水星是離太陽最近的一顆行星嗎?這個問題已經提出多年了。早在1859年法國天文學家勒維耶發現水星近日點進行值偏高,比根據牛頓定律算出來的理論值要快,大約每世紀要快38″。當時就引起天文學家們的猜測,這偏高的值會不會是由於一個比水星更靠近太陽的行星引力所引起的呢?於是在天文學界掀起了一個搜尋水內行星的熱潮,甚至有人聲稱發現了這顆行星,並給它起名為“火神星”。後來雖經過多年的努力搜索,卻誰也沒有看到過這顆“火神星”。而且理論計算也解決了這個偏高值的問題,看來根本就不存在什麼水內行星。盡管如此人們仍不放棄對它的搜索。
水星近日點進動是一個很有趣的天文現象,對它的研究也很有意義。
水星近日點進動主要是由於各大行星作用在水星上的萬有引力引起的。但是在經過仔細地計算了各大行星的攝動以後,還剩下一些進動找不到影響的原因。這個多出來的進動值很小,據紐康的測定每一百年隻有約43″。別看這個近動值很小,但是正是由於它的存在向牛頓定律提出了巨大的疑問。人們找不到水內行星,隻好設想各種因素的影響以解釋這多餘的進動,但是一直沒有得到比較滿意的解答。直到愛因斯坦創立了廣義相對論以後才成功地給出了答案。根據廣義相對論的理論計算,行星在繞太陽1周以後,它在軌道上的近日點將向前進動。
對於水星的近日點進動所計算的值與用牛頓萬有引力定律所計算的值每世紀相差43″03,這個差值與觀測到的情況十分接近。廣義相對論不但解決了水星近日點進去之謎,而且反過來水星近日點的進動成為天文學家對廣義相對論的最有力的驗證之一。當然影響水星近日點進動的因素還很多,任何一個微小的因素,比如太陽的扁率都對它有直接影響,因此進一步深入研究這個課題仍然是十分必要的。
水星近日點進動示意圖
飛向水星
水星是離太陽最近的1顆行星。在18世紀末,人們發現水星的圓麵上,有形狀不規則的暗斑點。到19世紀末,對水星進行了更仔細的觀測,其中最值得注意的是,意大利的天文學家斯基帕雷利(1835~1910年)對水星的觀測和研究。他根據1881~1889年對水星的觀測,繪出了水星圖。後來的觀測者,又陸續繪了不,少的水星圖。1942年,法國的李約在法國的日中峰天文台,用望遠鏡描繪了水星的素描圖。
20世紀30年代,人們想用照相的方法取得成功的水星照片。1931年,天文學家凱尼塞在法國弗拉馬利翁天文台拍成了水星表麵的照片,是拍攝的水星圓麵上帶有黑斑的第一批照片。以後,隨著望遠鏡口徑的加大,及放大的倍數的加大,法國的日中峰天文台,在1942~1944年成功的拍攝了大量水星照片。多耳伏斯根據這些水星照片,繪製了第一張照相水星圖。
天文學家們經過長時間對水星的觀測和研究,探明了水星運行的軌道、大小、質量、公轉和自轉的周期。隨著空間技術的發展,美國在1973年11月3日,向水星發射了“水手10號”行星際探測器。這是人類向水星發射的第一個探測器。它長途跋涉行將近5個月,航程達4億千米,終於在1974年3月四日到達水星上空,在距水星背陽麵756千米外飛過水星後,便進入圍繞太陽的軌道。在“水手10號”第一次成功地通過水星後,它運行的周期被準確地調整到175938日,水星的公轉周期為87969日。所以當水星繞太陽運行2。圈後,探測器又回到原來的位置與水星相會。於是,探測器便每隔176天飛過水星上空一次。1974年9月21日,探測器第二次從水星上空飛過。1975年3月16日,又第三次從水星上空飛過。這個“水手10號”行星際探測器,還發回大量清晰的水星電視照片和數據,為科學家們研究和繪製水星圖,提供了寶貴資料。在探測器第三次從水星上空飛過後的3月24日,它與地麵失去聯係。以後“水手10號”雖仍然每隔176天飛過水星上空一次,但再也不能為人們提供任何水星上的消息了。它默默無聞地成為繞太陽運行的人造行星。