Содержание:
Планета Меркурий знаменита не только тем, что это самая близкая планета к Солнцу, но еще это и самая маленькая планета нашей Солнечной системы. Хотя лавры самой маленькой планеты Меркурию достались совсем недавно, ведь раньше самой маленькой планетой считался Плутон, но после того как он был разжалован из статуса «полноценных» планет, первенство перешло к Меркурию, о котором наша сегодняшняя статья.
История открытия планеты Меркурий
История Меркурия и наших знаний об этой планете уходит корнями в глубокую древность, по сути это одна из первых планет, известных человечеству. Так Меркурий наблюдали еще в древнем Шумере, одной из первых развитых цивилизаций на Земле. У шумерцев Меркурий ассоциировался с тамошним богом письменности Набу. Знали об этой планете также вавилонские и древнеегипетские жрецы, по совместительству прекрасные астрономы древнего мира.
Что же касается происхождения названия планеты «Меркурий», то оно идет уже от римлян, которые назвали эту планету в честь античного бога Меркурия (в греческом варианте Гермеса), покровителя торговли, ремесел и посланца других олимпийских богов. Также астрономы прошлого Меркурий порой поэтически называли утренней или вечерней зорей, по времени его появления на звездном небосводе.
Бог Меркурий, в честь которого назвали планету.
Также античные астрономы полагали, что Меркурий и его ближайшая соседка планета Венера вращаются таки вокруг Солнца, а не вокруг Земли. А вот Солнце уже в свою очередь вращается вокруг Земли.
Особенности планеты Меркурий
Пожалуй, самой интересной особенностью этой маленькой планеты, является тот факт, что именно на Меркурии происходят самые большие температурные колебания: поскольку Меркурий ближе всех к Солнцу, то днем его поверхность прогревается до 450 С. Но с другой стороны, Меркурий не имеет собственной атмосферы и не может удержать тепло, как следствие, ночью температура опускается до минус 170 С, здесь самая большая разница температур в нашей Солнечной системе.
Своими размерами Меркурий лишь немного больше, чем наша Луна. Поверхность его также подобно лунной, изрешечена кратерами, следами мелких астероидов и метеоритов.
Интересный факт: примерно 4 миллиарда лет назад огромный астероид врезался в Меркурий, силу этого удара можно сравнить со взрывом триллиона мегатонных бомб. От этого удара на поверхности Меркурия остался гигантский кратер, величиной примерно как современный штат Техас, астрономы назвали его кратер Бассейнс Калорис.
Также весьма интересный является тот факт, что на Меркурии есть самый настоящий лед, который скрывается в глубине тамошних кратеров. Лед мог быть принесен на Меркурий кометами и метеоритами или даже образоваться из водяного пара, который вырывается из недр планеты.
Еще одной интересной особенностью этой планеты, является уменьшение ее размеров. Само уменьшение как полагают ученые вызвано постепенным охлаждением планеты, которое происходит миллионы лет. Вследствие охлаждения происходит сминание его поверхности и образование лопастевидных скал.
Плотность Меркурия является высокой, выше только у нашей Земли, в центре планеты находится огромное расплавленное ядро, составляющее 75% диаметра всей планеты.
С помощью отправленного НАСА к поверхности Меркурия исследовательского зонда Маринер-10 было сделано удивительное открытие – на Меркурии существует магнитное поле. Это было тем более удивительно, так как согласно астрофизическим данным этой планеты: скорости вращения и наличия расплавленного ядра, магнитного поля там быть не должно. Несмотря на то, что сила магнитного поля Меркурия составляет лишь 1% от силы магнитного поля Земли, оно сверхактивно – магнитное поле солнечного ветра периодически попадает в поле Меркурия и от взаимодействия с ним возникают сильные магнитные торнадо, порой достигающие и поверхности планеты.
Скорость планеты Меркурий, по которой он вращается вокруг Солнца, составляет 180 000 км в час. Орбита Меркурия овальной формы и сильно вытянута эпилептически, вследствие чего он, то приближается к Солнцу на 47 миллионов километров, то отдаляется на 70 миллионов километров. Если бы мы могли наблюдать Солнце с поверхности Меркурия, то оттуда оно выглядело бы в три раза больше, чем с Земли.
Один год на Меркурии равен 88 земным суткам.
Меркурий фото
Предлагаем вашему вниманию фото этой планеты.
Температура на Меркурии
Какая температура на Меркурии? Хотя эта планета и расположена ближе всех к Солнцу, первенство самой теплой планеты Солнечной системы принадлежит соседке Венере, чья густая атмосфера, которая буквально окутывает планету, позволяет удерживать тепло. Что касается Меркурия, то из-за отсутствия атмосферы, тепло его улетучивается и планета, как быстро нагревается, так и быстро остывает, каждый день и каждую ночь там проходят просто таки огромные перепады температуры от +450 С днем до -170 С ночью. При этом средняя температура на Меркурии будет составлять 140 С, вот только от этого не холодно, не жарко, погода на Меркурии оставляет желать лучшего.
Есть ли жизнь на Меркурии
Как вы, наверное, догадались, при таких температурных колебаниях существование жизни не возможно.
Атмосфера Меркурия
Выше мы писали, что атмосфера на Меркурии отсутствует, хотя с этим утверждением можно и поспорить, атмосфера планеты Меркурий не чтобы отсутствует, она просто другая и отличается от того, что мы понимаем собственно под атмосферой.
Оригинальная атмосфера этой планеты была рассеяна 4,6 миллиарда лет назад по причине очень слабой гравитации Меркурия, которая попросту не могла удержать ее. Вдобавок близость к Солнцу и постоянные солнечные ветры также не способствовали сохранению атмосферы в классическом понимании этого термина. Тем не менее, слабая атмосфера на Меркурии таки сохранилась, причем это самая из непостоянных и незначительных атмосфер в солнечной системе.
Состав атмосферы Меркурия включает в себя гелий, кислород, калий, натрий, также пары воды. К тому же нынешняя атмосфера планеты периодически пополняется из различных разнообразных источников, таких как, частицы солнечного ветра, вулканическая дегазация, радиоактивный распад элементов.
Также, несмотря на маленький размер и мизерную плотность атмосферу Меркурия можно разделить на целых четыре секции: нижний, средний и верхний слои, а также экзосфера. Нижняя атмосфера – имеет в себе много пыли, которая предает Меркурию своеобразный красно-коричневый вид, она прогревается до высоких температур, благодаря теплу, которое отражается от поверхности. Средняя атмосфера имеет реактивную струю, подобную земной. Верхняя атмосфера Меркурия активно взаимодействует с солнечными ветрами, которые также нагревают ее до высоких температур.
Поверхность Меркурия
Поверхность планеты Меркурий представляет собой голую скалу вулканического происхождения. Миллиарды лет назад расплавленная лава остыла и образовала каменистую, серого цвета поверхность. Такой поверхностью обусловлен и цвет Меркурия – темно-серый, хотя благодаря пыли в нижних слоях атмосферы складывается ощущение, что Меркурий красно-коричневый. Снимки поверхности Меркурия сделанные с исследовательского зонда «Мессенджер» очень напоминают лунный пейзаж, единственное на Меркурии нет «лунных морей», тогда как на Луне нет меркурианских эскарпов.
Кольца Меркурия
А есть ли у Меркурия кольца? Ведь у многих планет солнечной системы, например, Нептуна, Урана, Юпитера и конечно же Сатурна они присутствуют. Увы но у Меркурия колец нет от слова совсем. Кольца не могут существовать на Меркурии опять таки ввиду близости этой планеты к Солнцу, ведь кольца других планет образуются из ледяных обломков, куском астероидов и прочих небесных объектов, которые вблизи Меркурия попросту расплавляться жаркими солнечными ветрами.
Спутники Меркурия
Также как и колец спутников у Меркурия нет. Обусловлено это тем, что вокруг этой планеты не так уж много летает астероидов – потенциальных кандидатов в спутники при соприкосновении их с гравитацией планеты.
Вращение Меркурия
Вращение планеты Меркурий является весьма необычным, а именно орбитальный период его вращения меньший по сравнению с длительностью вращения вокруг своей оси. Длительность эта составляет менее 180 земных дней. В то время как орбитальный период вдвое меньше. Иными словами, Меркурий проходит две орбиты за три своих оборота.
Сколько лететь до Меркурия
В ближайшей точке минимальное расстояние от Земли до Меркурия составляет 77,3 миллиона километров. Сколько же времени понадобится современным космическим аппаратам, чтобы преодолеть такое расстояние? Самый быстрый на сегодня космический аппарат НАСА – «Новые горизонты», который был запущен к Плутону, имеет скорость около 80000 километров в час. Чтобы долететь до Меркурия ему понадобилось бы примерно 40 дней, что сравнительно не так уж и долго.
Первый космический аппарат Маринер-10 запущенный к Меркурию в далеком 1973 году, был не такой быстрый, ему понадобилось 147 дней, чтобы долететь до этой планеты. Техника совершенствуется, и возможно, в ближайшем будущем до Меркурия можно будет долететь и за несколько часов.
Интересные факты про Меркурий
- Меркурий достаточно нелегко обнаружить на небе, так как он «любит играть в прятки» буквально «прячась» за Солнцем. Тем не менее, астрономам древности было о нем известно. Объясняют это тем, что в те далекие времена небо было более темное из-за отсутствия светового загрязнения, и планета была видна гораздо лучше.
- Смещение орбиты Меркурия помогло подтвердить знаменитую теорию относительности Альберта Эйнштейна. Если коротко, то она рассказывает, как свет звезды меняется, когда другая планета вращается вокруг нее. Астрономы отражали от Меркурия сигнал радара, и путь этого сигнала совпадал с предсказаниями общей теории относительности.
- Магнитное поле Меркурия, само существование которого является весьма загадочным, вдобавок ко всему еще и различается на полюсах планеты. На южном полюсе оно более интенсивно, нежели на северном.
Источник: www.poznavayka.org
Кто и когда открыл Меркурий
Но когда догадались о его статусе планеты? Все началось с Николая Коперника и публикации его гелиоцентрической модели мира, где в центре системы оказалось Солнце. Тогда Меркурий стал на роль планеты. Особую роль сыграл Галилео Галилей в 17-м веке, который понял, что планеты соответствуют идеям Коперника.
Из-за крошечности (самая маленькая планета Солнечной системы) и приближенности к Солнцу за планетой было сложно следить обычными приборами. Даже мощные телескопы видели лишь небольшой диск, а вот об особенностях поверхности никто ничего не знал.
В 1960-х гг. советские ученые использовали радиосигналы и смогли понять, что длительность меркурианского дня достигает 59 земных. Телескоп Аресибо сумел дать информацию о поверхности с расширением в 5 км.
Больше деталей принесли разведывательные миссии. Первым аппаратом стал Маринер-10, прибывший в 1974 году на высоте в 327 км. Но ему удалось показать лишь половину планеты. Удивительно, но снимки сильно напоминали поверхностные формирования земного спутника.
Интересно, что первооткрывателя элемента ртути (символ используют и для планеты) также история не запомнила. Но в жидком виде ее использовали еще египтяне 4000 лет назад.
Полезные статьи:
Источник: v-kosmose.com
Общая характеристика планеты
Масса М. составляет 3,302·1023 кг (0,055 массы Земли), экваториальный радиус – 2440±1 км (0,38 радиуса Земли), ускорение свободного падения – 3,72 м/с2 (0,38 земного), первая и вторая космич. скорости равны соответственно 3,0 км/с и 4,25 км/с. Орбита Меркурия наклонена к плоскости эклиптики на 7° и сильно вытянута (эксцентриситет орбиты 0,206). Большая полуось орбиты (ср. расстояние от Солнца) составляет 0,387 а. е. (58 млн. км); в перигелии расстояние от М. до Солнца равно 0,31 а. е., в афелии – 0,47 а. е.
Сидерич. период обращения М. 87,9694 сут, орбитальная скорость в ср. составляет 48 км/с, а в перигелии достигает 54 км/с, что почти вдвое превышает орбитальную скорость Земли. Ср. поток солнечного излучения у поверхности М. 9,08 кВт/м2 (в 6,6 раза больше, чем на орбите Земли). Геометрич. альбедо составляет 0,106, сферическое – 0,119. Имеются следы крайне разреженной атмосферы (экзосферы) с непостоянной плотностью ок. 107 атомов/см3. Ср. темп-ра поверхности планеты составляет 340 К, максимальная – до 710 К, минимальная – 88 К. Спутников у М. нет.
Сидерич. период вращения равен 58,6461 сут; ось вращения М. практически перпендикулярна к плоскости орбиты. До 2-й пол. 20 в. предполагалось, что период вращения М. синхронизирован с периодом его обращения вокруг Солнца. В 1965 методами межпланетной радиолокации установлено, что М. находится в резонансном, но не синхронном вращении: за время двух оборотов вокруг Солнца М. совершает ровно три оборота вокруг своей оси. Из-за резонансного вращения и высокого эксцентриситета орбиты на М. можно выделить т. н. горячие долготы – секторы у двух противоположных меридианов, которые попеременно обращены к Солнцу при прохождении перигелия. Здесь поверхность М. подвергается наиболее интенсивному нагреву.
Из-за высокого эксцентриситета орбиты скорость орбитального движения М. меняется, в то время как скорость собственного вращения планеты остаётся постоянной. Эти скорости сравнимы, и в перигелии орбитальное движение в течение примерно 8 сут обгоняет вращение планеты, из-за чего на долготах, отстоящих от «горячих долгот» на 90°, наблюдаются двукратные восходы и закаты.
Поверхность Меркурия
Обилием метеоритных кратеров на поверхности М. напоминает обратную сторону Луны. Однако здесь нет обширных лавовых равнин, создающих лунные моря (рис. 1). Равнина, покрытая многочисл. перекрывающимися метеоритными кратерами (рис. 2), является наиболее древним типом рельефа М. Большинство кратеров образовалось ок. 3,9 млрд. лет назад в период максимума выпадения крупных метеоритных тел. Аналогичные лунные кратеры имеют значительно бóльшие диаметры, чем кратеры на М., образованные такими же по массе метеороидами. Это объясняется тем, что ускорение свободного падения на М. в 2,4 раза выше, чем на Луне. Поэтому выброшенный при ударе материал выпадал ближе к центру кратера: при одинаковой энергии площадь, которую покрывает выброс на М., в 5 раз меньше, чем на Луне. Др. тип поверхности – бескратерные равнины (обширные промежутки между кратерами), характерные только для М. Необычная деталь рельефа М. – эскарпы (обрывы) – уступы выс. 1–2 км, разделяющие два ничем не отличающихся района. Протяжённость таких обрывов – мн. сотни километров. Напр., эскарп Дискавери тянется от 56° ю. ш., 38° в. д. до 50° ю. ш., 36° в. д. Местами он пересекается крупными кратерами. Эскарпы образовались при охлаждении планеты, когда происходило её сжатие, повлёкшее за собой сдвиги отд. участков утолщающейся коры. По-видимому, именно этот процесс предотвратил мощные выбросы лавы.
М. покрыт мелко раздробленным материалом (реголитом), который имеет примерно такие же отражат. свойства, как и реголит Луны. Кора М. обеднена минералами, содержащими FeO (менее 3%), и обогащена полевыми шпатами; возможно присутствие щелочных базальтов, а также горных пород, включающих обеднённые железом пироксены. На поверхности М. распространены такие породы, как анортозиты. ИК-спектры указывают также на присутствие нефелиновых сиенитов. Длины волн максимумов спектров соответствуют горным породам среднего и основного состава со значит. степенью неоднородности.
Особенности строения Меркурия
Высокая ср. плотность М. (5430 кг/м3, чуть ниже ср. плотности Земли) и большое значение безразмерного момента инерции (характеризующего концентрацию вещества к центру М. и составляющего ок. 0,324) указывают на массивное металлич. ядро планеты. Радиус металлич. ядра М. достигает 0,75 радиуса планеты. Оно занимает ок. 45% объёма планеты, на его долю приходится 75–80% массы М. (у Земли – 32%), причём т. н. освобождённая (от сжатия в недрах планеты) плотность М. значительно выше земной. Над ядром расположена силикатная оболочка толщиной 500–600 км, а плотность поверхностных пород М., вероятно, имеет тот же порядок, что и у Луны. Т. о., М. не удаётся отнести ни к типу Земли, ни к типу Луны: поверхность планеты похожа на лунную, но железное ядро по своим размерам сравнимо с земным.
М. обладает магнитным полем (открыто КА «Маринер-10» в 1974), что указывает на наличие у планеты жидкого ядра. Жидкое состояние ядра (или его сферич. слоя) было подтверждено в 2007 радиолокац. наблюдениями, а также исследованиями, проведёнными КА «Мессенджер» в 2008. Вместе с тем расчёты показывают, что за время существования планеты исходно жидкое ядро должно было затвердеть, причём на его застывание хватило бы всего 1,5–2 млрд. лет. Чтобы объяснить этот парадокс, предполагают, что в металлич. ядре присутствуют легирующие элементы, снижающие темп-ру затвердевания.
Собственное магнитное поле М. имеет дипольный характер. Индукция дипольного магнитного поля М. на экваторе достигает 300 нТ, а у полюсов – 700 нТ, что составляет ок. 1% индукции земного магнитного поля. Наклон оси магнитного диполя к оси вращения М. оценивается в пределах 5–12° (что близко к наклону диполя Земли), направление магнитных диполей у М. и Земли совпадает. Отсутствие атмосферы в сочетании с заметным собственным магнитным полем планеты позволяет исследовать явления обтекания магнитосферы солнечным ветром в условиях, которые не реализуются больше ни у одной планеты Солнечной системы.
Благодаря близости к Солнцу физич. процессы на М. во многих отношениях уникальны. Локальное магнитное поле Солнца, вмороженное в плазму солнечного ветра, взаимодействует с магнитосферой М. Кроме того, солнечный ветер проникает непосредственно к поверхности планеты, принося в экзосферу М. водород и гелий, которые могут временно имплантироваться в остывшую поверхность ночной стороны М. В условиях высокой темп-ры дневной стороны с поверхности М. выделяются атомы натрия, калия и кальция, пополняя разреженную и непостоянную по плотности экзосферу М. По весьма приблизит. оценкам, экзосфера М. имеет следующий состав: атомы калия (32%), натрия (25%), кислорода (ок. 10%), аргона (7%), гелия (6%), а также молекулы азота и кислорода (по 5%), диоксида углерода, воды и водорода (по 3%). М. непрерывно теряет атомы и молекулы экзосферы и возобновляет их из указанных выше источников.
Проблема образования М. относится к главным темам его исследований. Согласно теории последовательной аккреции, одним из осн. механизмов формирования планет были катастрофич. соударения с ними крупных протопланетных тел. Предполагается, что в результате этого вещество внешней оболочки М. было выброшено в околопланетное пространство и утеряно. Ядро М. можно рассматривать как остатки структуры более крупной планеты.
Исследования Меркурия в 20–21 вв.
Из-за близости М. к Солнцу обеспечить сближение КА с М. намного сложнее, чем с Марсом или Венерой. В этом случае в ходе полёта КА должен выполнять гравитац. манёвры (напр., обмен угловым моментом с Венерой). В 1973 запущен первый КА для исследования М. – «Маринер-10» (США), в 2004 – КА «Мессенджер» (США). «Маринер-10» трижды сближался с планетой в 1974–1975, причём повторные сближения, значительно увеличившие результативность миссии, не были предусмотрены проектом и оказались результатом орбитальных резонансов. Помимо открытия магнитного поля, измерений в УФ- и ИК-диапазонах спектра и исследований магнитосферы М., телевизионной съёмкой было охвачено ок. 45% поверхности планеты. В янв. 2008 «Мессенджер» после нескольких гравитац. манёвров приблизился к М. и затем ещё дважды сближался с планетой. Уже при первом сближении на поверхности М. были обнаружены соединения оксидов железа и титана. Лазерная локация позволила с высокой точностью получить сведения о рельефе планеты. В дальнейшем предусмотрена полная съёмка поверхности М. В марте 2011 аппарат стал первым искусств. спутником планеты. Результаты, полученные в 2011, позволили сделать выводы об эволюции планеты, рельефе и составе поверхности, экзосфере, истории вулканизма М., его магнитном поле и др.
Европ. космич. агентством совместно с Япон. аэрокосмич. агентством разрабатывается миссия «BepiColombo», состоящая из двух КА, один из которых ориентирован на исследование поверхности М., а другой – на наблюдения магнитного поля и магнитосферы планеты. Запуск миссии планируется на 2016.
В нач. 21 в. в России разработан новый метод астрономич. наблюдений М. Высокая чувствительность ПЗС-матриц позволила сократить экспозиции изображений М. до миллисекунд, в течение которых нестабильность земной атмосферы не успевает размыть изображения. После отбора и совместной обработки методом корреляционного совмещения нескольких тысяч наиболее удачных электронных снимков удаётся синтезировать снимки, чёткость которых в 20–50 раз превышает чёткость исходного материала.
Эффективным методом исследований М. стала наземная радиолокация. С её помощью обнаружены необычные свойства грунта некоторых кратеров вблизи сев. полюса планеты: возможно, в этих местах есть водяной лёд. Поскольку ось вращения М. перпендикулярна к плоскости орбиты, дно кратеров вблизи полюсов никогда не освещается Солнцем. Предполагают, что в таких кратерах под слоем реголита мог накопиться слой льда, принесённого на М. кометами или др. соударяющимися с планетой телами.
Источник: bigenc.ru
В телескоп Меркурий виден и в светлое время, но таких дней на год приходится всего-то от тридцати до сорока. Угловой размер меркурианского диска составляет менее десяти угловых секунд. И человеческий глаз, и лучшие фотоэмульсии настолько скверно различают детали поверхности планеты, что до недавнего времени наземные наблюдения Меркурия практически не приносили полезной информации. Ситуация улучшилась лишь в последние десятилетия благодаря компьютеризованным телескопам, оснащенным цифровыми мегапиксельными матрицами. С космическими наблюдениями тоже не все обстоит гладко. Орбитальный телескоп «Хаббл» с самого начала решили никогда не направлять на Меркурий — слишком опасны последствия неточной наводки. Если объектив телескопа вместо Меркурия взглянет на Солнце, его аппаратуре угрожают значительные повреждения. А отправлять к Меркурию исследовательские зонды тоже непросто. Поэтому за всю космическую эру вблизи него работал всего один корабль, американский Mariner 10, причем с тех пор прошло уже больше 30 лет. Лишь 3 августа 2004 года NASA отправило к Меркурию автоматическую станцию Messenger, которая 14 января и 6 октября 2008 совершила первые два пролета мимо планеты. «Мессенджер» еще раз приблизится к Меркурию 29 сентября 2009 года, а 18 марта 2011 года превратится в его спутник. Европейское космическое агентство и Япония в рамках проекта BepiColombo намереваются вывести на орбиты вокруг Меркурия сразу два спутника. Если все пойдет по плану, то космический «автобус» с этими аппаратами запустят в 2013 году, а цели он достигнет шестью годами позднее.
| |
| Жаркий МЕРКУРИЙ |
Самые ранние сведения о наблюдениях Меркурия (и других четырех планет, видных без помощи оптики) дошли до нас на шумерских клинописных табличках III тысячелетия до нашей эры. От шумеров эти знания переняли вавилоняне, а затем и греки. Любопытно, что эллины сначала полагали, что Меркурий — не одна, а две планеты: утренняя, Аполлон, и вечерняя, Гермес. Однако примерно две с половиной тысячи лет назад они поняли, что оба имени принадлежат одному и тому же небесному телу. В те же времена замечательный математик и астроном Евдокс Книдский определил, что планета (за которой закрепилось имя Гермес) на земном небосводе возвращается в прежнее положение относительно Солнца каждые 115 суток. Этот параметр орбитального движения называется синодическим периодом, и Евдокс определил его менее чем с однопроцентной ошибкой! Греческий бог торговли (и воров!) быстроногий Гермес в римском пантеоне стал именоваться Меркурием.
Первым астрономом, наблюдавшим Меркурий в телескоп, стал Галилей. Будь его инструмент помощнее, Галилей заметил бы не только венерианские, но и меркурианские фазы, но судьба рассудила иначе. Первым их узрел в 1639 году итальянец Джованни Батиста Зупи, который тем самым окончательно доказал, что Меркурий является спутником Солнца. Впрочем, восемью годами раньше француз Пьер Гассенди уже наблюдал прохождение Меркурия по солнечному диску, предсказанное Иоганном Кеплером на основе гелиоцентрической теории.
| |
| Скорость вращения Меркурия вокруг своей оси почти постоянна, а скорость орбитального движения изменяется за счет большого эксцентриситета орбиты. Вблизи перигелия в течение некоторого времени скорость орбитального движения превышает скорость вращательного движения, для наблюдателя на поверхности планеты Солнце останавливается, а затем начинает двигаться в обратном направлении! Это явление называют эффектом Иисуса Навина, библейского героя, остановившего движение солнца. Для наблюдателя на терминаторе (линии раздела дня и ночи) Солнце восходит (или заходит) дважды. |
| ДВОЙНОЙ ВОСХОД |
В середине XIX столетия меркурианская астрономия обогатилась и куда более ценными фактами. В 1841 году Иоганн Энке первым вычислил массу Меркурия по возмущениям движения кометы, которая сейчас носит его имя. Тогда же было доказано, что его орбита вращается относительно Солнца, так что Меркурий описывает не замкнутый эллипс, а розетку. Правда, скорость этого вращения очень невелика — за столетие меркурианский перигелий смещается всего на 5600 угловых секунд. В принципе, в этой аномалии не было ничего тревожного. Из ньютоновской механики следует, что строго по эллипсу может двигаться лишь одиночная планета, не имеющая соседей. Однако на Меркурий влияют не только Солнце, но и прочие планеты, главным образом гигант Юпитер. В 1859 году Урбен Леверье (тот самый, который тринадцатью годами раньше «на кончике пера» открыл Нептун) вычислил, что под действием гравитации Юпитера, Венеры, Земли и Марса орбита Меркурия должна поворачиваться приблизительно на наблюдаемую величину, но все же чуточку медленней, чем в действительности. Расхождение было ничтожным, примерно две трети угловой минуты за столетие, но объяснить его никак не получалось. Причину дополнительного поворота обнаружил в конце 1915 года Альберт Эйнштейн — на базе только что созданной общей теории относительности.
Львиную долю информации о Меркурии принес феноменально удачный полет последнего из автоматических межпланетных аппаратов Mariner («Моряк»). Эту экспедицию предложил в 1968 году Совет по космическим исследованиям Национальной академии наук США, а спустя год ее утвердил Конгресс. Для нее построили два одинаковых корабля — основной и дублер, который предполагали отправить в космос в случае неудачи первого запуска. Сейчас «запасной игрок» экспонируется в Смитсоновском музее авиации и космонавтики в Вашингтоне.
«Маринер-10» занимает в истории космических исследований уникальное место. Он стал первым кораблем, которому для выхода к планете — цели потребовалось на промежуточном участке траектории произвести разгон в гравитационном поле другой планеты (Венеры). Этот маршрут разработал уже упоминавшийся Коломбо, который впервые рассказал о нем в феврале 1970 года на конференции в Калтехе. Во время пролета мимо Венеры «Маринер-10» отправил на Землю более 4 тысяч снимков, так что фактически он исследовал не одну, а две планеты — тоже первый случай в анналах космонавтики. Корабль приближался к планете — цели более одного раза (точнее, трижды), чего опять-таки ранее не случалось. И наконец, для определения пространственной ориентации зонда впервые был применен метод измерения величины лучевого давления солнечного света на энергетические панели.
Меркурианский зонд весом в 474 кг 3 ноября 1973 года был выведен в космос ракетой Atlas Centaur с космодрома на мысе Канаверал. Он нес две телекамеры, радиометр инфракрасного излучения, ультрафиолетовый спектрометр, пару магнитометров и прочую аппаратуру. Во время пролетов 29 марта и 21 сентября 1974 года и 16 марта 1975 года эти приборы работали с полной нагрузкой. Минимальная дистанция между зондом и планетой была достигнута на последнем пролете — 327 км. А всего через восемь суток, 24 марта, на корабле иссякло топливо для двигателей ориентационной системы, и связь с ним была потеряна. Впрочем, судьба его известна — зонд стал спутником Солнца.
«Маринер-10» сфотографировал примерно 45% поверхности Меркурия, измерил ее температуру, просканировал меркурианское магнитное поле и собрал сведения о газовом окружении планеты. Данные телеметрии позволили определить возмущения траектории зонда в поле тяготения планеты и на основании этого впервые точно вычислить ее массу и радиус. В общем, этот космический бродяга потрудился на славу.
Орбита Меркурия вытянута сильнее, чем орбита любой из семи других планет от Венеры до Нептуна. Ее эксцентриситет несколько больше одной пятой (у орбиты Земли он равен всего лишь 0,017). В перигелии Меркурий приближается к Солнцу на 0,308 а.е. (46 млн км), а в афелии удаляется на 0,47 а.е. (в километрах это почти 70 млн). Совсем недавно были сделаны расчеты, из которых следует, что по прошествии 5 млрд лет, то есть еще до того, как Солнце превратится в красный гигант, Юпитер может растянуть орбиту Меркурия настолько, что у того появятся шансы столкнуться с Венерой. Впрочем, вероятность подобного исхода не превышает 1-2%.
| |
| За один меркурианский год Меркурий успевает повернуться вокруг своей оси на полтора оборота, то есть в момент прохождения перигелия он подставляет Солнцу то одну сторону, то прямо противоположную. Два противоположных меридиана, которые попеременно обращены к Солнцу во время прохождения Меркурием перигелия, называют «горячими долготами» или «горячими полюсами». Карта распределения температур, полученная с помощью радиотелескопов VLA [Very Large Array], наглядно показывает наличие этих полюсов (точнее, одного — второй находится на противоположной от земных наблюдателей стороне Меркурия). Слева показаны синтезированные цветовые карты отраженного солнечного света (левая колонка) и концентрации паров натрия (правая колонка), рассчитанные на основе снимков, сделанных обсерваторией Китт-Пик на протяжении трех дней. Красной штриховкой показана ночная сторона Меркурия. Распределение натрия в атмосфере значительно меняется на протяжении дня, в особенности на полюсах. Существует предположение, что это связано с влиянием магнитного поля, которое заставляет ионы натрия и электроны мигрировать к полюсам и там рекомбинировать, образуя пары натрия. |
| ГОРЯЧИЕ ДОЛГОТЫ |
Плоскость меркурианского движения наклонена к плоскости орбиты Земли (или, что то же самое, к плоскости эклиптики) на целых 7 градусов — и по этому показателю он чемпион Солнечной системы. Зато его ось вращения отстоит от нормали к этой плоскости на несчастную сотую долю градуса, то есть практически совпадает с ней (для Земли этот показатель равен 23,5 градуса), так что понятие времени года для Меркурия не имеет ни малейшего смысла. Из-за этого на меркурианском экваторе полуденное Солнце отходит от зенита не больше чем на 0,01 градуса, а на полюсах никогда не поднимается над горизонтом выше тех же 0,01 градуса. Поэтому не исключено, что на дне высокоширотных кратеров прячутся залежи водяного льда кометного и метеоритного происхождения.
| РАДИОЛОКАЦИЯ Долго считалось, что периоды обращения Меркурия вокруг Солнца и вокруг собственной оси совпадают. Но в середине 1960-х с помощью радиолокации удалось установить, что меркурианский год и звездные сутки соотносятся как 3:2 |
Меркурианские ночи всегда равны по продолжительности дням, но и те и другие вовсе не совпадают по протяженности с полупериодом осевого вращения! Все дело в том самом магическом соотношении 3:2 между осевым и орбитальным периодами этой странной планеты. За время одного полуповорота вокруг оси Меркурий успевает сместиться по орбите на 120 градусов, в связи с чем большая часть его поверхности остается освещенной. В результате длительность солнечных суток на Меркурии (время от восхода до восхода) составляет два меркурианских года — 176 земных суток. Половина этого времени приходится на день, половина — на ночь.
Меркурий уступает по размерам не только остальным планетам, но и их крупнейшим спутникам. При диаметре в 4878 км он меньше юпитерианца Ганимеда (5468 км) и сатурнианского спутника Титана (5150 км). А вот по средней плотности вещества (5,4 г/см3) Меркурий почти не уступает Земле (5,5 г/см3), несколько опережает Венеру (5,2 г/см3) и сильно превосходит Марс (3,9 г/см3). Поэтому меркурианское ускорение свободного падения, равное 3,7 м/с2, практически не отличается от марсианского.
| |
| |
| Наряду с Венерой, Землей и Марсом Меркурий относится к планетам так называемой земной группы. В отличие от газовых гигантов и ледяных объектов пояса Койпера они имеют высокую плотность и состоят в основном из силикатов и железа. Структура всех планет и спутника Земли — Луны — похожа: в центре находится железное ядро (у Луны — предположительно), окруженное силикатной мантией и корой. Ядро Меркурия непропорционально большое, оно составляет три четверти диаметра планеты. Ранее считалось, что ядро Меркурия остыло и является твердым, однако полученные данные о магнитном поле планеты породили сомнения в кругах ученых. Впрочем, существование жидкого внешнего ядра, подогреваемого, например, солнечными приливными волнами, — лишь одна из альтернативных гипотез. Существуют и другие — например, гипотеза об остаточной намагниченности коры Меркурия или о том, что внешняя часть ядра состоит из раствора серы в железе. |
| ЗЕМНАЯ ГРУППА |
Однако Меркурий лидирует по другому показателю — ненагруженной плотности вещества. Для определения этого параметра массу небесного тела делят не на его реальный объем, а на тот, который оно имело бы, не будучи сдавлено собственной тяжестью. Ненагруженная плотность Меркурия практически не отличается от физической — 5,3 г/см3. А вот для Земли расхождение весьма велико, ее ненагруженная плотность равна всего лишь 4 г/см3. Отсюда следует, что Меркурий в основном состоит из тяжелых элементов, главным образом железа, которое обеспечивает около 70% его массы. Скорее всего, железо почти целиком сосредоточено в исполинском ядре, радиус которого равен 1800 км — 3/4 планетарного радиуса. Радиус земного ядра несколько больше половины радиуса планеты (точнее, 54%), а для Венеры, Марса и Луны эти отношения еще меньше.
Меркурий имеет не настоящую атмосферу, а тончайшее газовое окружение, состоящее из гелия, кислорода и водорода, а также натрия, калия и кальция. Давление этой смеси не превышает одной триллионной части атмосферы. В подобных условиях у частиц газа неизмеримо больше шансов столкнуться с поверхностью планеты, нежели между собой. Такая сверхразреженная газовая подушка называется экзосферой. Меркурианская экзосфера в значительной степени обязана своим существованием Солнцу. Во всяком случае, это относится к водороду и гелию, приносимым к планете солнечным ветром. Экзосфера подпитывается и за счет распада радиоизотопов, которые содержатся в меркурианской коре. Эти два источника не дают экзосфере исчезнуть, хотя давление солнечного ветра непрерывно вышибает ее частицы в космическое пространство.
Поверхность Меркурия в общих чертах похожа на лунную. Она тоже покрыта реголитом (так называют породы, раздробленные ударами мелких и мельчайших метеоритов). Как и на Луне, ее температура колеблется в очень широких пределах — от -180 до 430°С. Меркурий также изобилует метеоритными ударными кратерами самой разной величины. Вздымаются там и горы высотой до 4 км (на Луне есть вершины раза в полтора выше). С другой стороны, на Меркурии, в отличие от Луны, имеются вздутия, возникшие под действием солнечных приливов на еще расплавленную кору, и высокие уступы (от нескольких сотен до пары тысяч метров), простирающиеся на сотни (иногда многие сотни) километров. Эти геологические структуры, так называемые эскарпы, скорее всего возникли в ходе постепенного охлаждения и сжатия планеты, которое имело место уже после завершения метеоритной бомбардировки, то есть менее 3,8 млрд лет назад. При сжатии кора планеты лопалась, что и привело к возникновению эскарпов. Еще одно отличие Меркурия от Луны состоит в том, что на его поверхности, судя по всему, очень мало железа.
Маринер-10 обнаружил, что Меркурий обладает почти польным магнитным полем, похожим на земное, хотя в сто раз слабее. По направлению оно практически совпадает с меркурианской осью, и магнитные полюса этой планеты расположены вблизи географических. Это открытие оказалось весьма неожиданным. Считается, что дипольные планетарные поля возбуждаются круговым движением потоков электропроводящего вещества жидкого ядра — так называемый «эффект динамо». Однако расчеты показывают, что ядро Меркурия вроде бы должно было остыть и кристаллизоваться не меньше трех миллиардов лет назад (земное ядро остывает гораздо медленней из-за большей массы нашей планеты). Поэтому возникла альтернативная теория — «динамное» магнитное поле Меркурия давно исчезло, но оставило след в виде остаточного магнетизма его коры (примеры этому есть на Земле, Луне и Марсе). Ее подтверждает тот факт, что в северном полушарии Меркурия магнитное поле мощнее, нежели в южном. Так что это не чистый диполь, подобный брусковому магниту, — поле Меркурия имеет весьма заметный квадрупольный момент.
Но теория меркурианского динамо отнюдь не похоронена. Одна из спасающих ее гипотез утверждает, что ядро постоянно подогревается солнечными приливными волнами и посему его внешняя часть остается расплавленной. Согласно другой модели, внешняя часть ядра содержит примесь легкого элемента, скорее всего серы. Эта смесь, точнее, раствор серы в железе, плавится при более низкой температуре, чем чистое железо, и не затвердевает в течение нескольких миллиардов лет. Теоретически, при концентрации серы менее 0,2% к настоящему времени все ядро целиком перешло бы в твердую фазу, а при концентрации в 7% осталось бы в расплавленном состоянии. Поскольку для поддержания динамо-эффекта достаточно иметь в жидком состоянии лишь внешнее ядро, реальная концентрация серы, скорее всего, находится где-то между этими границами.
Как же могло появиться на свет столь странное небесное тело? Большинство ученых склонно считать Меркурий не полностью сформировавшейся планетой, а, так сказать, планетарным эмбрионом. Это означает, что прото-Меркурий в процессе аккреции вещества из первичного газопылевого диска аккумулировал достаточно железа для формирования мощного ядра, но не успел накопить силикатные породы, необходимые для образования мантии и коры пропорциональных размеров, — объясняет профессор планетологии Гавайского университета Джеффри Тейлор. — Впрочем, есть и другие объяснения. Гипотеза постаккреционного испарения утверждает, что прото-Меркурий все же обзавелся мантией, однако она быстро исчезла под ударами метеоритов и излучением молодого Солнца. Согласно конкурирующей гипотезе мегаимпакта, прото-Меркурий лишился мантии из-за столкновения с еще одной протопланетой, которая после этого разрушилась. Каждая модель представлена в научной литературе в нескольких вариантах. Все они имеют и сильные, и слабые стороны, но пока ни один из них не может претендовать на полное объяснение происхождения Меркурия.
| |
| Космический зонд Messenger (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging spacecraft) в январе 2008 года приблизился к Меркурию. Инструменты зонда предназначены для изучения химического состава поверхности, а также магнитного и гравитационного поля планеты. Еще одна задача — провести съемку поверхности, не попавшей в поле зрения телекамер Mariner 10 |
| |
| ПОСЛАННИК ЗЕМЛИ |
До запуска европейского корабля еще далеко, но «Мессенджер» кое-что уже успел сделать. В январе «Мессенджер» прошел всего в 200 км от Меркурия — в полтора с лишним раза ближе, чем «Маринер-10» на третьем пролете, — рассказал научный руководитель экспедиции Шон Соломон, который возглавляет отдел земного магнетизма вашингтонского Института Карнеги. — Мы получили 1200 фотоснимков, которые позволили впервые разглядеть с близкого расстояния 21 % площади Меркурия. В отличие от «Маринера», «Мессенджер» несет на борту лазерный альтиметр, который работал в ходе январского сближения. Мы получили также результаты измерений параметров солнечного ветра, напряженности магнитного поля Меркурия и состава его экзосферы. И это, на мой взгляд, очень неплохое начало».
Источник: galspace.spb.ru