Хим состав меркурия


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

Внутренние планеты


Меркурий — ближайшая к Солнцу планета — имеет самую высокую плотность. Поскольку период собственного вращения Меркурия равен периоду его обращения вокруг Солнца, то он все время повернут к Солнцу одним полушарием. На освещенной стороне Меркурия температура достигает 625° К, а на темной поверхности, вероятно, всего лишь 10—20° К. На неосвещенной поверхности большинство газов должно замерзать, а на освещенной, горячей стороне, молекулы обычных газов должны приобретать тепловые скорости, превышающие скорость улетучивания с поверхности. Поэтому Меркурий практически не имеет атмосферы. Возможно, на нем есть небольшая неустойчивая аргоновая атмосфера как продукт распада радиоактивного К40, сосредоточенного в твердом теле планеты.

Венера по размерам и плотности наиболее приближается к нашей Земле. Она также обладает наиболее мощной, плотной и теплой атмосферой из всех планет земной группы. По данным межпланетных станций «Венера-4, 5, 6, 7», атмосфера планеты на 93—07% состоит из СО2. Обнаружено присутствие О2, N2, H2O. Температура атмосферы у поверхности достигает 747 ±20° К, давление 90 атм. Обилие CO3 можно объяснить процессом разложения карбонатов при высоких температурах. Подобным же образом происходит разложение и других карбонатов с образованием CO2. Свободный кислород на Венере образуется в результате разложения Н2O под действием солнечной радиации. Другой продукт разложения — водород — легко, теряется верхними слоями атмосферы. Это приводит к медленной вековой потере воды, и Венера постепенно высыхает. При высоких температурах поверхности практически вся вода на Венере находится в атмосфере в парообразном состоянии. Наличие светлого водяного пара определяет высокую отражательную способность планеты — 76% падающего на нее солнечного света.


Земля является самой крупной из всех внутренних планет. В то же время она имеет наиболее крупного спутника — Луну, которая по массе составляет 1/81 часть массы Земли. По своему составу азотно-кислородная атмосфера Земли резко отличается от атмосфер других планет и является продуктом жизни. Большая часть атмосферного аргона Земли имеет радиоактивное происхождение от распада К40 в земной коре.

Луна представляет собой твердое тело, лишенное атмосферы и состоящее из силикатного материала. Невооруженным глазом уже давно иа поверхности нашего спутника были замечены темные и светлые участки. Большие темные области на поверхности Луны еще первыми исследователями, использовавшими телескоп, были названы морями. Но мы теперь знаем, что на Луне отсутствует вода и так называемые моря представляют собой сухие, относительно плоские равнинные области более темного оттенка, чем остальная поверхность.

С помощью телескопа на лунной поверхности можно наблюдать рубцы и ямы горных цепей и кратеров. Особенно много кратеров. Самые большие из них названы в честь выдающихся деятелей науки и культуры — кратеры Тихо, Коперник, Кеплер, Аристарх, Эратосфен, Платон и др. Самый крупный кратер — Гримальди, диаметром свыше 200 км. Кольцеобразные валы кратеров часто имеют высоту порядка 6 км.


Поверхность Луны образована темным материалом. Об этом свидетельствует малая отражательная способность лунной поверхности. Луна отражает только 7% падающих на ее поверхность солнечных лучей видимой части спектра. В то же время от поверхности нашего спутника красный свет отражается более эффективно, чем синий или фиолетовый. Это придает лунному свету оранжевые тона. Самые светлые области похожи на белый песок, самые серые — на темные сланцы. По свидетельству американского космонавта Н. Армстронга, побывавшего на Луне, «в общем, исследованный нами район по освещенности может сравниться с пустыней, а его цвет напоминает цвет сухого цемента или песчаного пляжа. При выходе из кабины мы неожиданно обнаружили, что обломки пород и частицы лунного грунта имеют темно-серый или угольно-серый цвет».

Изучение орбит искусственных спутников Луны показало, что под поверхностью лунных морей находятся концентрации тяжелого вещества, которые получили название масконов. Одна из самых больших гравитационных аномалий лунного шара — в области моря Дождей.

Первые исследования лунных пород позволили выделять среди них четыре типа: пузырчатые со стекловидными пузырьками (тип A), полнокристаллические (тип B), лунные брекчии — сцементированные породы, обломки кристаллического материала (тип C) и россыпи тонкого материала (тип D), составляющего лунный грунт (реголит). Элементарный и минералогический состав этих типов пород очень сходный.


Данные о химическом составе лунных пород получены из разных районов: из районов морей (Спокойствия, Океана Бурь и Изобилия); из горных районов с кольцевыми структурами (места посадок «Аполлона-14» и автоматической станции «Луна-20»). Изучение состава лунных пород, собранных преимущественно из районов морей, показывает, что по соотношению основных компонентов он больше всего согласуется с составом полевошпатовых ахондритов — эвкритов. Наиболее вероятным источником вещества Луны могли быть хондриты с повышенным содержанием силикатного железа и не имеющие металлической фазы.

По сравнению с земной корой и наиболее близкими к лунным породам базальтами в исследованных породах Луны обнаружено гораздо больше железа, титана, циркония, редких земель и других химических элементов. Элементы с повышенным содержанием в лунных породах обладают некоторыми общими геохимическими свойствами.

Отдельные ряды элементов в больших периодах таблицы Д. И. Менделеева образуют так называемые геохимические семейства и находятся по соседству друг с другом. Геохимические семейства объединяют элементы с общими химическими и геохимическими свойствами, определяемыми близким характером внешней электронной оболочки их атомов.

Учитывая изложенное выше, можно прийти к выводу, что повышенное содержание ряда химических элементов у поверхности Луны не является случайным, а носит вполне определенный закономерный характер. Так, в поверхностных породах Луны особенно резко выражены элементы семейства железа, молибдена, редких земель. Правда, для редких элементов имеется исключение в отношении одного элемента — европия. Он содержится в скудном количестве по сравнению с другими редкоземельными элементами. Таким образом, элементарный химический состав исследованных лунных пород отражает в первую очередь высокотемпературные условия их образования. Действительно, все до сих пор исследованные лунные породы изверженного вулканического происхождения. Они возникли в результате остывания силикатного расплава, обогащенного железом, — лунные лавы излились из более глубоких горизонтов лунного шара.

Лунные породы состоят из немногих минералами. Наиболее распространенные из них следующие:

  • Пироксен
  • Плагиоклаз
  • Ильменит
  • Оливин

В лунных породах также обнаружены разновидности кремнезема — кристобалит и тридимит, калиевый полевой шпат, апатит, обогащенный редкими землями, бадделит, биотит, амфибол, кальцит. Встречаются и такие минералы, как пироксенманганит, ферропсевдобрукит и хромотитанистая шпинель. Эти минералы, естественно, отражают повышенное содержание титана, хрома и марганца в материале лунных пород.

Все лунные минералы лишены следов воздействия водных растворов, и все лунные породы представляются исключительно сухими; Ничтожные доли окисного железа и преобладание его закисных форм свидетельствуют о недостатке кислорода в процессе формирования лунных пород.

Особый интерес представляет измерение изотопного состава химических элементов Лупы. Главные химические элементы показали изотопные соотношения, равные тем же соотношениям на Земле. Это говорит в пользу общего происхождения вещества Земли и Лупы в далеких древних космических системах.

Измерение отношений изотопов в отдельных минеральных фракциях лунных пород позволило установить температуры, при которых кристаллизовались эти породы. Крупно- и мелкозернистые лунные породы показали отношение изотопов, которое соответствует изотопному равновесию при 1100—1300° С, что, вероятно, соответствует температуре кристаллизации.

Распад радиоактивных изотопов помогает решить вопрос о возрасте лунных пород как времени, прошедшем с момента их кристаллизации. В районе Моря Спокойствия возраст кристаллических пород — 3,7 млрд. лет. Такие древние породы для нашей земной коры являются исключительно редкими. Определение соотношений изотопов стронция и свинца из лунных пород позволило рассчитать возраст Луны как самостоятельно существующей планеты. Он оказался равным 4,6 млрд, лет, хорошо согласуясь с возрастом большинства изученных метеоритов разного типа и состава.

Тщательные поиски сложных органических соединений в материале лунных пород привели к открытию в малых количествах простейших соединений углерода.
В одном грамме лунной пыли обнаружены также аминокислоты порядка 1×10-8 г.

Плотность кристаллических пород Луны 3,1—3,2 г/см3, в то время как средняя плотность Луны 3,35 г/см3. Столь малое различие плотностей свидетельствует о слабой химической дифференциации Луны в целом. Это позволяет заключить, что Лупа есть сферическое тело, сложенное почти целиком силикатным материалом.

Марс из всех внутренних планет наиболее удален от Солнца и обладает самой низкой плотностью. Благодаря исследованиям космическими аппаратами «Маринер-4, 6, 7, 8, 9» и «Марс-1, 2, 3» было установлено, что поверхность планеты покрыта многочисленными кратерами, однако обширная область Хеллас совсем лишена кратеров и похожа на поверхность Лупы. Наблюдаются три типа поверхности Марса: светлые — «материковые» районы, желтые — «морские» и белоснежные — полярные шапки.

Большая часть поверхности планеты имеет оранжевую окраску, что, по данным оптических характеристик и радиоастрономии, указывает на мелкозернистый характер раздробленных силикатных пород, покрытых пленкой окислов железа.

Атмосферное давление у поверхности Марса не превышает 6 мм рт. ст., т. е. на два порядка ниже, чем на Земле. Основным компонентом атмосферы Марса является С02, количество которого, вероятно, превышает 50%, обнаружены примеси NO2, содержание O2 и N пренебрежительно малое. В атмосфере планеты присутствуют пары воды, а также аэрозоли, с которыми связаны «пыльные бури». Температура поверхности Марса изменяется в зависимости от широты и на границе полярных шапок достигает 140—150° К. При таких температурах углекислый газ должен вымерзать. Отсюда можно предположить, что полярные шапки Марса состоят из замороженной углекислоты толщиной слоя в несколько метров. В полярных областях Марса должно вымораживаться значительное количество водяного пара, что способствует образованию ледников.

А. Биндер в 1969 г. теоретически исследовал внутреннюю структуру Марса, основываясь на свойствах материала мантии Земли и очень точном определении радиуса и массы Марса по данным измерений космического аппарата «Марииер-4». Теоретическое моделирование показало вероятность того, что Марс имеет внутреннее железное ядро с радиусом 790—950 км, занимающее от 2,7 до 4,9% объема планеты. Состав оболочки — мантии — Марса не должен существенно отличаться от состава земной мантии. Температура внутри Марса должна быть между 800 и 1500° С, т. е. значительно ниже, чем в недрах Земли.

В 1948 г. английский астроном Г. Рамзей выдвинул гипотезу о том, что все внутренние планеты имеют одинаковый состав, а различие в их средней плотности определяется разной степенью сжатия вещества под влиянием высоких давлений, пропорциональных массам планет. В частности, существование ядра Земли объяснялось фазовым переходом силикатного вещества в металлическое состояние, вызванное высоким давлением. Однако если бы внутренние планеты имели одинаковый химический состав, а уплотнение в центральных частях определялось бы массой самой планеты, тогда в последовательном ряду планет возрастания их массы — Меркурий, Марс, Венера, Земля — мы бы наблюдали последовательное возрастание плотности. На самом деле, как можно видеть по данным табл. 5, маленький Меркурий имеет более высокую плотность, чем более массивные Марс или Венера. Поэтому можно заключить, что внутренние планеты имеют разный химический состав.

При оценке их состава в основном представляют интерес величины средней плотности, вычисленные для нулевого давления в центре планет. Различие состава в данном случае, скорее всего, определяется различным соотношением силикатного (плотность 3,3 г/см3) и металлического железоникелевого материала (плотность 7,23 г/см3). Таким образом, наиболее вероятной причиной различия плотностей внутренних планет солнечной системы является разное соотношение силикатного и металлического (железоникелевого) материала. Развитие этих представлений за последнее время получило большую популярность. В то же время дискуссионным остается вопрос о распределении внутри планет металлической и силикатной частей — находятся ли они вместе и распределяются равномерно по всему объему каждой из планет или же сосуществуют раздельно — металлическая фаза в виде внутреннего ядра, а силикатная в виде оболочки — мантии разной мощности.

На основании имеющихся данных в области геохимии и космохимии можно предполагать наличие центральных металлических ядер внутри планет земного типа. Такой вывод больше соответствует всему известному и находит подтверждение со стороны таких метеоритов, как железные, железокаменные и ахондриты. Однако хондриты, которые отражают химически недифференцированный материал, видимо, являются обломками астероидов, в которых не смогла завершиться дифференциация.

Из сказанного следует, что разная плотность внутренних планет определяется главным образом различием их химического состава. Более плотные планеты содержат больше металлического железа, менее плотные — меньше. Но, очевидно, различие в составе характерно не только для главных элементов (О, Si, Fe, Mg, Са, Al, Na), но и для всех других химических элементов таблицы Д. И. Менделеева. Во всяком случае данные по распространению многих редких элементов в метеоритах разных классов, полученные за последнее время, вполне подтверждают такое предположение.

Обращает на себя внимание пространственная закономерность состава внутренних планет — пропорция металлического железа в ближайших к Солнцу планетах выше, чем в планетах более отдаленных. Это хорошо видно при сравнении близкого к Солнцу Меркурия и далекого от него Марса. По-видимому, в данном случае имеет место важная космохимическая закономерность, которая должна быть объяснима теорией происхождения солнечной системы.

Внешние планеты

По составу, строению и размерам внешние планеты солнечной системы резко отличаются от внутренних планет земной группы. Внешние планеты имеют малую плотность, что определяется их газовым составом. Причем ведущим элементом этих планет являются водород и его соединения. По некоторым оценкам Юпитер содержит 78% водорода по весу, а Сатурн 63%. Уран и Нептун имеют более высокие средние плотности, и, вероятно, пропорция водорода в них ниже.

В спектрах протяженных атмосфер внешних планет отмечаются сильные полосы метана, а также полосы молекулярного водорода. Кроме того, в спектрах Юпитера и Сатурна наблюдаются слабые полосы аммиака. Однако на Уране и Нептуне аммиак находится в замороженном состоянии, поскольку температура поверхности этих планет очень низкая, порядка -210° С. При таких температурах большинство газов переходит в жидкое и твердое состояния. По некоторым косвенным данным, можно допустить, что в составе внешних планет имеется много гелия.

Таким образом, крупные внешние планеты солнечной системы по своему атомарному элементарному составу во многом близки к составу Солнца. Они сложены преимущественно из легких компонентов — H, Не, СН4, NH3, H2O. Сохранность этих веществ в составе больших планет связана с высокими значениями масс самих планет, а также с низкими температурами внешних краевых областей солнечной туманности, от которой они произошли.

Изложенные выше данные позволяют прийти к определенным выводам, имеющим прямое отношение к вопросам происхождения солнечной системы.

  1. Планеты солнечной системы различаются по своему химическому составу. Внутренние планеты сложены в основном твердыми телами, внешние — преимущественно газами.
  2. Среди внутренних планет также имеется различие в составе — ближайшие к Солнцу планеты более плотные, чем отдаленные.
  3. Различие в составе внутренних планет, по-видимому, обусловлено теми же причинами, что и различие в составе метеоритов, т. е. планеты более плотные содержат больше металлической (железоникелевой) фазы и меньше силикатной. Максимальное содержание железа, вероятно, характерно для Меркурия, минимальное для Луны, в которой большая часть железа находится в силикатах.
  4. Различие состава планет свидетельствует о химическом и физическом фракционировании элементов в процессе образования солнечной системы. Фракционирование определялось различной степенью окисления вещества в зависимости от расстояния от Солнца.
  5. Гигантские внешние планеты солнечной системы возникли из вещества, чрезвычайно близкого к составу Солнца, и процессы фракционирования при их образовании проявились в незначительной степени.

Источник: www.polnaja-jenciklopedija.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

Климатические условия

Планета возникла примерно 4,5 миллиарда лет назад. Дата открытия не установлена, но в 15 веке до н. э. уже имелись сведения о данном космическом теле. Наблюдать за объектом сложно, из-за близкого расположения к Солнцу. Смотреть на небесное тело возможно без телескопа, однако видно его лишь на идеально чистом небе на закате.

Отсутствие атмосферы приводит к невозможности удерживать тепло на поверхности, поэтому на планете характерны резкие скачки температур. К примеру, поверхность Меркурия достигает 410 градусов Цельсия. При таких градусах плавится свинец и олово. В ночном полушарии температура понижается до минус 162 градусов Цельсия. Космический объект вращается вокруг своей оси медленно, за 58 земных суток. По этому планете присущи резкие температурные перепады. Небесное тело имеет внутренне ядро, состоящее преимущественно из железа. Оно является одним из массивнейших ядер других планетарных объектов.

Параметры планеты

Первый объект Солнечной системы имеет скромные размеры и является самой маленькой из 8 планет. Магнитное поле Меркурия в 100 раз слабее, чем на Земле. Данный факт обусловлен постепенный остывание ядра. Небесное тело имеет массу 1023 х 3,3 килограмм. Это в 18 раз меньше, чем у Земли, а объём в 17,8 раз. По форме планета похожа на шар. Экваториальный радиус в 2,6 раза меньше земного. Площадь Меркурия меньше в 6,8 раз, чем на земном шаре и составляет 74,800 000 квадратных километров. Близкое расстояние к светилу позволяет планете делать обращение вокруг него всего за 88 земных суток.

Особенности рельефа

Высохшие равнины и обширные кратеры свидетельствуют о прекращении геологической активности миллиарды лет назад. Ближайшая планета к Солнцу впитывает в себя космическую пыль и другие элементы, поэтому рельеф Меркурия похож на твёрдую скалу. Также его сравнивают со сморщенной яблочной кожурой. Исследовательский зонд Маринер-10 исследовал планетарное тело и сделал многочисленные уникальные фотографии. Многочисленные кратеры диаметром в сотни тысяч километров усеивают поверхность Меркурия. Расстояние между ними заполняют равнины. По структуре и количеству кратеров, планета схожа со спутником земли – Луной. Наиболее выдающаяся область планеты – это бассейн равнины Жары.

Впервые её исследовал Маринер-10 и обнаружил интересные факты. Это единственное ровное место на планете. Учёные полают, что это разлитая застывшая вулканическая лава из недр вследствие столкновения с огромным астероидом. Изначально размеры равнины Жары предполагались намного меньше. Однако её протяженность составила 1550 километров. Сотни километров в длину занимают хребты, приблизительно 3 километра в ширину и около 300 ввысь. Внутреннюю основу же занимают равнины, покрытые складчатыми кольцами. Объект исследования окружает кромка и рельеф. Кромка сформировалась благодаря выбросу горных пород. Это самые высокие горы, найденные на планете. Гипотезой возникновения таких образований считается предшествующая вулканическая деятельность. Поверхность Меркурия знаменита бассейном равнины Жары, которая является его отличительной чертой.

Ровно на противоположной стороне планеты находится сильно искажённая местность. Участок занимают холмистые возвышенности до 1,5 километров в высоту. Ранее существовавшие кратеры превратились в горы благодаря сейсмической активности на космическом объекте.

Равнинные участки

На безжизненной планете наряду с кратерами площадь занимают равнины и долины. Пространство содержит ровные и волнистые участки, на которых формируется ландшафт. Равнины формировались благодаря разрушению грубых горных пород. Главным источником формирования равнинного пространства считается вулканическая деятельность. Это обусловлено остатками твёрдой лавы в некоторых старых кратерах.

Многочисленные зубчатые уступы заполняют поверхность планеты. Скалистые возвышенности простираются на сотни и тысячи километров. Так называемые эскарпы дают понять, что кора планеты в прошлом уменьшилась. Если взглянуть на небесное тело сверху, то края образований кажутся зазубренными и округлыми. Это результат оседания грунта на прилегающую поверхность. Деформация коры обусловлена поздним остыванием мантии. На сегодняшний день учёные полагают, что процесс сжатия окончательно не завершён.

Химический состав

Первый спутник Солнца имеет высокую плотность из-за содержания тяжелых металлов в ядре. Основа составляет 3600 километров и занимает 42% от общего объёма планеты. Кора сформирована и окружена горными хребтами и скалистыми возвышенностями. В целом, поверхность Меркурия однородна, что отличает её от Луны и Марса. Феномен маленького мира заключается в ледниковом периоде на одной стороне объекта и адским пеклом на противоположной стороне. Натрий, железо и хлор являются основными элементами на планете.

Атмосфера Меркурия имеет низкую плотность. В её составе обнаружены гелий, водород, пары кальция, натрий и мизерное количество кислорода. Солнечный свет поставляет на планету гелий и водород, однако металлы испаряются с поверхности.

Источник: CosmosPlanet.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.