水星概况
从地球上望去，水星出现在天空上的太阳附近，经常被掩盖在太阳的光辉之中，因此即使在有利条件下，人们也只有在夕阳余晖中或黎明时才能见到它的身影。正因为人们很难与水星见面，所以对它的了解一直不多，就连它的自转周期，也是直到1965年才确定的。
水星只在大距的时候才能为肉眼所看见，因为那时它和太阳的角距离最大。持续好几个晚上，我们可以看见它在下落前像1等星那样发光；或者，它在黎明前上升处发光，这需要看是东大距或者西大距而定。它离开太阳从来不会超过28°，所以它在太阳前后出没从来不会超过2小时；即使它在大距的日子，夜色相当黑暗，可以用肉眼看见它的时候，它也总是在地平线的附近。只要地平线上稍微有点薄雾，水星就不会被人看见。哥白尼在波兰的弗劳恩堡就从来没有看见过水星。
今天的社会生活已经不受太阳升落的支配了，许多人在夜半还在活动。很少有读者愿意在黎明里去找水星，比较多的人在黄昏里才去作这样的观察。为了有效地做这一工作，他们应当在天文年历里寻找水星在东大距的确切日期，这日期应在2月至6月里，最好是在5月1日前后。观测者应当在天气晴朗的时候和天空明朗的地方进行观察。观察者应当在夕阳光辉照耀的西天上搜寻，如果预备一幅小的星图，他便不难在许多比较暗的星星里辨认出特别明亮的水星。这是水星快要下落的时候，像太阳或者月亮快近地平线的情形一样，它的颜色逐渐由黄而变为红。如果有一位观测者在早上日出以前去做这个工作，他便该选择西大距的时候，这日期在8月至12月里，最好是在10月20日前后。
由此可见，因为水星急速地运动，好像在和我们玩捉迷藏的游戏。它刚刚出现，又很快隐藏，在落日的光辉里闪耀一下它的光芒，然后又迅速融合在阳光里，过几天又出现在破晓的东方天空，有时是昏星，有时又是晨星。古人还以为它是两颗不同的星星呢!古埃及人把它们叫做塞特和何露斯，古希腊人把它们当作阿波罗和墨丘利两尊大神来崇奉。在夕阳光辉里首先发现水星的，是深信天命的古埃及牧羊人。以后，证明了它们实际是一颗星，于是古埃及的天文学家认为水星是环绕太阳而不是环绕地球运行的行星。我们说过，托勒密在他所主张的地心说里，为了要把水星的运行依附在太阳的运行之内，不得不有很大的牵强附会。总之，他从来没有把水星的运动计算得满意。今天我们知道其中的原因，这是由于水星的轨道十分椭长，和正圆有显著差异。
水星距太阳五千八百万千米，是太阳系中和太阳最近的行星。水星没有卫星，它的体积在太阳系中列倒数第二位，仅比冥王星大。因为水星与太阳非常接近，所以它的白昼地表温度可高达四百二十七摄氏度，而到晚上又骤降至零下一百七十三摄氏度。
水星的公转周期约为八十八个地球日，自转周期约为五十九个地球日。这样一来使得水星的一昼夜长达一百七十六个地球日。所以一进入夜晚，水星表面将连续几周处于黑暗中。这也是造成水星表面昼夜温度差巨大的原因之一。由于水星表面温度太高，它不可能像它的两个近邻金星和地球那样保留一层浓密大气，因此无论是白天还是夜晚，水星的天空都是漆黑的。在水星漆黑的天空中可以看到明亮的金星和地球。水星极其稀薄的大气主要是由从太阳风中俘获的气体组成的，其密度只有地球大气的12%。主要成分为氦(42%)、气化钠(42%)和氧(15％)等。水星表面的岩石吸收了大量的阳光，反射率只有8%，所以水星是太阳系中最暗的行星之一。
水星被太阳照着的半球很热，黑夜的那边很冷，因此空气发生强烈的对流，形成强风。又因水星上的引力小，表面上的灰尘应该容易被风卷起，造成障幕。这样的障幕斯基帕雷利首先猜测过，后经安东尼亚迪加以描绘。但是，如以今天所拍得的照片去加以比较，却没有发现这样的现象，可见这种灰尘障幕即使有也是极为罕见的。
水星上没有像地球上那样的四季，但是因太阳的视直径的变化(图2-15)，它所接收的日光在一个公转周期里有很大的变化，这种情况造成了一种特殊的季节现象。当水星在轨道上近日点的时候，日轮表现的直径是1°44′，太阳倾注在水星表面上的光和热，是在同样情况下倾注在地球上的11倍。可是，当水星在远日点的时候，日轮的直径只有1°8′，它从太阳所接收的辐射只是地球所接收的辐射的4.5倍，这仍然算是很多的。有时我们抱怨日光过于强烈，假使在7月里有四五个太阳一齐照在我们的头上，我们更会怎样地抱怨呀!
水星的表面与月球极其相似，上面布满了深浅不一的陨石坑。这表明水星也遭受过陨石接连不断的轰击。但水星表面也有广阔的平原，这表明水星在形成初期可能是液态的，后来逐渐冷却凝固成了一个岩石星球。曾经有一些大型的陨石险些把水星打碎，使从裂开的地壳涌出的熔岩在水星表面到处流淌。水星表面还纵横交错地分布着一些非常长的悬崖峭壁，最高的可达三千多米。水星有一个主要由铁和镍构成的核，水星幔和壳的主要成分则是硅酸盐。
水星上没有液态的水，但1991年在其北极地区观测到一个亮斑。据推测，这个亮斑可能是由于贮存在水星表面或地下的冰反射了阳光造成的。尽管水星表面温度极高，但在其北极的一些陨坑内终年不见阳光，温度常年底于-161摄氏度。这足以使来自水星内部或宇宙空间的水分以冰的形态保存下来。
水星近日点进动
在19世纪的时候，法国天文学家勒威耶想把大行星相互的摄动计算进去，做出它们运动的数字表。这是一个异常繁重的工作，因为要这样做，就必须把两个世纪的观测全部加以整理。这工作使勒威耶不断地努力，一直到1877年他死去的时候。他的工作刚一开始，便有一个意料不到的困难阻碍了他：只用摄动的理论并不能严格地表示出对水星的观测。为了使观测和计算完全相合，他便须使水星轨道上的近日点在每100年内在理论值的基础上改变一些。
为了不破坏牛顿的定律而又能解决这个疑难的问题，勒威耶作了种种假设，其中最可称道的一个是假设在水星轨道之内还有一颗没有发现的行星，它施摄动于水星上从而形成了这个差异。1845年，他为解释天王星运行上的类似的差异，认为是它轨道外另外一颗行星的摄动所造成的，于是定出这颗星在天空中的位置。这颗假想的行星果真于1846年被人发现，这一惊人的成就，使勒威耶在天文学上永垂不朽。勒威耶在水星的未能解释的摄动上，也想作同样的努力，并且相信会得到再度的胜利。
1859年，一位天文爱好者、乡村医生累卡尔博在日面上看见一颗很圆的黑点，他认为这就是一颗行星的圆轮。于是勒威耶请求天文工作者注意观察太阳。他又在天文台的档案里和天文刊物中去找寻资料，于是寻得在1802年至1862年间有6个与累卡尔博的观察类似的观测。勒威耶认为这是最可靠的材料，于是利用它们算出一个水星内的行星的轨道，并且他预先把这颗行星命名为火神星。火神星过日面的时间计算出应在1877年3月22日。那一天，所有的望远镜都对准太阳的圆轮，可是并没有行星出现在那上面。以后，人们还利用日全食的暂时黑暗的机会，用目视和照相的方法在太阳的周围去探寻。这种探寻丝毫没有结果，所以今天已经被人们放弃。所谓火神星，并不存在。
（根据古木雕图)既然寻找不出一颗或者几颗造成水星的摄动的行星，有人就再假设这是由于太阳周围有一圈宇宙尘埃的缘故。有名的数学家亨利·庞加莱，就曾经这样主张过。可是，这圈尘埃如果存在，便会散射日光，在黄昏和黎明的时候，因为它的散射光比黄道光亮得多，便会被我们看见，而且这一圈物质也会使彗星过近日点的时候受到显著的摄动。于是，天体力学便无法解释水星近日点的运动。直到1915年爱因斯坦建立了引力的相对理论，这问题才得到解决。他证明，牛顿的定律对于太阳系最远的区域也得到很高的近似数值，但是对于最近的区域，引力效应便不简单地遵循牛顿定律。因此，在计算的结果上须加入一些修正，主要就在于轨道近日点的长期移动。我们可用已知量的函数去计算这个修正数，这些已知量中有一个便是光的速度。这样算出的结果，对于水星的近日点来说，100年前进42.91″，比用牛顿的理论所算出的结果要大得多。实际观测的结果是42.84″，和理论的结果真是吻合得使人满意。于是，观测和过去的理论不吻合的原因既然已经查明，所谓火神星便失掉存在的理由了。所以，就凭为了天文学和物理学的进展做出的巨大贡献，水星也会被人永远铭记!
