水星是太陽系中最小的行星,也是距離太陽最近的行星,對于我們地球人來講,想要拍攝到水星并不容易,因為在絕大多數時間里,它都“隱藏”在強烈的陽光之下,只有在黎明和黃昏的時候,我們才可以直接拍攝到這顆行星的身影。
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↑這是天文學家拍攝到的水星,從中可以看到,水星本身呈現為一個明亮的星體,而在它的“身后”,還有一條巨大的尾巴露了出來,根據天文學家的估算,這條尾巴長達240萬公里左右,其規模可以說是非常巨大了。
這條尾巴是怎么回事呢?一個重要的原因就是,水星正在慢慢地蒸發。從整體上來講,水星的蒸發有兩種途徑,其中的一種就是我們都很熟悉的受熱蒸發。
作為距離太陽最近的行星,水星與太陽的平均距離大概只有日地距離的三分之一,如此近的距離,使得水星表面受到的太陽輻射遠超地球,以至于其向陽面的溫度可以高達428℃,而這樣的高溫,就足以使得水星表面的一部分物質受熱蒸發。
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另一種途徑,則被稱為“沖擊蒸發”,而其“罪魁禍首”,其實就是“太陽風”。
正如我們所知,太陽在發光發熱的同時,也會源源不斷地向四周釋放出大量的高速帶電粒子流,這就被稱為“太陽風”。
實際上,太陽系中所有的行星都會受到太陽風的影響,我們地球也不例外,只不過由于地球有一個強大的全球性磁場,它能有效地抵御“太陽風”的侵襲。
距離太陽越近,“太陽風”就越強勁,在水星的位置上,“太陽風”的速度可以高達每秒800公里(太陽活動期間還會更高)。
盡管水星也有一個全球性磁場,但它的磁場實在太弱了(大概只有地球的1%),根本就無法有效抵御如此強大的“太陽風”。
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在這樣的情況下,“太陽風”就會時不時地穿透水星的磁場,進而使得水星表面遭到高能帶電粒子的密集沖擊,其結果就是,水星表面物質的部分原子或分子會被直接“撞”出來,而這個過程就被稱為“沖擊蒸發”。
在水星自身的引力作用下,上述兩種途徑蒸發出來的物質都不會立刻散逸到太空里去,而是會在水星表面形成一個“大氣層”。
之所以給這個“大氣層”加個引號,其實是因為它實在太稀薄了,其平均氣壓僅有地球表面大氣壓的大約1千萬億分之一,如果身處水星表面,你根本感覺不到它的存在。
然而水星的引力太小,無法有效束縛住這個“大氣層”,因此在“太陽風”的作用下,其中的物質會被源源不斷地“吹”走。
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一方面,水星表面的物質不斷地蒸發形成“大氣層”,另一方面,“太陽風”又在不斷地將這個“大氣層”中的物質“吹”走,如此一來,就在水星背離太陽的方向上形成了一條稀薄的物質流。
這條物質流主要由氫、氦、氧、鈉、鈣、鉀等元素構成,在太陽輻射的作用下,這些原子會進入“激發態”,它們的電子會吸收能量,躍遷到更高的能級。
但處于這種狀態的原子是不穩定的,它們很快又會退出“激發態”,這也被稱為“退激”,在此過程中,它們的電子會躍遷到更低的能級,并以光子的形式釋放出能量。
不同元素的原子,其“退激”時釋放出的光子波段都不一樣,由于在這條物質流中,鈉元素所占的比例最高,而其退激時釋放出的光子波段,主要集中在589納米附近的黃橙色可見光區域,所以我們就可以看到,在水星的“身后”,露出了一條發著黃橙色光芒的巨大尾巴。
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值得一提的是,根據天文學家的估算,平均每一年,水星蒸發的物質只有大約1噸,而作為對比,水星的質量約為3.3萬億億噸(3.3 x 10^20噸 )。
因此可以說,雖然水星在慢慢地蒸發,但其物質流失速度其實是非常非常小的,我們完全不必擔心水星會在未來蒸發殆盡。
畢竟在大約50億年后,太陽就將演化成一顆體積龐大的紅巨星,到那個時候,地球都很可能會被其吞噬,就更不用說距離太陽還要近得多的水星了……
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