水星云拍拍

茫茫宇宙，明星無數。天空中點點繁星，在幾十光年，幾百光年之外，在它該出現(xiàn)的位置上，閃爍著自己獨特的光芒。那么這點點繁星中，距離地球最近的是哪一顆呢？這個問題，從古至今，一直困擾著人們。當然，我們不考慮那陰晴圓缺的月亮，它實在是太特殊了，或者我們換個問法：“距離地球最近的行星是哪一顆呢？”

古人們經過仔細觀察，發(fā)現(xiàn)在背景天空中不斷運動著的星星有五顆，因為他們的位置在背景天空中不斷變化，所以將其命名為行星，其中最明亮的是每天清晨或傍晚，在低空中常見到的金星，會想當然的以為它是距離地球最近的星星，后來托勒密創(chuàng)立地心說時，仔細觀測每顆行星的運行周期，發(fā)現(xiàn)水星的最短，于是他斷言水星是離地球最近的。

當然古人的猜測只是一種不嚴密的認識，在日心說被確立之后，當望遠鏡被發(fā)明，天王星，海王星被發(fā)現(xiàn)后，我們對自己的宇宙又有了新的認識。地理課本前幾頁上，相信一定印著一幅太陽系模型的示意圖，一直線排列著水金地火木土天海幾顆行星，或許早一些的書上外側還有一顆小小的冥王星。這樣，或許離地球最近的行星就被鎖定到了金星與火星之間，我們在看一看半徑，金星是0.72個天文單位，地球是1個天文單位，火星是1.55個天文單位，這樣稍微做一下小學的加減法，很快就會發(fā)現(xiàn)金星是距離地球最近的行星，但是這個說法，真的對嗎？

在各類或真或假的科普文章中，總能看到諸如“金星是離我們最近的行星，為何科學家對火星情有獨鐘”此類標題比比皆是?；蛟S許多人已經默認了這個說法。但是天文學也有它嚴謹的一面，是不能純憑主觀據理臆斷的。

再審視一下自己的地理課本，還有許多奇怪的現(xiàn)象：比如地圖上的航海線，為什么是一段圓弧，不是一條直線呢？其實大家忽略的，恰恰是一個小孩子都知道的事實：地球是圓的。最短航線必定是連接地球兩點間的劣弧，投影在平面上也必定是一段圓弧。再比如，地球巖石圈表面離地心最近和最遠的地方呢？可不要理所當然認為是馬里亞納海溝和珠穆朗瑪峰，實際上人們又忽略的一個事實，那就是地球也不是一個完全標準的球體，赤道略鼓，兩極略扁。事實上，離地心最近的地方是北極點附近北冰洋的底部，離地心最遠的地方是南美洲赤道附近的欽博拉索山。地理可不是真空中的球形雞，很多事情是通過對現(xiàn)實世界的探索一步一步完善的。那么仔細想一想，難道地理課本上的圖示就是真實的太陽系嗎？不，肯定不是，每個行星可不是一隊等待購票的人，會乖乖待在自己的位置不動。實際上，每個行星都在以一個近圓形的軌道繞著太陽運動。有時，金星與太陽運行到地球的同一側，這時毋庸置疑金星是離地球最近的行星，當金星運行到與地球相反的一側時，處在地球附近的火星可能就成為了離地球最近的行星，還有時，當火星和金星都位于地球的另一側時，小小的水星反而成為了距地球最近的行星。事實上，由于水星那離太陽很近的軌道，使得它距地球既不會太近，又不會太遠。（如圖1-3）

所以，如果從狹義的角度去理解，這個問題根本沒有一個確切的標準答案，可能今天是金星，明天就變成了火星，但是如果換一個角度，在上萬年的時間尺度上，誰“最可能是”離地球最近的行星呢？

我們可以考慮這樣一個問題，地球的半徑是1個天文單位，假設另一顆行星的軌道半徑是R個天文單位（為了計算簡潔我們先按圓形軌道處理，真實情況后面會講），如果對高等數學知識有一定了解的話，我們可以用一些平面幾何知識（余弦定理），加上微積分知識計算某顆行星到地球的平均距離，它等于1/2π乘以（積分（√R2-2Rcosθ 1）對θ從0到2π），我們雖然不能求出這個積分的準確結果，但是利用一些軟件不難驗證這是一個關于R的單調增函數（如圖6），換句話說，也就是地球到一顆其它行星的平均距離，是隨著另一顆行星軌道半徑的遞增而遞增的，所以從平均距離的角度來說，水星反而是離地球最近的行星。

至于實際上，如果按行星的實際軌道模擬（下面有模擬結果），給出了實際上的平均距離，與某行星距地球最近時間的所占比例，我們可以清晰看到，水星金星火星與地球的平均距離逐漸增加，而從時間的角度講，水星有近半數的時間都是離地球最近的行星，金星約有三成，兒火星約兩成。結果是不是有點出乎大家的意料呢？事實上，不僅是對于地球，對于金星，火星，乃至大塊頭的木星土星天王星海王星，水星都是距離最近的行星！對了，還有冥王星，那一顆慘遭除名的矮行星，結論仍然是正確的。

打個比方，如果你是地球，金星和火星可能是你兩個遠方關系很好的朋友，一年也沒有幾次能見得到面，但是一見面就能暢談很久，總感覺有說不完的話，恨不得三五天也不想行至遠方；而水星就是你隔壁的鄰居，雖然每天都住的離你近在咫尺，但是又能有多少時間真正的一起交流呢，恐怕只有春節(jié)拜年那幾天，或是湊巧在出門時，在樓道里寒暄幾句罷了。城市里的人們，最有這個發(fā)言權，每個人都生活在自己的圈子里，互不干擾，試想未認全同班同學的人，或許沒有幾個？但是未認全{云拍拍}自己同樓棟的鄰居的呢？想必多的很吧。那科學家又未嘗不是這樣的人呢？我們已經向火星發(fā)射了多枚探測器，了解到火星的基本地貌，有人制作了“火星儀”，還誕生了一門科學叫做“火星地理學”，但是水星呢？自從上世紀水手10號掠過水星，數十年來，再也沒有科學家提起了探索水（云拍拍）星的興趣。甚至由于水手10號只能對著水星的一部分表面拍攝，直到現(xiàn)在，我們竟沒有了解到水星的全貌，“水星儀”等更是縹緲的幻想罷了。

談到這里，不得不佩服古希臘人的智慧，水星的名稱墨丘利，原意就是“信使”，如同這新時代飛速發(fā)展的快遞行業(yè)，他進過每個人的家門，但是卻沒有誰對他提起了絲毫的注意。甚至由于離太陽過近，只能勉強在曙暮光里窺見身影，更使人們少了幾分興趣。但是水星就在那里，默默做著太陽系每顆行星的鄰居。

還要多遠才能進入你的心

還要多久才能和你接近

咫尺遠近卻無法靠近的那個人

要怎么探尋 要多么幸運

才敢讓你發(fā)覺你并不孤寂

當我還可以再跟你飛行

環(huán)游是無趣 至少可以

陪著你

大家在遙望夜空時，要是看到這顆小小的水星，一定不要忘記這是我們最近的鄰居