水星是太阳系八大行星里个头最小,距离太阳最近的成员。它跟太阳的平均距离不到5800万公里,只有地球到太阳距离的差不多三分之一。
在水星表面看太阳,太阳的大小是从地球上看到的三倍左右,周围整个天空都被太阳的热辐射烤得发亮,这么近的距离,搁谁看都觉得水星早晚得被太阳一口吞进去,可几十亿年过去,水星愣是好好转着圈,连轨道都没怎么离谱跑偏,这事儿到底咋回事。
很多人第一反应,水星肯定是跑得快,靠离心力甩着太阳引力不就完了。这话其实只说对了一半,水星确实跑得快,它绕太阳跑一圈只需要88个地球日,轨道上的平均线速度能达到每秒48公里,比地球快了快一倍,地球绕太阳才每秒三十公里。
就是这份速度,刚好能跟太阳的引力稳住平衡——引力往里头拉,离心力往外甩,两个力大小刚好对上,行星就能沿着稳定轨道一直转,这是天体力学最基础的二体平衡,牛顿早在三百多年前就把这个道理讲透了。
可平衡不是永恒的,太阳系里不光有太阳和水星,还有其他七大行星,这些大家伙的引力都会往水星身上招呼,为啥水星没被搅和得掉进太阳里。
天文学家其实很早就算过,木星是太阳系最大的行星,引力也最强,它对水星的轨道摄动影响最大。
长期模拟计算显示,水星轨道的偏心率会被木星慢慢扯得越来越大,最坏的结果就是几十亿年之后,水星要么掉进太阳被吞噬,要么跟金星撞在一起,可这事儿要发生也得等几十亿年之后,现在的水星还稳着呢。
而且就算有其他行星拉扯,目前水星轨道的变化幅度还在安全范围内,太阳的引力还没法一下子把它拉进去。
还有一个容易被忽略的点,就是太阳本身的质量变化,其实对水星轨道也有影响。
太阳从诞生开始,就一直在通过核聚变消耗自身质量,每秒钟大概要损失400多万吨的质量,质量变小引力就会跟着变小,引力变小之后,行星的轨道其实会慢慢往外飘,而不是往里面掉。
这个效应虽然微弱,积少成多四十多亿年下来,水星轨道其实比诞生的时候往外挪了不少,反而离太阳更远了一点,这也在一定程度上抵消了轨道往内收缩的趋势。
还有人说太阳风会不会把水星慢慢吹进去,其实太阳风对行星轨道的影响特别小,太阳风主要是把带电粒子往外吹,对大质量天体的轨道改变可以忽略不计,只有特别小的尘埃颗粒才会被太阳风压着往太阳方向掉。
水星这么大个头,质量有3.3×10^23千克,差不多是地球质量的二十分之一,太阳风这点推力根本推不动它。
而且水星还有自己的磁场,虽然磁场强度只有地球的百分之一左右,也能挡住一部分太阳风的带电粒子,不会让太阳风直接剥离水星的外层物质,就算水星没有大气层,表面物质损失的速度也慢得很,几十亿年下来也没损失多少质量,不会因为质量变小掉进太阳。
之前也有不少观测数据验证过,水手10号在上个世纪七十年代三次飞掠水星,后来的信使号也在水星轨道运行了好几年,最新的帕克太阳探测器更是一次次从水星附近飞过。
这些探测器测出来的水星轨道参数,跟理论计算的结果几乎完全对上,目前轨道的变化速率还在每年几厘米的级别,这点变化根本不会影响水星的稳定。
而且根据广义相对论的计算,太阳引力场造成的水星轨道近日点进动,早就被天文学家观测证实,这个进动也是稳定的,不会让水星轨道越来越歪直接掉进太阳。
水星能一直待在距离太阳这么近的位置不被吞噬,本质就是天体力学平衡的结果。从太阳系诞生那天起,水星就在现在的轨道附近慢慢演化,各种引力拉扯和质量变化都没能打破这个平衡。
只是未来随着太阳质量持续损失,木星引力持续影响,再过个几十亿年,水星确实有可能掉进太阳,可那时候连太阳本身都要变成红巨星,整个太阳系的格局都会变,那时候水星就算被吞噬,也是整个太阳系演化的必然结果,不是现在就能发生的事儿。
现在的水星,还是安安稳稳绕着太阳转,跟已经稳定运转了四十多亿年一样,一点没有要被吃掉的意思。

