水星是太阳系中最小的行星,也是距离太阳最近的行星,对于我们地球人来讲,想要拍摄到水星并不容易,因为在绝大多数时间里,它都“隐藏”在强烈的阳光之下,只有在黎明和黄昏的时候,我们才可以直接拍摄到这颗行星的身影。
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↑这是天文学家拍摄到的水星,从中可以看到,水星本身呈现为一个明亮的星体,而在它的“身后”,还有一条巨大的尾巴露了出来,根据天文学家的估算,这条尾巴长达240万公里左右,其规模可以说是非常巨大了。
这条尾巴是怎么回事呢?一个重要的原因就是,水星正在慢慢地蒸发。从整体上来讲,水星的蒸发有两种途径,其中的一种就是我们都很熟悉的受热蒸发。
作为距离太阳最近的行星,水星与太阳的平均距离大概只有日地距离的三分之一,如此近的距离,使得水星表面受到的太阳辐射远超地球,以至于其向阳面的温度可以高达428℃,而这样的高温,就足以使得水星表面的一部分物质受热蒸发。
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另一种途径,则被称为“冲击蒸发”,而其“罪魁祸首”,其实就是“太阳风”。
正如我们所知,太阳在发光发热的同时,也会源源不断地向四周释放出大量的高速带电粒子流,这就被称为“太阳风”。
实际上,太阳系中所有的行星都会受到太阳风的影响,我们地球也不例外,只不过由于地球有一个强大的全球性磁场,它能有效地抵御“太阳风”的侵袭。
距离太阳越近,“太阳风”就越强劲,在水星的位置上,“太阳风”的速度可以高达每秒800公里(太阳活动期间还会更高)。
尽管水星也有一个全球性磁场,但它的磁场实在太弱了(大概只有地球的1%),根本就无法有效抵御如此强大的“太阳风”。
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在这样的情况下,“太阳风”就会时不时地穿透水星的磁场,进而使得水星表面遭到高能带电粒子的密集冲击,其结果就是,水星表面物质的部分原子或分子会被直接“撞”出来,而这个过程就被称为“冲击蒸发”。
在水星自身的引力作用下,上述两种途径蒸发出来的物质都不会立刻散逸到太空里去,而是会在水星表面形成一个“大气层”。
之所以给这个“大气层”加个引号,其实是因为它实在太稀薄了,其平均气压仅有地球表面大气压的大约1千万亿分之一,如果身处水星表面,你根本感觉不到它的存在。
然而水星的引力太小,无法有效束缚住这个“大气层”,因此在“太阳风”的作用下,其中的物质会被源源不断地“吹”走。
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一方面,水星表面的物质不断地蒸发形成“大气层”,另一方面,“太阳风”又在不断地将这个“大气层”中的物质“吹”走,如此一来,就在水星背离太阳的方向上形成了一条稀薄的物质流。
这条物质流主要由氢、氦、氧、钠、钙、钾等元素构成,在太阳辐射的作用下,这些原子会进入“激发态”,它们的电子会吸收能量,跃迁到更高的能级。
但处于这种状态的原子是不稳定的,它们很快又会退出“激发态”,这也被称为“退激”,在此过程中,它们的电子会跃迁到更低的能级,并以光子的形式释放出能量。
不同元素的原子,其“退激”时释放出的光子波段都不一样,由于在这条物质流中,钠元素所占的比例最高,而其退激时释放出的光子波段,主要集中在589纳米附近的黄橙色可见光区域,所以我们就可以看到,在水星的“身后”,露出了一条发着黄橙色光芒的巨大尾巴。
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值得一提的是,根据天文学家的估算,平均每一年,水星蒸发的物质只有大约1吨,而作为对比,水星的质量约为3.3万亿亿吨(3.3 x 10^20吨 )。
因此可以说,虽然水星在慢慢地蒸发,但其物质流失速度其实是非常非常小的,我们完全不必担心水星会在未来蒸发殆尽。
毕竟在大约50亿年后,太阳就将演化成一颗体积庞大的红巨星,到那个时候,地球都很可能会被其吞噬,就更不用说距离太阳还要近得多的水星了……
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