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標題: 水星與地球平均距離最近﹐為什麼卻是最難抵達的行星﹖ [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 3 天前 標題: 水星與地球平均距離最近﹐為什麼卻是最難抵達的行星﹖

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　　如果被問起﹐太陽系中哪顆行星與地球的平均距離最近﹐相信很多人給出的答案都是金星﹐然而實際上﹐金星只是其公轉軌道與地球的距離最近﹐而行星之間的平均距離與地球最近的﹐其實是水星。需要知道的是﹐儘管太陽系中各大行星都在圍繞著太陽公轉﹐但它們的公轉卻不是同步的﹐這樣的情況就會造成行星間的距離並不會是一個固定的值﹐隨著時間的流逝﹐行星間的距離也在有規律地不斷變化。
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　　根據已知的觀測數據﹐金星與地球的實際距離在大約0.275至1.725個天文單位之間變化﹐其變化週期約583.92個地球日﹐而由於水星與太陽更近﹐其公轉速度也更快﹐因此水星與地球之間的實際距離的變化範圍就要小得多﹐大約為0.613至1.387個天文單位﹐其變化週期則只有大約115.93個地球日。
　　在這種情況下﹐雖然金星與地球的最近距離比水星更近﹐但在金星與地球之間距離變化的一個完整週期之中﹐它們真正靠近的時間並不多﹐而在大部分時間裡﹐它們之間的實際距離反而比地球和水星的實際距離更大﹐也正因為如此﹐水星就成了與地球平均距離最近的行星。有意思的是﹐在太陽系中的各大行星中﹐儘管水星與地球平均距離最近﹐但它卻被認為是最難抵達的行星﹐為什麼會這樣呢﹖
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　　眾所周知﹐太陽佔據了太陽系絕大多數的質量﹐其強大的引力主宰了整個太陽系。作為距離太陽最近的行星﹐水星與太陽的平均距離只有大約0.38個天文單位﹐遠小於地球與太陽的平均距離(1個天文單位)﹐這就意味著﹐當我們嘗試向水星發射探測器時﹐探測器將越來越接近太陽。如此一來﹐從地球飛向水星的探測器就會在太陽引力的作用下不斷加速﹐速度越來越快﹐也越來越難以控制﹐稍不小心﹐探測器就會脫離預定軌道﹐導致任務失敗。
　　另一方面來講﹐水星是太陽系中質量最小的行星﹐其質量只相當於地球質量的大約5.53%﹐所以水星的引力場其實是很弱的﹐而這就進一步增加了任務的難度。因為當探測器試圖進入到圍繞水星的軌道時﹐它必須非常接近水星表面才可能被水星的引力捕獲﹐進而穩定地圍繞水星運行﹐而與此同時﹐太陽的引力還會帶來持續的干擾﹐進而讓探測器會受到雙種力量的「拉扯」﹐一方是太陽強大的引力﹔另一方是水星弱小的引力。所以在此過程中﹐只要稍有偏差﹐探測器就可能因無法進入穩定軌道而與水星「擦肩而過」﹐或者因為距離水星地表太近而失控墜毀﹐甚至還可能直接墜入太陽。
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　　除此之外﹐水星又是太陽系中公轉速度最快的行星﹐其公轉速度大約為每秒48公里(相比之下﹐地球的公轉速度大約為每秒30公里)﹐所以如何在如此高速的情況下穩定地進入圍繞水星的軌道﹐也是一個很大的挑戰。正是因為這些原因才使得水星被認為是太陽系中最難抵達的行星﹐實際上﹐迄今為止﹐只有一個探測器成功地抵達了水星﹐它就是「信使號」(MESSENGER)水星探測器。
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　　「信使號」於2004年8月3日發射升空﹐在此之後﹐它沿著一個複雜的軌道「小心翼翼」地向水星接近(如上圖所示)﹐期間多次借用了地球和水星的「引力彈弓」為自己減速以及修正方向﹐最終於2011年03月18日成功進入圍繞水星的軌道﹐整個過程耗時6年多﹐飛了大約79億公里(約52.81個天文單位)。

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