dá)觀測后，觀察數(shù)據(jù)否決了水星對太陽是潮汐固定的的想法：自轉(zhuǎn)使得所有時(shí)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(zhuǎn)三次的時(shí)間是圍繞太陽公轉(zhuǎn)兩次的時(shí)間；水星的軌道離心使這個(gè)諧振持穩(wěn),。最初天文學(xué)家認(rèn)為它有被固定的潮汐是因?yàn)樗翘幱谧詈玫挠^測位置,，它總是在3:2諧振中的相同時(shí)刻，展現(xiàn)出相同的一面,，就如同它完全地被固定住一樣,。水星的自轉(zhuǎn)比地球緩慢59倍。

因?yàn)樗堑?:2 的軌速比率,，一個(gè)恒星日（自轉(zhuǎn)的周期）大約是58.7個(gè)地球日,，一個(gè)太陽日（太陽穿越兩次子午線之間的時(shí)間）大約是176個(gè)地球日。

軌道變動(dòng)

水星擁有太陽系8大行星中偏心率最大的軌道,，通俗的說,，就是它的軌道的橢圓是最“扁”的。而最新的計(jì)算機(jī)模擬顯示,，在未來數(shù)十億年間,，水星的這一軌道還將變得更扁，使其有1%的機(jī)會(huì)和太陽或者金星發(fā)生撞擊,。更讓人擔(dān)憂的是,，和外側(cè)的巨行星引力場一起，水星這樣混亂的軌道運(yùn)動(dòng)將有可能打亂內(nèi)太陽系其他行星的運(yùn)行軌道,，甚至導(dǎo)致水星,，金星或火星的軌道發(fā)生變動(dòng)，并最終和地球發(fā)生相撞,。

凌日現(xiàn)象

水星凌日

當(dāng)水星走到太陽和地球之間時(shí),，我們在太陽圓面上會(huì)看到一個(gè)小黑點(diǎn)穿過，這種現(xiàn)象稱為水星凌日,。其道理和日食類似,，不同的是水星比月亮離地球遠(yuǎn)，視直徑僅為太陽的190萬分之一。水星擋住太陽的面積太小了,，不足以使太陽亮度減弱,，所以，用肉眼是看不到水星凌日的,，只能通過望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行投影觀測,。水星凌日每100年平均發(fā)生13次。在20世紀(jì)末有一次凌日是在1999年11月16日5時(shí)42分,。

在人類歷史上,，第一次預(yù)告水星凌日是"行星運(yùn)動(dòng)三大定律"的發(fā)現(xiàn)者，德國天文學(xué)家開普勒（1571至1630年）,。他在1629年預(yù)言：1631年11月7 日將發(fā)生稀奇天象--水星凌日,。當(dāng)日，法國天文學(xué)家加桑迪在巴黎親眼目睹到有個(gè)小黑點(diǎn)（水星）在日面上由東向西徐徐移動(dòng),。從1631年至2003年,，共出現(xiàn)50次水星凌日。其中,，發(fā)生在11月的有35次,，發(fā)生在5月的僅有15次。每100年,，平均發(fā)生水星凌日13.4次,。

水星凌日的發(fā)生原理與日食極為相似，水星軌道與黃道面之間是存在傾角的,，這個(gè)傾角大約為7度,。這就造成了水星軌道與地球黃道面會(huì)有兩個(gè)交點(diǎn)。即為升交點(diǎn)和降交點(diǎn),。水星過升交點(diǎn)即為從地球黃道面下方向黃道面上方運(yùn)動(dòng),，降交點(diǎn)反之。只有水星和地球兩者的軌道處于同一個(gè)平面上,，而日水地三者又恰好排成一條直線時(shí),，才會(huì)發(fā)生水星凌日。如果水星在過升降交點(diǎn)附近的兩天恰好也發(fā)生了水星下合相位時(shí),，就有可能發(fā)生水星凌日天象,。

在目前及以后的十幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)，水星凌日只可能發(fā)生在五月或十一月,。發(fā)生在五月的為降交點(diǎn)水星凌日,，發(fā)生在十一月的為升交點(diǎn)水星凌日。而發(fā)生在五月的水星凌日更為稀罕,，水星距離地球也更近,。水星凌日發(fā)生的周期同樣遵循如日月食那樣的沙羅周期,。在同一組沙羅周期內(nèi)的水星凌日的發(fā)生周期為46年零1天又6.5小時(shí)左右。但是這個(gè)46年的周期中如果有12個(gè)閏年,。周期即為46年零6.5小時(shí)左右,。這里所說的時(shí)間差值是同一沙羅周期相鄰兩次水星凌日中凌甚的時(shí)間差值。因?yàn)橥簧沉_周期相鄰兩次水星凌日發(fā)生的時(shí)長是不同的,。

觀測歷史

古代觀星

中國

古代稱水星為“辰星”或“昏星”,。

晉書：天文中（七曜 雜星氣 史傳事驗(yàn)）

辰星曰北方冬水，智也,，聽也,。智虧聽失，逆冬令,，傷水氣,，罰見辰星,。辰星見,，則主刑，主廷尉,，主燕趙又為燕,、趙、代以北,；宰相之象,。亦為殺伐之氣，戰(zhàn)斗之象,。又曰,，軍于野，辰星為偏將之象,，無軍為刑事和陰陽應(yīng)效不效,，其時(shí)不和。出失其時(shí),，寒暑失其節(jié),，邦當(dāng)大饑。當(dāng)出不出,，是謂擊卒,，兵大起。在于房心間地動(dòng)亦曰辰星出入躁疾,，常主夷狄,。又曰，蠻夷之星也,，亦主刑法之得失,。色黃而小,，地大動(dòng)。光明與月相逮,，其國大水,。

最早觀測記錄

水星最早被閃族人在（公元前三千年）發(fā)現(xiàn)，他們叫它Ubu-idim-gud-ud,。最早的詳細(xì)記錄觀察數(shù)據(jù)的是巴比倫人他們叫它 gu-ad 或 gu-utu,。希臘人給它起了兩個(gè)古老的名字，當(dāng)它出現(xiàn)在早晨時(shí)叫阿波羅,，當(dāng)它出現(xiàn)在傍晚叫赫耳墨斯,，但是希臘天文學(xué)家知道這兩個(gè)名字表示的是同一個(gè)東西。希臘哲學(xué)家赫拉克利特甚至認(rèn)為水星和金星（維納斯星）是繞太陽公轉(zhuǎn)的而不是地球,。

地面觀測

水星的觀測因?yàn)樗^于接近太陽而變的非常復(fù)雜,，在地球可以觀測它的唯一時(shí)間是在日出或日落時(shí)。

水星最亮的時(shí)候,，目視星等達(dá)-1.9等,。由于水星和太陽之間的視角距離不大，使得水星經(jīng)常因距離太陽太近,，淹沒在耀眼的陽光之中而不得見,。即使在最宜于觀察的條件下，也只有在日落西山之后,，在西天低處的夕陽余暉中,，或是在日出之前，在東方地平線才能看到它,。

地面觀測時(shí)間

觀察水星的最佳時(shí)候是在日出之前約50分鐘,，或日落后50分鐘。當(dāng)我們朝最靠近太陽的行星——水星看的時(shí)候,，我們也就是朝太陽的方向看,。需要牢記的是不要直接看太陽。

若用望遠(yuǎn)鏡看水星,，則可以選擇水星在其軌道上處于太陽一側(cè)或另一側(cè)離太陽最遠(yuǎn)（大距）時(shí)并在日出前或日落后搜尋到它,。天文歷書會(huì)告訴你，這個(gè)所謂的“大距”究竟是在太陽的西邊（右邊）還是東邊（左邊）,。若是在西邊,，則可以在清晨觀測；若是在東邊,，則可以在黃昏觀測,。知道了日期，又知道了在太陽的哪一側(cè)搜尋,，還應(yīng)該盡可能挑一個(gè)地平線沒有東西阻隔的地點(diǎn),。搜尋水星要在離太陽升起或落下處大約一柞寬的位置,。你將會(huì)看到一個(gè)小小的發(fā)出淡紅色光的星星。

在其被太陽光淹沒之前,，你大概可以觀測它2個(gè)星期,。6個(gè)星期之后，它又會(huì)在相對的距角處重新出現(xiàn),。

哥白尼與水星觀測

說起五大行星的水星,，自古以來用肉眼觀測是最難的。據(jù)傳說,，大天文學(xué)家哥白尼臨終前曾嘆他一生沒有見過水星,。

其實(shí)水星用肉眼觀測并不是想象中那么難。要想觀測水星,，選擇其大距時(shí)固然重要,，而對于南北緯30，甚至20度以上的觀測者,，水星相對于太陽的赤緯極為重要,！

哥白尼為什么沒見過水星，最重要的客觀原因有兩個(gè)：第一,，近前后5000年,，北半球相對于南半球,，不適合觀測水星,，因?yàn)槊慨?dāng)水星大距處于其遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，北半球觀測者會(huì)發(fā)現(xiàn)水星的赤緯總是低于太陽赤緯,，即使水星離太陽距角接近最大的28度,，但水星幾乎還是和太陽同升同落.反之水星到了近日點(diǎn)時(shí)，北半球觀測者看到的水星卻比太陽赤緯高,。但近日點(diǎn)畢竟才18度的距角,，所以水星還是難以觀測.這種情況需要再過幾千年水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)90度后才能改觀。第二,，地理緯度越高,，內(nèi)行星越難見。緯度高的地區(qū),，太陽的晨昏朦影時(shí)間很長,，即日出前或者日落后很久，天空依然明亮,，所以不利于觀測水星,，即使北半球來說水星每逢高于太陽赤緯的大距，亮度至少比織女星亮,，但明亮的天空背景還是使水星不易觀測,。

在北半球如中國,，想要觀測水星，只要選對日期,，天氣良好的情況下還是很容易做到的.一年中觀測水星的最佳月份是3,4月,，和9,10月，即春秋分前后,。春秋分時(shí)黃道赤緯微分值最大,，（黃道赤緯變化最大），太陽和水星在黃道上相同距角時(shí),，距離的赤緯也比其他黃道區(qū)域大.當(dāng)水星赤緯大于太陽赤緯較多時(shí),，偏北的水星可以在太陽在地平線下很久而被觀測到。經(jīng)驗(yàn)是：春分時(shí)節(jié)在西方的雙魚,，白羊座找,，秋分時(shí)節(jié)在獅子，處女座找水星.水星相當(dāng)?shù)拿髁?，在淡藍(lán)色的黎明和黃昏低空中發(fā)出不閃爍的黃色光芒,。

通常通過雙筒望遠(yuǎn)鏡甚至直接用肉眼便可觀察到水星，但它總是十分靠近太陽,，在曙暮光中難以看到,。Mike Harvey的行星尋找圖表指出此時(shí)水星在天空中的位置（及其他行星的位置），再由“星光燦爛”這個(gè)天象程序作更多更細(xì)致的定制,。