Гидросфера меркурия


МеркурийМеркурий – самая маленькая и самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы. Древние римляне дали ему имя в честь бога торговли Меркурия, посланника других богов, носившего крылатые сандалии, за то, что планета быстрее других движется по небу.

Краткая характеристика

Из-за малых размеров и близости к Солнцу Меркурий неудобен для земных наблюдений, поэтому долгое время о нем было известно очень мало. Важный шаг в его изучении был сделан благодаря космическим аппаратам «Маринер-10» и «Мессенджер», с помощью которых были получены качественные снимки и подробная карта поверхности.

Меркурий относится к планетам земной группы и находится на среднем расстоянии около 58 млн. км от Солнца. При этом максимальное расстояние (в афелии) 70 млн. км, а минимальное (в перигелии) – 46 млн. км. Его радиус лишь немного больше, чем у Луны, – 2 439 км, а плотность почти такая же, как у Земли, – 5,42 г/см³. Высокая плотность означает, что в его состав входит значительная доля металлов. Масса планеты составляет 3,3·1023 кг, и около 80% от нее составляет ядро. Ускорение свободного падения в 2,6 раз меньше земного – 3,7 м/с². Стоит заметить, что форма Меркурия идеально шарообразная – он обладает нулевым полярным сжатием, то есть его экваториальный и полярный радиусы равны. Спутников у Меркурия нет.


Планета обращается вокруг Солнца за 88 суток, а период вращения вокруг своей оси относительно звезд (звездные сутки) составляет две трети от периода обращения – 58 дней. Это означает, что одни сутки на Меркурии длятся два его года, то есть 176 земных дней. Соизмеримость периодов, по-видимому, объясняется приливным воздействием Солнца, которое тормозило вращение Меркурия, изначально более быстрое, пока их значения не сравнялись.

Меркурий обладает самой вытянутой орбитой (ее эксцентриситет равен 0,205). Она значительно наклонена к плоскости земной орбиты (плоскости эклиптики) – угол между ними составляет 7 градусов. Скорость движения планеты по орбите составляет 48 км/с.

Температура на Меркурии определялась по его инфракрасному излучению. Она изменяется в обширном диапазоне от 100 К (-173 °C) на ночной стороне и полюсах до 700 К (430 °C) в полдень на экваторе. При этом суточные колебания температуры быстро уменьшаются с продвижением вглубь коры, то есть тепловая инерция грунта велика. Отсюда был сделан вывод, что грунт на поверхности Меркурия представляет собой, так называемый реголит – сильно раздробленную породу с низкой плотностью. Из реголита также состоят поверхностные слои Луны, Марса и его спутников – Фобоса и Деймоса.       

Образование планеты


Наиболее вероятным описанием происхождения Меркурия считается небулярная гипотеза, согласно которой планета в прошлом была спутником Венеры, а затем по какой-то причине вышла из-под воздействия ее гравитационного поля. По другой версии Меркурий сформировался одновременно со всеми объектами Солнечной системы во внутренней части протопланетного диска, откуда легкие элементы уже были отнесены солнечным ветром во внешние области.

По одной из версий происхождения очень тяжелого внутреннего ядра Меркурия – теории гигантского столкновения – масса планеты первоначально была в 2,25 раз больше нынешней. Однако после столкновения с небольшой протопланетой или похожим на планету объектом большая часть коры и верхнего слоя мантии рассеялась в космосе, а ядро стало составлять значительную часть от массы планеты. Такая же гипотеза используется и для объяснения происхождения Луны.

После завершения основного этапа формирования 4,6 млрд. лет назад Меркурий долгое время интенсивно обстреливался кометами и астероидами, потому его поверхность испещрена множеством кратеров. Бурная вулканическая активность на заре истории Меркурия привела к образованию лавовых равнин и «морей» внутри кратеров. По мере того, как планета постепенно остывала и сжималась, рождались другие детали рельефа: хребты, горы, холмы и уступы.

Внутреннее строениеMerkuriy_stroenie


Структура Меркурия в целом мало отличается от остальных планет земной группы: в центре находится массивное металлическое ядро радиусом около 1800 км, окруженное слоем мантии в 500 – 600 км, которая, в свою очередь, покрыта корой толщиной 100 – 300 км.

Ранее считалось, что ядро Меркурия твердое и составляет около 60% от всей его массы. Предполагали, что у такой маленькой планеты ядро может быть только твердым. Но наличие собственного магнитного поля у планеты, хоть и слабого, – веский аргумент в пользу версии об ее жидком ядре. Движение вещества внутри ядра вызывает эффект динамо, а также сильная вытянутость орбиты вызывает приливный эффект, поддерживающий ядро в жидком состоянии. Сейчас достоверно известно, что ядро Меркурия состоит из жидких железа и никеля и составляет три четверти от массы планеты.

Поверхность Меркурия практически ничем не отличается от лунной. Самое заметное сходство – это бесчисленное множество кратеров, крупных и мелких. Как и на Луне, от молодых кратеров расходятся в разные стороны светлые лучи. Однако на Меркурии нет таких обширных морей, которые к тому же были бы относительно ровными и свободными от кратеров. Еще одно заметное различие в ландшафтах – это многочисленные уступы длиной в сотни километров, образовавшиеся при сжатии Меркурия.


kratery-mercyri

Кратеры располагаются на поверхности планеты неравномерно. Ученые предполагают, что районы, более густо заполненные кратерами – более старые, а более ровные – молодые. Также наличие крупных кратеров говорит о том, что на Меркурии уже, по крайней мере, 3-4 млрд. лет не было сдвигов коры и эрозии поверхности. Последнее является доказательством того, что на планете никогда не существовало достаточно плотной атмосферы.

Самый крупный кратер Меркурия имеет размер около 1500 километров и 2 километров в высоту. Внутри него находится огромная лавовая равнина – равнина Жары. Этот объект является самой заметной деталью на поверхности планеты. Тело, столкнувшееся с планетой и породившее такое масштабное образование, должно было быть не менее 100 км длиной.

Снимки зондов показали, что поверхность Меркурия однородна и рельефы полушарий не отличаются друг от друга. В этом состоит еще одно отличие планеты от Луны, а также от Марса. Состав поверхности заметно отличается от лунного – в ней мало тех элементов, которые характерны для Луны – алюминия и кальция, – но довольно много серы.

Атмосфера и магнитное поле

Атмосфера на Меркурии практически отсутствует – она очень сильно разрежена.
средняя плотность равна такой же плотности на Земле на высоте 700 км. Точный состав ее не определен. Благодаря спектроскопическим исследованиям известно, что в атмосфере содержится много гелия и натрия, а также кислород, аргон, калий и водород. Атомы элементов принесены из космического пространства солнечным ветром либо подняты им с поверхности. Одним из источников гелия и аргона являются радиоактивные распады в коре планеты. Присутствие паров воды объясняется образованием воды из водорода и кислорода, содержащихся в атмосфере, ударами комет о поверхность, сублимацией льда, предположительно находящегося в кратерах на полюсах.

Меркурий имеет слабое магнитное поле, напряженность которого на экваторе в 100 раз меньше, чем на Земле. Однако такой напряженности хватает, чтобы создать у планеты мощную магнитосферу. Ось поля почти совпадает с осью вращения, возраст оценивается примерно в 3,8 млрд. лет. Взаимодействие поля с обволакивающим его солнечным ветром вызывает вихри, происходящие в 10 раз чаще, чем в магнитном поле Земли.

НаблюдениеMercur_vs_Sun

Как уже говорилось, наблюдать Меркурий с Земли довольно трудно. Он никогда не удаляется от Солнца больше, чем на 28 градусов и потому практически незаметен. Видимость Меркурия зависит от географической широты. Легче всего его наблюдать на экваторе и близких к нему широтах, поскольку здесь сумерки длятся меньше всего. На более высоких широтах Меркурий увидеть гораздо сложнее – он находится очень низко над горизонтом. Здесь наилучшие условия для наблюдения наступают во время наибольшего удаления Меркурия от Солнца или на наибольшей высоте над горизонтом во время восхода или захода Солнца. Также Меркурий удобно наблюдать во время равноденствий, когда продолжительность сумерек минимальна.


Меркурий довольно просто разглядеть в бинокль сразу после захода Солнца. Фазы Меркурия хорошо видны в телескоп от 80 мм в диаметре. Однако детали поверхности, естественно, можно рассмотреть только в гораздо более крупные телескопы, и даже с такими инструментами это будет сложной задачей.

 

Интересные факты

Меркурий имеет фазы, похожие на фазы Луны. На минимальном расстоянии от Земли он виден как тонкий серп. В полной фазе он находится слишком близко к Солнцу, и увидеть его невозможно.

При запуске зонда «Маринер-10» к Меркурию (1974 г.) был использован гравитационный маневр. Прямой перелет аппарата к планете mariner10требовал колоссальных затрат энергии и был практически невозможен. Эту трудность обошли с помощью коррекции орбиты: сначала аппарат прошел мимо Венеры, и условия пролета мимо нее были подобраны так, что ее гравитационное поле изменило его траекторию ровно настолько, что зонд долетел до Меркурия без дополнительных трат энергии.


Есть предположения, что на поверхности Меркурия существует лед. В его атмосфере присутствует водяной пар, который вполне может находиться в твердом состоянии на полюсах внутри глубоких кратеров.

В XIX веке астрономы, наблюдая за Меркурием, не могли найти объяснения его орбитальному движению, используя законы Ньютона. Вычисленные ими параметры различались с наблюдаемыми. Чтобы объяснить это, была выдвинута гипотеза о том, что на орбите Меркурия находится еще одна невидимая планета Вулкан, воздействие которой и вносит наблюдаемые несоответствия. Настоящее объяснение было дано спустя десятилетия с помощью общей теории относительности Эйнштейна.  Впоследствии имя планеты Вулкан было дано вулканоидам – предполагаемым астероидам, находящимся внутри орбиты Меркурия. Зона от 0,08 а.е. до 0,2 а.е. гравитационно стабильна, поэтому вероятность существования таких объектов довольно высока.

 

Источник: cosmoseye.ru

Общие сведения о Меркурии

Планета относится к земной группе, у нее нет естественных спутников. Имеет крупное железно-никелевое ядро, составляющее почти 3⁄4 ее диаметра. Циркуляция расплавленного металла в ядре создает условия для образования магнитного поля. Оно слабее, чем у Земли, примерно в 100 раз.

Меркурий совершает полный оборот вокруг Солнца за 88 земных суток, а день на нем продолжается 2 меркурианских года. Такое соотношение нетипично для Солнечной системы.


Со средней скоростью 48 км/с планета движется по необычно вытянутой эллиптической орбите со смещенным центром.

Поверхность Меркурия на первый взгляд похожа на лунную: тоже испещрена кратерами от ударов комет и метеоритов. Видны также следы вулканической активности, которая была характерна для ранних этапов образования небесного тела.

Гипотезы образования

Главной гипотезой о появлении этого небесного тела стала небулярная: Солнце возникло из гравитационно неустойчивого газопылевого облака после взрыва сверхновой звезды около 4,6 млрд лет назад, крупные сгущения газов вокруг нового светила привели к появлению планет, в том числе Меркурия.

В XIX в. возникла версия, что эта планета сформировалась как спутник Венеры и впоследствии была потеряна ею. Эта гипотеза объясняет необычную эллиптическую форму ее орбиты.

Согласно еще одной гипотезе, на заре образования Солнечной системы произошло столкновение Меркурия с Венерой по касательной. В результате этого события Меркурий потерял часть мантии и коры, которые были частично собраны Венерой, а остатки рассеяны в пространстве.

Еще одна версия рассказывает о столкновении Протомеркурия с планетезималью, в 5 раз меньшей его по массе, что привело к потере части верхнего слоя будущей планеты. Эта гипотеза объясняет непропорционально крупный размер ее ядра.

Структура планеты

В центре Меркурия — ядро, покрытое мантией и слоем коры. Если внутреннее строение Земли включает твердый центр и жидкую часть, то сплав, наполняющий центр Меркурия, постоянно находится в жидком агрегатном состоянии. Радиус расплавленного центра планеты — 1800 км. Сверху ядро покрывает силикатная мантия, ее толщина около 500 км.


Высокий эксцентриситет орбиты, а также близкое расположение к Солнцу создают мощный приливный эффект, который заставляет вещество в центре циркулировать.

Ранее считалось, что тело такой величины не может обладать жидким ядром, но в ходе радарных наблюдений были отмечены вариации вращения, не свойственные планетам с твердым центром.

Необычны непропорционально крупные размеры ядра этого небесного тела. Центр Земли, например, составляет 16% от объема небесного тела, тогда как центр Меркурия занимает 70%.

Толщина твердого слоя коры планеты по разным данным составляет от 100 до 300 км.

Химический состав

Основные химические элементы, которые формируют планету, — железо и никель. Они находятся в расплавленном состоянии и наполняют крупное ядро. Установлено, что доля железа в сплаве ядра выше, чем у остальных планет Солнечной системы.

В верхнем слое грунта железа не так много: преобладают кальций, магний и сера. В небольших количествах встречается алюминий.

Состав поверхности этой планеты можно сравнить с базальтовыми породами, встречающимися на Земле, и с составом распространенных метеоритов — хондритов.

При похожем содержании элементов средняя плотность верхнего слоя поверхности Меркурия выше, чем у метеоритов.

Поверхность Меркурия


По многочисленным фотографиям можно сказать, что поверхность планеты напоминает лунную: тоже испещрена кратерами от ударов менее массивных небесных тел. Углубления окружены ореолом от выброса вещества при столкновении с метеоритами. Сила тяжести на Меркурии больше, чем на Луне, поэтому размеры этих ореолов на поверхности Меркурия меньше.

По возрасту следы от ударов метеоритами на Меркурии отличаются друг от друга, некоторые из них уже сильно разрушены, другие сохранили форму.

Отличием поверхности от лунной можно назвать эскарпы — зубчатые уступы горных откосов. Происхождение такого ландшафта объясняется сжатием поверхности коры при сокращении ядра.

Поверхность Меркурия однородна в двух полушариях, общая ее площадь — около 75 млн кв. км.

В формировании рельефа участвовали многочисленные вулканы, об их активности свидетельствуют обнаруженные горные массивы и равнины, некогда залитые лавой.

Атмосфера Меркурия

Основой непостоянной атмосферы Меркурия стали кислород, натрий и водород. Гравитационные силы здесь намного меньше, чем на Земле, их не хватает, чтобы удерживать плотную атмосферу. Слабое магнитное поле тоже не может сохранить атмосферу.

Солнечный ветер приносит пыль от метеоритов и частицы газа вместе с продуктами радиоактивного распада, над поверхностью образуется тонкий слой непостоянной экзосферы. Кроме атомов кислорода и водорода, в ней обнаружены гелий, натрий, летучий элемент калия, некоторые инертные газы. Все они не удерживаются планетой: давление солнечного излучения уносит и рассеивает их в космосе.

Сорванная атмосферная оболочка образует экзосферный след, который тянется за планетой на протяжении 2 млн км и похож на хвост кометы.

Природные условия

Особенность Меркурия — большой перепад температур.

Отсутствие постоянной атмосферы, невысокая скорость вращения и плотность верхнего слоя коры не дают удерживать солнечное тепло. Поэтому одной из особенностей Меркурия является большой перепад температур на обращенной к Солнцу и теневой сторонах. На освещенной части поверхность нагревается до +430°С, ночью может быть около 173°С ниже нуля. Разница почти в 600 градусов по шкале Цельсия в сутки наблюдается только на поверхности планеты.

Планета имеет незначительный наклон оси вращения, что делает полюсы практически недостижимыми для Солнца. Радарные исследования этих областей показали, что на поверхности может находиться лед. Предположительно он покрыт пылью, а толщина слоя льда — около 2 м.

Есть гипотеза, что эти залежи льда образовались во время многочисленных ударов комет. Испарившись при этом, вода переместилась по планете в область полюсов, где заняла углубления в породе и застыла. Присутствие льда может означать, что жизнь на Меркурии возможна.

Орбита и вращение Меркурия

Меркурий делает один полный оборот вокруг своей оси (относительно центра Солнца) за 176 земных суток. Это единственное место в Солнечной системе, где год короче суток. Период полного обращения вокруг Солнца занимает половину меркурианских суток. Синодический период Меркурия составляет 116 суток.

Его орбита необычна вытянутой эллиптической формой, она сильно отличается от траектории движения других планет, больше похожих на круг.

Средняя орбитальная скорость Меркурия 48 км/с.

Он движется быстрее при прохождении перигелия, ускоряясь до 56 км/с, в афелии Меркурий замедляется до 38,7 км/с. Соотношение осевого вращения и орбитального движения вблизи перигелия позволило бы наблюдать с поверхности Меркурия необычное для Земли явление: Солнце постепенно останавливается и вскоре начинает двигаться в обратном направлении.

Магнитное поле

Магнитное поле на Меркурии образуется благодаря эффекту динамо из-за циркуляции расплавленного металла в жидком ядре планеты. Таким же способом образует магнитное поле и Земля, но земная магнитосфера в 100 раз сильнее меркурианской. Магнитное поле здесь образует магнитосферу, которая может повлиять на движение солнечного ветра, но недостаточно сильна, чтобы удержать стабильную плотную атмосферу. Магнитное поле Меркурия неравномерно, в нем обнаружены обширные зоны с низкой напряженностью.

Исследование Меркурия

Меркурий появляется в трудах по астрономии начиная с Древнего Вавилона, описывается в Древнем Китае и Древней Греции как утренняя или вечерняя звезда.

Планета привлекала внимание ученых, но была изучена хуже других из-за сложности его наблюдения с Земли. Космическая эра дала необходимые средства для исследования этой планеты.

Последние исследования Меркурия:

  1. В 1974 г. американская межпланетная автоматическая станция «Маринер-10» впервые пролетела около Меркурия на расстоянии 320 километров. Были сделаны многочисленные фотографии поверхности Меркурия, предположено наличие льда.
  2. В 2004 г. НАСА запустило исследовательский аппарат «Мессенджер», который достиг Меркурия в 2008 г. и вышел на орбиту в 2011 г. Искусственный спутник исследовал атмосферу, поверхность и ландшафт планеты, провел анализ соотношения элементов в составе планеты и ее экзосферы. Также была создана первая подробная карта поверхности Меркурия. В 2015 г. зонд упал на планету.
  3. В 2018 г. стартовала миссия под названием BepiColombo, объединяющая исследовательские модули из Европы и Японии, они достигнут Меркурия в 2025 г. и будут исследовать атмосферу и его магнитное поле.

Роскосмос планирует отправку аппарата для совершения первой посадки на поверхность Меркурия, старт готовится к 2030 г.

Источник: o-kosmose.ru

Меркурий сегодня

В наши дни ученым известно, что благодаря непосредственной близости Меркурия к Солнцу, температура на его поверхности способна достигать до 450 градусов по Цельсию. Но отсутствие атмосферы на данной планете, не позволяет Меркурию удерживать тепло и на теневой стороне температура поверхности способна резко понижаться до 170 градусов по Цельсию. Максимальный перепад температур в дневное и в ночное время на Меркурии оказался самым высоким в Солнечной системе — более 600 градусов по Цельсию.

По своим размерам Меркурий немного больше Луны, но при этом намного тяжелее нашего естественного спутника.

Несмотря на то, что планета была известна людям еще с незапамятных времен, первое изображение Меркурия было получено только в 1974 году, когда космический аппарат «Маринер 10» передал первые изображения, на которых удавалось разобрать кое-какие особенности рельефа. После этого началась долгосрочная активная фаза по изучению этого космического тела и спустя несколько десятков лет, в марте 2011 года орбиты Меркурия достиг космический аппарат под названием Messenger, после чего, наконец, человечество получило ответы на многие вопросы.

Атмосфера Меркурия

Атмосфера Меркурия

Атмосфера Меркурия настолько тонка, что ее практически не существует, а объем примерно в 10 в пятнадцатой степени раз меньше, чем плотные слои атмосферы Земли. При этом вакуум в атмосфере этой планеты намного ближе к истинному вакууму, если сравнивать его с любым другим вакуумом созданным на Земле с помощью технических средств.

Существует два объяснения отсутствия атмосферы на Меркурии. Во-первых, это плотность планеты. Считается, что имея плотность всего лишь 38% земной плотности, Меркурий просто не в состоянии сохранить большую часть атмосферы. Во-вторых, близость Меркурия к Солнцу. Столь близкое расстояние к нашей звезде делает планету наиболее подверженной влиянию солнечных ветров, которые сносят последние остатки того, что можно назвать атмосферой.

Тем не менее, насколько бы скудной не была атмосфера на этой планете, она все же есть. Согласно данным космического агентства NASA, по своему химическому составу она состоит из 42% кислорода (О2), 29% натрия, 22% водорода (Н2), 6% гелия, 0,5% калия. Остальную незначительную часть составляют молекулы аргона, диоксида углерода, воды, азота, ксенона, криптона, неона, кальция (Са, Са +) и магния.

Считается, что разреженность атмосферы обусловлена наличием на поверхности планеты экстремальных температур. Самая низкая температура может быть порядка -180 °С, а самая высокая приблизительно 430 °С. Как уже было упомянуто выше, Меркурий имеет самый большой диапазон температур на поверхности среди планет в Солнечной системе. Крайние максимумы, присутствующие на стороне, обращенной к Солнцу, как раз и являются результатом недостаточного атмосферного слоя, который не способен поглотить солнечное излучение. Кстати, экстремальный холод на теневой стороне планеты обусловлен тем же самым. Отсутствие значимой атмосферы не позволяет планете удерживать солнечную радиацию и тепло очень быстро покидает поверхность, беспрепятственно уходя в космическое пространство.

Поверхность Меркурия

Поверхность Меркурия

До 1974 г. поверхность Меркурия оставалась, в значительной степени, загадкой. Наблюдения за этим космическим телом с Земли были сильно затруднены из-за близости планеты к Солнцу. Рассмотреть Меркурий удавалось только перед рассветом или сразу после заката, однако на Земле в это время линия видимости значительно ограничена слишком плотными слоями атмосферы нашей планеты.

Но в 1974 году, после великолепного троекратного пролета на поверхностью Меркурия космического аппарата «Маринер 10», были получены первые достаточно четкие фотографии поверхности. Удивительно, но несмотря на значительные ограничения по времени, в ходе миссии «Маринер 10» была сфотографирована почти половина всей поверхности планеты. В результате анализа данных наблюдений ученым удалось выявить три существенных особенности поверхности Меркурия.

Первая особенность — огромное количество ударных кратеров, которые постепенно образовывались на поверхности в течение миллиардов лет. Так называемый бассейн «Калорис» является самым крупным из кратеров, его диаметр 1,550 км.

Вторая особенность – наличие равнин между кратерами. Считается, что эти гладкие участки поверхности были созданы в результате движения лавовых потоков по планете в прошлом.

И, наконец, третьей особенностью являются скалы, разбросанные по всей поверхности и достигающие от нескольких десятков до нескольких тысяч километров в длину и от ста метров до двух километров в высоту.

Ученые особенно подчеркивают противоречие первых двух особенностей. Наличие лавовых полей указывает на то, что в историческом прошлом планеты некогда присутствовала активная вулканическая активность. Однако, количество и возраст кратеров, напротив, говорят о том, что Меркурий очень долгое время был геологически пассивен.

Но не меньший интерес вызывает и третья отличительная черта поверхности Меркурия. Выяснилось, что возвышенности образованы активностью ядра планеты, в результате которого происходит так называемое «выпучиванием» коры. Подобные выпучивания на Земле связаны, как правило, со смещением тектонических плит, в то время как потеря устойчивости коры Меркурия происходит из-за сокращения его ядра, которое постепенно сжимается. Процессы, происходящие с ядром планеты, приводят к сжатию ее самой. Последние расчеты ученых указывают на то, что диаметр Меркурия сократился на более чем 1,5 километра.

Структура Меркурия

Строение Меркурия

Меркурий состоит из трех отдельных слоев: коры, мантии и ядра. Средняя толщина коры планеты, по разным оценкам, составляет от 100 до 300 километров. Наличие ранее упомянутых выпуклостей на поверхности, по своей форме напоминающие земные, указывает на то, что несмотря на достаточную твердость, сама по себе кора очень хрупкая.

Примерная толщина мантии Меркурия составляет около 600 километров, что говорит о том, что она относительно тонка. Ученые считают, что она не всегда была такой тонкой и в прошлом произошло столкновение планеты с огромным планетезмиалем, что привело к потере существенной массы мантии.

Ядро Меркурия стало предметом для очень многих исследований. Считается, что его диаметр составляет 3600 километров, и оно обладает некоторыми уникальными свойствами. Наиболее интересным свойством является его плотность. Учитывая то, что планетарный диаметр Меркурия составляет 4878 километров (он меньше спутника Сатурна Титана, диаметр которого составляет 5125 километров и спутника Юпитера Ганимеда с диаметром 5270 километров), плотность самой планеты составляет 5540 кг/м3 при массе 3,3 х 1023 килограмм.

Пока существует только одна теория, которая попыталась объяснить эту особенностью ядра планеты, и поставила под сомнение то, что ядро Меркурия на самом деле твердое. Измерив особенности отскока радиоволн от поверхности планеты, группа планетологов пришла к выводу, что ядро планеты на самом деле жидкое и это многое объясняет.

Орбита и вращение Меркурия

Орбита Меркурия

Меркурий находится гораздо ближе к Солнцу, чем любая другая планета в нашей системе и, соответственно, ему требуется самое короткое время для оборота по орбите. Год на Меркурии составляет всего лишь около 88 земных суток.

Важной особенностью орбиты Меркурия является его высокий эксцентриситет по сравнению с другими планетами. Кроме того, из всех планетарных орбит, орбита Меркурия меньше всего напоминает круг.
Этот эксцентриситет, наряду с отсутствием существенной атмосферы объясняет, почему на поверхности Меркурия возможен самый широкий разброс экстремальных температур в Солнечной системе. Проще говоря, поверхность Меркурия намного сильнее нагревается, когда планета находится в перигелии, нежели чем в афелии, так как разница в расстоянии между этими точками слишком велика.

Орбита Меркурия сама по себе является прекрасным примером одного из ведущих процессов современной физики. Речь идет о процессе под названием прецессия, который объясняет смещение орбиты Меркурии относительно Солнца с течением времени.

Не смотря на то, что ньютоновская механика (т.е. классическая физика) весьма детально прогнозирует скорости этой прецессии, точные значения так и не были определены. Это стало настоящей проблемой для астрономов в конце девятнадцатого, начале двадцатого века. Для того, чтобы объяснить разницу между теоретическими трактовками и фактическими наблюдениями было составлено множество концепций. Согласно одной из теорий высказывалось предположение даже о том, что существует неизвестная планета, орбита которой ближе к Солнцу, чем у Меркурия.

Однако, наиболее правдоподобное объяснение нашлось после того, как была опубликована общая теория относительности Эйнштейна. Опираясь именно на эту теорию, ученые, наконец, смогли с достаточной точностью описать орбитальную прецессию Меркурия.

Таким образом, долгое время считалось, что спин-орбитальный резонанс Меркурия (число оборотов на орбите) составлял 1:1, но, в конце концов, было доказано, что на самом деле он составляет 3:2. Именно благодаря этому резонансу на планете возможно явление, которое невозможно на Земле. Если бы наблюдатель находился на Меркурии, то смог бы увидеть, что Солнце поднимается до самой высокой точки на небе, а после «включает» обратный ход и опускается в том же направлении, откуда оно поднялось.

Интересные факты о Меркурии

Интересные факты о Меркурии

  1. Меркурий был известен человечеству с древнейших времен. Несмотря на то, что точная дата его обнаружения неизвестна, первые упоминания о планете, как полагают, появились около 3000 г. до н.э. у шумеров.
  2. Год на Меркурии составляет 88 дней земных дней, но день Меркурия составляет 176 земных дня. Меркурий практически полностью заблокирован Солнцем приливными силами, но с течением времени совершает медленное вращение планеты вокруг своей оси.
  3. Меркурий вращается так быстро вокруг Солнца, что некоторые ранние цивилизации полагали, что это на самом деле две разные звезды, одна из которых появляется в первой половине дня, а другая в вечернее время.
  4. Обладая диаметром 4,879 км Меркурий является самой маленькой планетой в Солнечной системе, а также является одной из пяти планет, которую можно увидеть в ночном небе невооруженным взглядом.
  5. После Земли, Меркурий является второй по плотности планетой в Солнечной системе. Несмотря на небольшие размеры, Меркурий очень плотный, так как состоит в основном из тяжелых металлов и камня. Это позволяет отнести его к планетам земной группы.
  6. Астрономы не понимали, что Меркурий является планетой до 1543 года, когда Коперник создал гелиоцентрическую модель Солнечной системы, согласно которой вращение планет происходит вокруг Солнца.
  7. Гравитационные силы планеты составляют 38% от гравитационных сил Земле. Это означает, что Меркурий не в состоянии удерживать атмосферу которая у него есть, а та что остается сдувается солнечным ветром. Тем не менее, все те же самые солнечные ветры привлекают к Меркурию газовые частицы, пыль от микрометеоритов и образуют радиоактивный распад, что в некотором роде образует атмосферу.
  8. Меркурий не имеет спутников или колец из-за его низкой силы притяжения и отсутствия атмосферы.
  9. Существовала теория, что между орбитами Меркурия и Солнца есть не открытая еще планета Вулкан, однако ее присутствие так и не было доказано.
  10. Орбита Меркурия представляет собой эллипс, а не круг. Он имеет самую эксцентричную орбиту в Солнечной системе.
  11. Меркурий является только вторым максимальным температурам среди планет Солнечной системы. Первое место занимает Венера, несмотря на то, что находится дальше от Солнца, чем Меркурий. Однако Меркурий занимает первое место по изменениям экстремальных температур — в диапазоне от -170 °C  в течение ночи до 430 °C в течение дня,
  12. На Меркурии не существует сезонов. Ось Меркурия имеет наименьший угол наклона среди всех других планет, что исключает возможность существования сезонов.
  13. Меркурий имеет большое железное ядро, которое составляет около 40% от его объема (ядро Земли составляет всего 17% от объема нашей планеты). Радиус ядра варьируется 1800 до 1900 км. Сегодня ученые считают, что ядро находится в постоянно расплавленном состоянии.
  14. Результаты измерений «Маринера-10»: Меркурий имеет очень слабое магнитное поле, его напряженность составляет около 1% от магнитного поля Земли.

Цифры: что узнал аппарат Messenger о Меркурии

  • Орбиты Меркурия пока удалось достигнуть только двум космическим аппаратам. В 1974-75 годах троекратный облет планеты совершил зонд «Маринер-10», которому удалось запечатлеть половину всей поверхности. В данный момент на его орбите находится космический корабль Messenger, который был запущен в 2004 году для изучения плотности Меркурия, природы его магнитного поля и геологической истории.
  • Меркурий имеет огромное количество ударных кратеров, больше чем на любая другая планета в Солнечной системе. Поверхность планеты в этом плане напоминает поверхность Луны. На сегодняшний день считается, что Меркурий является геологически пассивным космическим телом и не способен «самостоятельно излечиться» от ударов астероидов и комет. Большинство кратеров на планете названы в честь известных писателей и художников. Самый большой кратер на Меркурии — бассейн «Калорис», его диаметр составляет около 1,550 километров.

Фото Меркурия

Меркурий Меркурий Меркурий Меркурий

Источник: mks-onlain.ru

Как выглядит поверхность Меркурия

Меркурий – самая маленькая планета в Солнечной системе, находится на самом близком расстоянии от Солнца, относится к планетам земной группы. Масса Меркурия, примерно в 20 раз меньше земной, естественные спутники у планеты отсутствуют. По предположениям ученых, планета обладает застывшим железным ядром, занимающим, около половины объема планеты, затем следует мантия, на поверхности – силикатная оболочка.

Поверхность Меркурия очень напоминает лунную, и густо покрыта кратерами, большинство из которых имеют ударное происхождение — от столкновения с осколками, которые остались со времен формирования Солнечной системы около 4 млрд. лет потому. Поверхность планеты покрыта длинными глубокими трещинами, которые, возможно, образовались в результате постепенного охлаждения и сжатия ядра планеты.

Сходство Меркурия и Луны заключается не только в ландшафте, но и рядом других особенностей, в частности диаметром обоих небесных тел – 3476 км у Луны, 4878 у Меркурия. День на Меркурии равен примерно 58 земным , или в точности 2/3 меркурианского года. С этим связан ещё один любопытный факт “лунного” сходства – с Земли у Меркурия, как и у Луны, всегда видна только “лицевая сторона”.

Тот же эффект был бы, если бы меркурианский день в точности равнялся меркурианскому году, поэтому до начала космической эры и наблюдений с помощью радиолокации считали, что период вращения планеты вокруг оси составляет 58 суток.

Меркурий очень медленно движется вокруг своей оси, зато, очень быстро движется по орбите. На Меркурии, солнечные сутки, равны 176 земных суток, то есть за это время, благодаря сложению орбитального и осевого движений, на планете успевает пройти два “меркурианских” года!

Атмосфера и температура на Меркурии

Благодаря космическим аппаратам, удалось выяснить, что Меркурий обладает крайне разреженной гелиевой атмосферой, в которой содержится ничтожное состояние неона, аргона и водорода.

Что касается собственно свойств Меркурия, то они во многом сходны с лунными – на ночной стороне температура падает до – 180 градусов Цельсия, что достаточно для замерзания углекислоты и сжижения кислорода, на дневной – повышается до 430-ти, что достаточно для плавления свинца и цинка. Тем не менее, за счет крайне слабой теплопроводности рыхлого поверхностного слоя, уже на глубине в метр температура стабилизируется на уровне плюс 75.

Это обусловлено отсутствием на планете заметной атмосферы. Впрочем, некоторое подобие атмосферы все же есть – из атомов, испущенных в составе солнечного ветра, по большей части металлических.

Изучение  и наблюдение Меркурия

Наблюдать Меркурий, даже без помощи телескопа, можно после захода Солнца и до его восхода, однако, создаются определенные сложности, вызванные расположением планеты, даже в эти периоды он не всегда заметен.

В проекции на небесную сферу планета видна как звездообразный объект, который не отходит от Солнца дальше чем на 28 градусов дуги, с сильно изменяющимся блеском – от минус 1,9 до плюс 5,5 звездной величины, то есть примерно в 912 раз. Заметить такой объект в сумерках можно только в идеальных атмосферных условиях и если знать, куда смотреть. А смещение «звезды» за сутки превышает четыре градуса дуги – именно за эту “скорость” планета в свое время и получила наименование в честь римского бога торговли с крылатыми сандалиями.

Вблизи перигелия Меркурий подходит так близко к Солнцу, а его орбитальная скорость настолько увеличивается, что для наблюдателя на Меркурии Солнце двигается назад. Меркурий настолько близок к Солнцу, что за ним очень трудно наблюдать.

В средних широтах (в России в том числе), планета заметна, только в летние месяцы и после захода Солнца.

Интересные факты о Меркурии

  1. Температура на поверхности Меркурия существенно разнится: от –180 С на темной стороне и до +430 С на солнечной стороне. При этом, так как ось планеты почти не отклоняется от 0 градусов, даже на самой близкой к Солнцу планете (на её полюсах), есть кратеры, дна которых никогда не достигали солнечные лучи.

2. Вокруг Солнца один оборот Меркурий делает за 88 земных дней, а вокруг своей оси один оборот за 58,65 дней, что составляет 2/3 одного года на Меркурии. Этот парадокс вызван тем, что на Меркурий влияет приливное воздействие Солнца.

3. У Меркурия напряженность магнитного поля в 300 раз меньше, нежели напряженность магнитного поля планеты Земля, магнитная ось Меркурия наклонена к оси вращения на 12 градусов.

4. Меркурий — наименьшая из всех планет земной группы, он настолько мал, что уступает в размерах самым крупным спутникам Сатурна и Юпитера – Титану и Ганимеду.

5. Несмотря на то, что ближайшими к Земле по расположению орбит являются Венера и Марс , к Земле на протяжении большего периода времени Меркурий располагается ближе , чем какая-либо другая планета.

6. Поверхность Меркурия напоминает поверхность Луны — она, как и Луна, усеяна большим количеством кратеров. Самым большим и важным отличием этих двух тел является присутствие на Меркурии большого числа зубчатых откосов — так называемых эскарпов, которые простираются на несколько сотен километров. Образовались они путем сжатия, которое сопровождало остывание ядра планеты.

7. Чуть ли не самая заметная деталь на поверхности планеты, это Равнина Жары. Это кратер, который получил свое название благодаря расположению недалеко от одной из «горячих долгот». 1300 км – размер поперечника этого кратера. Тело, в незапамятные времена ударившееся о поверхность Меркурия, должно было иметь диаметр не меньше 100 км.

8. Вокруг Солнца планета Меркурий вращается со средней скоростью 47,87 км/с, что делает его самой быстрой планетой Солнечной системы.

9. Меркурию единственному из планет Солнечной системы присущ эффект Иисуса Навина. Этот эффект выглядит следующим образом: Солнце, если бы мы наблюдали его с поверхности Меркурия, в определенный момент должно было бы остановиться на небосклоне, а затем продолжить движение, но уже не с востока на запад, а наоборот – с запада на восток. Это возможно в результате того, что примерно в течение 8 дней скорость вращательного движения Меркурия меньше орбитальной скорости планеты.

10. Не так давно, благодаря математическому моделированию, у ученых родилось предположение, что Меркурий – это не самостоятельная планета, а давно потерянный спутник Венеры. Впрочем, пока нет вещественных доказательств, это не более чем теория.

Источник: starcatalog.ru

Общие сведения о Меркурии

Меркурий – самая близкая к Солнцу планета. От Меркурия до звезды – 58 млн. км. Кроме этого, Меркурий является рекордсменом среди планет по размерам. Он самый маленький в земной группе. Радиус составляет 2440 км, меньше чем аналогичный у Титана и Ганимеда — спутников Сатурна и Юпитера. Несмотря на это, масса планеты довольно большая – 3,3*1023 кг, что обусловлено наличием массивного ядра.

Планета имеет среднюю плотность, немного меньшую в сравнении с земной и составляющую 5,43 г/см3. С учетом того, что размеры Земли значительно больше, это указывает на высокую концентрацию металлов в структуре.

Ускорение свободного падения примерно в два раза меньше земного и равняется 3,70 м/с2.

Как и у Венеры, у Меркурия отсутствуют естественные спутники.

Как выглядит Меркурий

Планета имеет ряд отличительных особенностей в строении.

  1. Кратеры, из-за которых поверхность планеты во многом похожа на лунную.

Как предполагают ученые, они образовались после столкновения с осколками, оставшимися со времен формирования Солнечной системы.

Форма и размеры кратеров различны. Одни кратеры очень глубокие и многокольцевые, другие – представляют собой небольшие впадины. Крупных кратеров на Меркурии не так много, как на земном спутнике. Самым большим считается бассейн равнины Жара, высота которого составляет 1315 км, а диаметр 1550 км. Наличие больших кратеров указывает на то, что в коре в течение последних 4 млрд. лет не происходило какого-либо тектонического движения.

Кратеры на планете постепенно разрушаются. На хорошо сохранившихся можно разглядеть лучи горных пород, смещенных при столкновении с космическим объектом.

На поверхности планеты есть участки с более плотным расположением кратеров, являющиеся вместе с тем более древними, и зоны с менее плотным, более молодые, образованные в результате затопления лавой.

  1. Равнины, расположенные между кратерами.

По предположениям ученых, они образованы в результате движения лавы.

Эти две особенности противоречат друг другу. Присутствие равнин, или лавовых полей, указывает на вулканическую активность планеты в прошлом. Но количество и возраст кратеров свидетельствуют о долгом отсутствии геологической активности Меркурия.

  1. Многочисленные зубчатые хребты, простирающиеся на сотни километров и достигающие двух километров в высоту.

В вопросе их происхождения среди ученых нет единого мнения. Согласно первой точке зрения хребты образованы  в результате выпучиваний коры, связанных с ядерной активностью. Если на Земле такие выпучивания появляются при движении тектонических плит, то на Меркурии выдавливание коры происходит из-за постепенного сжатия ядра.

Существует вторая точка зрения относительно теории образования хребтов. Некоторые исследователи предполагают, что хребты возникли в результате падения астероидов.

Отличительной чертой Меркурия является тот факт, что большая часть его поверхности обладает однородной структурой, согласно полученным в ходе миссии Мессенджер данным. У схожих с ним по внешнему строению Луны и Марса левое и правое полушария имеют разное строение.

Химический состав

Первые данные, характеризующие химический состав Меркурия, были получены в ходе миссии аппарата messenger в 2011 году. Методом спектрометрии были изучены верхние слои грунта на площади 5 млн. кв. м. В этой области были обнаружены высокие концентрации соотношений Ca/Si, Mg/Si, S/Si и низкая концентрация Al/Si. Иными словами, в верхнем слое грунта Меркурия преобладает магний, кальций и сера, и в наименьшем количестве содержится алюминий.

Внутреннее строение

Внутреннее строение Меркурия представлено трехслойной структурой, состоящей из ядра, мантии и коры.

По данным, полученным аппаратом Мессенджер, толщина коры — 26±11 км.

Толщина мантии, образованной преимущественно силикатами, — 500 км.

Достаточно массивное ядро составляет примерно 83% от общей массы планеты. По химическому состоянию оно жидкое и представляет собой расплавленную смесь железа и никеля. При этом концентрация железа выше, чем в ядре любой другой планеты.

Атмосфера

Атмосфера Меркурия предельно разряжена. Ее давление составляет 10-15 бар, что в 5*1023 раз меньше земного. В атмосфере планеты присутствуют:

  • Кислород 42%;
  • Натрий 29%;
  • Водород 22%;
  • Гелий 6%;
  • Калий 0,5%;
  • Остальные вещества 0,5% (углекислый газ, вода, кальций, магний, азот, ксенон, аргон, неон, криптон).

Появление многих веществ обусловлено действием солнечного ветра, представляющего собой ионы гелиево-водородной плазмы. Ударяясь с большой скоростью, эти частицы выбивают из поверхности в атмосферу атомы натрия, калия, кальция, магния, разрыхляя верхний слой грунта. Часть ионов плазмы улетают обратно в космос, часть – захватываются магнитосферой Меркурия. Аргон попадает в атмосферу в результате радиоактивного распада калия, вызванного действием низкоплазменного потока. Водяные пары образуются в реакции взаимодействия оксидов грунта и водорода солнечного ветра, а также появляются в процессе таяния льда в кратерах.

Атом в атмосфере Меркурия живет примерно 200 суток. Несмотря на гравитацию и наличие магнитного поля, газы легко рассеиваются в космическое пространство.

Орбита Меркурия

Вращение Меркурия вокруг звезды происходит по орбите в форме сильно вытянутого эллипса. В афелии планета удалена от Солнца на 70 млн. км, а перигелии – на 46 млн. км. Соответственно, в фазе афелия она 1,5 раза дальше от звезды, чем в фазе перигелия.

Период обращения равняется 88 земным суткам. Долгое время исследователи считали, что у Меркурия нет осевого вращения. В результате проведенной в 1960-х годов радиолокации установили, что он совершает 1,5 оборота вокруг оси за один оборот вокруг Солнца. Ни у одной из планет Солнечной системы нет данного соотношения периодов вращения. Ввиду этого солнечные меркурианские сутки длятся 2 года.

Меркурий вращается на орбите со скоростью 48 км/с. Осевое вращение Меркурия происходит с постоянной скоростью, тогда как при вращении вокруг Солнца скорость меняется. В течение 8 суток на участке перигелия угловая скорость орбитального движения превышает таковую для осевого — 56,6 км/с в перигелии, 38,7 км/с в афелии. Солнце будто останавливается, а затем начинает двигаться не на запад, а на восток. Астрономы назвали это явление эффектом Иисуса Навина, персонажа в Библии, который предсказал остановку Солнца.

Смена времен года, аналогичная земной, на Меркурии не происходит. Это объясняется расположением оси собственного вращения под углом в 90° к плоскости орбиты. Поэтому в области полюсов есть зоны, на которые солнечные лучи падают горизонтально. В этих областях наблюдается вечная зима.

Природные условия

На Меркурии наблюдаются крайне резкие в сравнении с другими планетами Солнечной системы перепады температур. Это обусловлено следующими факторами:

  1. Медленным вращением планеты вокруг оси.
  2. Непосредственной близостью к Солнцу.
  3. Разреженной атмосферой.
  4. Эродированной поверхностью, плохо проводящей тепло внутрь планеты.

Температура на планете днем в среднем 350°C, ночью — -170°C. Максимальная температура, зафиксированная на «горячей долготе» планеты во время нахождения в перигелии, — 427°C, минимальная — -183°C.

На Меркурии присутствуют гигантские запасы воды в виде льда, расположенные на дне кратеров. Этот лед никогда не тает из-за недостатка солнечного тепла. Его происхождение очень интересует ученых. Если на планете когда-либо была вода, это означает, что здесь могла бы существовать жизнь.

Магнитное поле

В основе магнитного поля Меркурия лежат динамические эффекты, возникающие в ядре при циркуляции расплавленного железа. Как и на нашей планете, магнитное поле дипольное – есть южный и северный полюса. Но по силе оно примерно в 100 раз меньше земного. Под воздействием низкоплазменного ветра магнитное поле отклоняется на 480 км к северу. В результате этого южный полюс больше подвержен воздействию космической радиации, чем северный.

Достаточно сильное магнитное поле планеты взаимодействует с солнечным ветром, захватывая потоки низкоэнергетической плазмы и образуя большое количество вихрей. В 2008 году приборы Мессенджера зафиксировали вихри, представляющие собой сплетенные узлы магнитного поля, соединявшие космический аппарат с планетным магнитным полем. Частота их возникновения на Меркурии выше в 10 раз таковой на земле.

В результате в электромагнитном поле планеты появляется большое количество зон («окон»), характеризующихся низкой напряженностью. Через «окна» частицы плазмы, переносящиеся потоком солнечного ветра, достигают поверхности.

Гипотезы образования

Небулярная гипотеза происхождения Меркурия является основной. Согласно ей планета-карлик сформировалась из космической туманности.

Существует и вторая гипотеза. Ученые предполагают, что Меркурий был спутником Венеры, а со временем отделился от нее, став планетой. Том Ван Фландер и К.Р.Харрингтон в 70- хх годах XX века провели математические расчеты и показали, что эта теория вполне правдоподобна, так как объясняет резонансный характер вращения вокруг Солнца, вытянутость орбиты и потерю момента вращения.

История формирования необычно большого ядра беспокоит ученых не меньше, чем развитие собственно планеты. Для объяснения этого факта была разработана версия, по которой она подверглась столкновению с космическим объектом. В прошлом планета была в 2,25 раза тяжелее, содержание силикатов было более высоким. Затем Меркурий на скорости 20 км/с столкнулся с малым небесным телом, масса которого была в шесть раз меньше меркурианской. Тяжелое металлическое ядро не претерпело изменений, а мантия и кора потеряли значительную долю веществ, которые улетели и рассеялись в космическом пространстве.

По другой гипотезе Меркурий сформировался из протопланетного небесного тела, в частности из внутренней его части. Эта часть была подвержена влиянию солнечного ветра и излучения, поэтому из нее постепенно вымывались легкие химические элементы. Это, возможно, и является причиной столь низкого соотношения в структуре легких элементов к тяжелым.

Исследования Меркурия продолжаются

К Меркурию в октябре этого года был запущен космический корабль Bepicolombo – совместная миссия космических агентств двух стран — Японии и Европы. Миссия будет проводиться на разных орбитах двумя аппаратами:

  • Японским Mercury Magnetospheric Orbiter;
  • Европейским Mercury Planetary Orbiter (MPO).

Оба аппарата оснащены многочисленными приборами для исследования, предоставленными различными странами-участницами проекта, среди которых значится и Россия. Как ожидается, в ходе проекта Bepicolombo будут изучены внутренняя структура Меркурия и состав поверхности, его геологическая история развития, исследовано взаимодействие магнитного поля с солнечным ветром, картированы полярные области на предмет распространения водяного льда и водородсодержащих соединений.

Прибытие аппаратов к месту назначения, по ожиданиям ученых, произойдет в декабре 2025 года. Таким образом, менее чем через 10 лет ученые, возможно, опровергнут или подтвердят свои предположения о происхождении огромных запасов льда на планете, кратеров и скал и многие другие.

Источник: oplanetah.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.