为什么水星是世界上最小的行星星？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-12-16 17:02 标签： 世界上最小的行星

2022-07-22 19:52
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科普Room发布于：安徽省
大家都知道，太阳系中有八大行星，而水星是八大行星中离地球最近的行星，它的近日点只有4600万千米。
其实水星不止是八大行星中离地球最近的行星，也是其中最小的一颗行星，水星直径约为4880千米，其大小甚至还比不上一些卫星，如木卫三（木星的一颗岩石卫星）和土卫六（环绕土星运行的一颗卫星）等。
这个时候大家可能就会问了，根据万有引力定律，这么小、离太阳又近的水星为什么没有被太阳的引力给吸引过去并吞噬呢？
在解决这个问题之前，我们要先弄清楚为何太阳系中的八大行星都围绕着太阳公转。
约45亿年前，太阳系在那个时候还是一团巨大的、不断旋转的尘埃和气体云，这团尘埃和气体云由于自身重力的影响开始向内部坍缩，它变得越来越扁，形成了一个巨大的气体球，在这个气体球中，气体分子就像“报团取暖”一样挤在一起，导致气体球的温度和气压都越来越高。
在极端的高温和高压之下，氢气原子和氧气原子开始融合，就此促发了一场长达数十亿年的核反应，一颗幼年恒星就此形成，这就是我们的太阳。
随着太阳的不断长大，气体云持续坍缩，就在恒星周围形成了一个越来越扁、越来越大的圆盘。最终，这团云形成了一个围绕恒星旋转的扁平结构，名叫原行星盘。
在此之后的数千万年间，原行星盘中的尘埃颗粒一直在缓缓旋转，互相碰撞，从而形成了八大行星，如今的太阳系也就由此形成。
八大行星之所以能够飞离太阳，是因为在太阳爆炸时获得了离心力，当它们的离心力逐渐和太阳对它们的向心力（万有引力为行星围绕太阳的圆周运动提供向心力）相同时，它们便停止了飞离太阳，并在向心力即太阳引力的拖拽下开始围绕太阳进行稳定的公转。
这里有必要给大家科普一下，离心力是什么意思。其实离心力是一种虚拟的力，它是一种惯性的表现，实际上是不存在的。在惯性的参考系下（非旋转参考系）是没有离心力的存在的，但是在非惯性的参考系下（旋转参考系），需要引入这种离心力，使得牛顿的运动定律依然可以运用。
简单点说，就是物体在做圆周运动时，物体会受到一个指向圆心的力，也就是向心力，但是当向心力不足时，好像就有一股比向心力更大的力向着相反的方向运动，这也叫作离心现象，这股不存在的力就叫作离心力。
根据离心力的计算公式，我们可以得出来一个结论：当行星的公转速度越快时，其产生的离心力就越大，因为只有离心力够大才能够抵消太阳的引力，从而不被太阳吞噬。
事实也是如此，水星是八大行星中公转速度最快的行星，观测数据显示，水星的公转速度高达47.89公里/秒，是离太阳最远的海王星的公转速度的9倍左右。
那么现在也就很好解释为什么水星没有被太阳吞噬了，因为水星在高速公转下所产生的离心力和太阳对它的引力是平衡的，在运动过程中的总能量几乎保持不变，因此它可以稳定地围绕着太阳公转。
而水星之所以公转速度这么快，这也是因为在它当初飞离太阳的时候离太阳比较近，公转轨道的半径比较小，公转的速度就提高了，而且太阳的引力也有加速的作用。
所以水星会不会被太阳吞噬，和水星的质量大小并没有任何的关系，和水星与太阳之间的距离也没有太大的关系，就算是靠得再近一点，那么水星的公转速度也会随之加快，只要速度足够快，产生的离心力与太阳引力能够达到平衡，那么水星依旧不会被太阳吞噬。
当然了，这也不意味着水星可以无限地接近太阳，因为太阳还会产生巨大的潮汐力，如果非常之近，那么水星会被潮汐力撕成碎片。
不止是水星，另外的七大行星和宇宙间的天体都遵循着这种引力与离心力平衡的通用规律，哪怕是人造卫星，也是同样的道理。
人类从地面发射的人造卫星距离地球的距离算得上是很近了，但是这些人造卫星却不会掉到地球上，就是因为人造卫星绕地球旋转的速度达到了一定值。
美国国家航空航天局在2018年成功发射了帕克太阳探测器，不同于历史上的任何航天器，帕克太阳探测器将直接飞入太阳外部的日冕层，目前距离太阳2400千米左右，并预计在2024年继续向太阳靠近，距离太阳仅616万千米，这也将是人类首次如此近距离的探测太阳。
就算按照现在与太阳的距离来看，帕克探测器也已经比水星距离太阳近了差不多一半，而且它的质量更是不能与水星相比的。但是帕克探测器也没有被太阳吞噬，这同样是因为它离太阳越近，绕太阳的公转速度就越快，在这种动力的平衡下，探测器是不可能被太阳吞噬的。
那么这个时候大家可能会产生疑问，太阳系的这种行星与太阳之间的力量平衡会一直持续下去吗？
从目前来看是的，太空是一个真空的环境，水星的运动几乎可以说是毫无阻力，如果非说有阻力，那么可能是来自于其他天体的引力影响，会使得水星的公转速度变慢，但是这种影响几乎可以说是忽略不计，所以水星的离心力和太阳对它的引力还是基本上能保持一个平衡的。
这种状态大概还会维持50亿年左右，因为太阳的寿命在50亿年之后就到期了，在这么长的时间里，太阳内部的氢元素会慢慢地燃烧殆尽，当太阳没有了氢元素之后，届时就会转变成以氦元素为主的核聚变方式，太阳会变成一个红巨星，其产生的强大热量会向外膨胀，地球的温度也会升高几十度。
太阳作为太阳系的中心，它的寿命一旦结束，那么太阳系内的所有行星和天体都会被太阳系吞噬或者直接被抛出了太阳系，不论是水星，还是地球，还是别的都不例外。
不管怎么说，50亿年对我们来说还太遥不可及，或许在那之前科学家们已经找到了另外一个星球，人类集体都移民去那个星球上了也未可知。
而我们能够把握的就是当下，地球现在依旧是我们赖以生存的家园，现在做好对地球的保护才是最重要的事。
作者：乔木 校稿编辑：未央返回搜狐，查看更多
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本文参加百家号科学#了不起的天文航天# 系列征文网友提问：为什么水星没有被归类为矮行星？它比冥王星大不了多少啊。答：天体符合什么条件才能成为一颗“行星”？一些天文学家已经对国际天文学联合会所制定的标准进行了恰当地阐述。有很多人，包括许多行星科学家在内，反对国际天文学联合会的第三条标准，一颗真正的行星必须已经“清空其轨道附近的近邻天体”。 冥王星已被降级为“矮行星”，无数天文爱好者欲哭无泪。本人也一度对国际天文学联合会的部分定义持怀疑态度，但是随着时间的推移，也不得不承认其合理性。与其用“清除邻近天体”这样抽象的概念，还不如考虑一下用天体数量这样的术语。在太阳系中水星在其势力范围内没有类似天体，是唯一的存在。这一结论对于太阳系中其他一些主要天体也同样适用：每一个都是独一无二的。如果在同样轨道上放入另一个地球，整个太阳系将完全失稳。然而这一结论对小行星并不成立。谷神星是最大的小行星，还有十几颗至少其1/4大小的其他小行星，分布在差不多类似的轨道上。当天文学家发现谷神星的时候，最初认定它是一颗行星，然后发现其周围还有很多小行星，因而重新将其归类为一颗较大的小行星。这同样适用于冥王星的归类。当克莱德·汤博发现冥王星的时候，它是同类中唯一的一个，现在我们知道，还有很多类似却稍小的天体，运行在外太阳系的同一区域。大体上讲，冥王星是归属于整个已知天体群落中，也就是柯伊伯带天体中的一员。因此，就像谷神星，冥王星并不符合传统上对行星的定义。把冥王星称为矮行星，并不会随之减少人们对它的兴趣，或者降低其重要性。在某些方面，冥王星将变得更为重要，因为它是整个天体群落的原型，研究它将会揭示很多真相，让我们了解外太阳系在漫漫岁月中如何形成及演化。诚然，水星在体积和质量上远超冥王星，然而真正重要的是，水星是某一类中的唯一存在，而冥王星并不是。这样说吧：如果有成千上万的天体在比金星更靠近太阳的轨道上运行，而水星只是群落中最大的一个，我们还会认为它是一颗真正意义上的行星吗？大概不会所以称冥王星为矮行星，并不是个人对其有意见，只是尽力对一个词汇建立一些逻辑上的一致性，而这个词汇的起源远远早于任何人对太阳系真正结构的理解。一颗行星之所以为行星，必须满足三个条件：1.它必须是圆的。这一点毫无争议2.它必须绕恒星运转。还是没有争议第三条标准总是让人摸不着头脑。嗯，NEOs(近地天体)处于地球轨道上，冥王星偶尔却有规律地出现在海王星的轨道上。凭这一点能认为他们不是行星吗？冥王星绝对不是一颗行星，因为柯伊伯带是一个天体相对富集的“邻居”，是小行星，以及4/5个目前已经认可的矮行星的家园，在太阳系中并非小到可以忽略不计。同时，虽然水星相当小，但是也大到没有如此多的“邻居”另一个更加合理的原因也许是历史。不像冥王星，自古希腊以来就有水星的记载。由于临近地球，它在夜空中看起来足够明亮，能够被肉眼所看到。用非常简单的“技术”，它是在夜空中一直可以看到其移动的几个天体之一。太阳，月亮，火星，木星，金星，以及水星。作为太阳系中地心模型的“行星”，水星被认定是行星已经太过久远了。当冥王星，一个被归类为行星达到70年之久的天体，它的降级引起了巨大的骚乱。而改变一个已被归类2000年的天体，在天文家园中引起的不满恐怕会更大。国际天文学联合会大概也不想冒这个风险。太长不看版：柯伊伯带，让冥王星无法满足“清除临近天体”的条件， 而水星不是一个矮行星则可能是因为历史原因参考资料1.维基百科全书2.天文学名词3.forbes-阿牛如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

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