Меркурий — самая близкая к планета Солнечной системы, обращающаяся вокруг за 88 земных суток. Продолжительность одних звёздных суток на Меркурии составляет 58,65 земных, а солнечных - 176 земных. Планета названа древними римлянами в честь бога торговли быстроногого Меркурия, поскольку она движется по небу быстрее других планет.
Меркурий относится к внутренним планетам, так как его орбита лежит внутри орбиты . После лишения Плутона в 2006 году статуса планеты, Меркурию перешло звание самой маленькой планеты . Видимая звёздная величина Меркурия колеблется от −1,9 до 5,5, но его нелегко заметить по причине небольшого углового расстояния от (максимум 28,3°). О планете пока известно сравнительно немного. Только в 2009 году учёные составили первую полную карту Меркурия, используя снимки аппаратов «Маринер-10» и «Мессенджер». Наличие каких-либо естественных спутников у планеты не обнаружено.
Меркурий - самая маленькая планета земной группы. Его радиус составляет всего 2439,7 ± 1,0 км, что меньше радиуса спутника Юпитера Ганимеда и спутника Сатурна Титана. Масса планеты равна 3,3·1023 кг. Средняя плотность Меркурия довольно велика - 5,43 г/см 3 , что лишь незначительно меньше плотности Земли. Учитывая, что Земля больше по размерам, значение плотности Меркурия указывает на повышенное содержание в его недрах металлов. Ускорение свободного падения на Меркурии равно 3,70 м/с 2 . Вторая космическая скорость - 4,25 км/с. Несмотря на меньший радиус, Меркурий всё же превосходит по массе такие спутники планет-гигантов, как Ганимед и Титан.
Астрономический символ Меркурия представляет собой стилизованное изображение крылатого шлема бога Меркурия с его кадуцеем.
Движение планеты
Меркурий движется вокруг по довольно сильно вытянутой эллиптической орбите (эксцентриситет 0,205) на среднем расстоянии 57,91 млн км (0,387 а. е.). В перигелии Меркурий находится в 45,9 млн км от (0,3 а. е.), в афелии - в 69,7 млн км (0,46 а. е.) В перигелии Меркурий более чем в полтора раза ближе к , чем в афелии. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 7°. На один оборот по орбите Меркурий затрачивает 87,97 земных суток. Средняя скорость движения планеты по орбите 48 км/с. Расстояние от Меркурия до меняется в пределах от 82 до 217 млн км.
В течение долгого времени считалось, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной и той же стороной, и один оборот вокруг оси занимает у него те же 87,97 земных суток. Наблюдения деталей на поверхности Меркурия не противоречили этому. Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через период, примерно равный шестикратному периоду вращения Меркурия (352 суток), поэтому в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности планеты. Истина раскрылась только в середине 1960-х годов, когда была проведена радиолокация Меркурия.
Оказалось, что меркурианские звёздные сутки равны 58,65 земных суток, то есть 2/3 меркурианского года. Такая соизмеримость периодов вращения вокруг оси и обращения Меркурия вокруг является уникальным для явлением. Оно, предположительно, объясняется тем, что приливное воздействие отбирало момент количества движения и тормозило вращение, которое было первоначально более быстрым, до тех пор, пока оба периода не оказались связаны целочисленным отношением. В результате за один меркурианский год Меркурий успевает повернуться вокруг своей оси на полтора оборота. То есть если в момент прохождения Меркурием перигелия определённая точка его поверхности обращена точно к , то при следующем прохождении перигелия к будет обращена в точности противоположная точка поверхности, а ещё через один меркурианский год снова вернётся в зенит над первой точкой. В результате солнечные сутки на Меркурии длятся два меркурианских года или трое меркурианских звёздных суток.
В результате такого движения планеты на ней можно выделить «горячие долготы» - два противоположных меридиана, которые попеременно обращены к Солнцу во время прохождения Меркурием перигелия, и на которых из-за этого бывает особенно горячо даже по меркурианским меркам.
На Меркурии не существует таких времён года, как на Земле. Это происходит из-за того, что ось вращения планеты находится под прямым углом к плоскости орбиты. Как следствие, рядом с полюсами есть области, до которых солнечные лучи не доходят никогда. Обследование, проведённое радиотелескопом «Аресибо», позволяет предположить, что в этой студёной и тёмной зоне есть ледники. Ледниковый слой может достигать 2 м и покрыт слоем пыли.
Комбинация движений планеты порождает ещё одно уникальное явление. Скорость вращения планеты вокруг оси - величина практически постоянная, в то время как скорость орбитального движения постоянно изменяется. На участке орбиты вблизи перигелия в течение примерно 8 суток угловая скорость орбитального движения превышает угловую скорость вращательного движения. В результате Солнце на небе Меркурия останавливается и начинает двигаться в обратном направлении - с запада на восток. Этот эффект иногда называют эффектом Иисуса Навина, по имени главного героя Книги Иисуса Навина из Библии, остановившего движение Солнца. Для наблюдателя на долготах, отстоящих на 90° от «горячих долгот», Солнце при этом восходит (или заходит) дважды.
Интересно также, что, хотя ближайшими по расположению орбит к Земле являются Марс и Венера, Меркурий чаще других является ближайшей к Земле планетой (поскольку другие отдаляются в большей степени, не будучи столь «привязанными» к Солнцу).
По своим физическим характеристикам Меркурий напоминает Луну. У планеты нет естественных спутников, но есть очень разреженная атмосфера. Планета обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля по своей совокупности составляющим 0,01 от земного. Ядро Меркурия составляет 83 % от всего объёма планеты. Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 К (от −180 до +430 °C). Солнечная сторона нагревается гораздо больше, чем полярные области и обратная сторона планеты.
Поверхность Меркурия также во многом напоминает лунную - она сильно кратерирована. Плотность кратеров различна на разных участках. Предполагается, что более густо усеянные кратерами участки являются более древними, а менее густо усеянные - более молодыми, образовавшимися при затоплении лавой старой поверхности. В то же время крупные кратеры встречаются на Меркурии реже, чем на Луне. Самый большой кратер на Меркурии назван в честь великого голландского живописца Рембрандта, его поперечник составляет 716 км. Однако сходство неполное - на Меркурии видны образования, которые на Луне не встречаются. Важным различием гористых ландшафтов Меркурия и Луны является присутствие на Меркурии многочисленных зубчатых откосов, простирающихся на сотни километров, - эскарпов. Изучение их структуры показало, что они образовались при сжатии, сопровождавшем остывание планеты, в результате которого площадь поверхности Меркурия уменьшилась на 1 %. Наличие на поверхности Меркурия хорошо сохранившихся больших кратеров говорит о том, что в течение последних 3-4 млрд лет там не происходило в широких масштабах движение участков коры, а также отсутствовала эрозия поверхности, последнее почти полностью исключает возможность существования в истории Меркурия сколько-нибудь существенной атмосферы.
В ходе исследований, проводимых зондом «Мессенджер», было сфотографировано свыше 80 % поверхности Меркурия и выявлено, что она однородна. Этим Меркурий не схож с Луной или Марсом, у которых одно полушарие резко отличается от другого.
Первые данные исследования элементного состава поверхности с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра аппарата «Мессенджер» показали, что она бедна алюминием и кальцием по сравнению с плагиоклазовым полевым шпатом, характерным для материковых областей Луны. В то же время поверхность Меркурия сравнительно бедна титаном и железом и богата магнием, занимая промежуточное положение между типичными базальтами и ультраосновными горными породами типа земных коматиитов. Обнаружено также сравнительное изобилие серы, что предполагает восстановительные условия формирования планеты.
Геология и внутреннее строение
1. Кора, толщина - 100-300 км.2. Мантия, толщина - 600 км.
3. Ядро, радиус - 1800 км.
До недавнего времени предполагалось, что в недрах Меркурия находится металлическое ядро радиусом 1800-1900 км, содержащее 60 % массы планеты, так как КА «Маринер-10» обнаружил слабое магнитное поле, и считалось, что планета с таким малым размером не может иметь жидкого ядра. Но в 2007 году группа Жана-Люка Марго подвела итоги пятилетних радарных наблюдений за Меркурием, в ходе которых были замечены вариации вращения планеты, слишком большие для модели с твёрдым ядром. Поэтому на сегодняшний день можно с высокой долей уверенности говорить, что ядро планеты именно жидкое.
Процентное содержание железа в ядре Меркурия выше, чем у любой другой планеты Солнечной системы. Было предложено несколько теорий для объяснения этого факта. Согласно наиболее широко поддерживаемой в научном сообществе теории, Меркурий изначально имел такое же соотношение металла и силикатов, как в обычном метеорите, имея массу в 2,25 раза больше, чем сейчас.
Однако в начале истории Солнечной системы в Меркурий ударилось планетоподобное тело, имеющее в 6 раз меньшую массу и несколько сот километров в поперечнике. В результате удара от планеты отделилась большая часть изначальной коры и мантии, из-за чего относительная доля ядра в составе планеты увеличилась. Подобный процесс, известный как теория гигантского столкновения, был предложен и для объяснения формирования Луны.
Однако первые данные исследования элементного состава поверхности Меркурия с помощью гамма-спектрометра АМС «Мессенджер» не подтверждают эту теорию: изобилие радиоактивного изотопа калий-40 умеренно летучего химического элемента калия по сравнению с радиоактивными изотопами торий-232 и уран-238 более тугоплавких элементов урана и тория не стыкуется с высокими температурами, неизбежными при столкновении. Поэтому предполагается, что элементный состав Меркурия соответствует первичному элементному составу материала, из которого он сформировался, близкому к энстатитовым хондритам и безводным кометным частицам, хотя содержание железа в исследованных к настоящему времени энстатитовых хондритах недостаточно для объяснения высокой средней плотности Меркурия.
Ядро окружено силикатной мантией толщиной 500-600 км. Согласно данным от «Маринера-10» и наблюдениям с Земли толщина коры планеты составляет от 100 до 300 км.
Меркурий обладает магнитным полем, напряжённость которого в 100 раз меньше земного. Магнитное поле Меркурия имеет дипольную структуру и в высшей степени симметрично, а его ось всего на 10 градусов отклоняется от оси вращения планеты, что налагает существенное ограничение на круг теорий, объясняющих его происхождение. Магнитное поле Меркурия, возможно, образуется в результате эффекта динамо, то есть так же, как и на Земле. Этот эффект является результатом циркуляции жидкого ядра планеты. Из-за выраженного эксцентриситета планеты возникает чрезвычайно сильный приливный эффект. Он поддерживает ядро в жидком состоянии, что необходимо для проявления эффекта динамо.
Магнитное поле Меркурия достаточно сильное, чтобы изменять направление движения солнечного ветра вокруг планеты, создавая магнитосферу. Магнитосфера планеты, хотя и настолько мала, что может поместиться внутри Земли, достаточно мощная, чтобы поймать плазму солнечного ветра. Результаты наблюдений, полученные «Маринером-10», обнаружили низкоэнергетическую плазму в магнитосфере на ночной стороне планеты. В хвосте магнитосферы были обнаружены взрывы активных частиц, что указывает на динамические качества магнитосферы планеты.
Во время второго пролёта планеты 6 октября 2008 года «Мессенджер» обнаружил, что магнитное поле Меркурия может иметь значительное количество окон. Космический аппарат столкнулся с явлением магнитных вихрей - сплетённых узлов магнитного поля, соединяющих корабль с магнитным полем планеты. Вихрь достигал 800 км в поперечнике, что составляет треть радиуса планеты. Данная вихревая форма магнитного поля создаётся солнечным ветром.
Так как солнечный ветер обтекает магнитное поле планеты, оно связывается и проносится с ним, завиваясь в вихреподобные структуры. Эти вихри магнитного потока формируют окна в планетарном магнитном щите, через которые солнечный ветер проникает и достигает поверхности Меркурия. Процесс связи планетного и межпланетного магнитных полей, названный магнитным пересоединением, - обычное явление в космосе. Оно возникает и у Земли, когда она генерирует магнитные вихри. Однако, по наблюдениям «Мессенджера», частота пересоединения магнитного поля Меркурия в 10 раз выше.
Условия на Меркурии
Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также крайне слабая атмосфера приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе. Этому способствует также рыхлая поверхность Меркурия, которая плохо проводит тепло (а при полностью отсутствующей или крайне слабой атмосфере тепло может передаваться вглубь только за счёт теплопроводности). Поверхность планеты быстро нагревается и остывает, но уже на глубине в 1 м суточные колебания перестают ощущаться, а температура становится стабильной, равной приблизительно +75 °C.
Средняя температура его дневной поверхности равна 623 К (349,9 °C), ночной - всего 103 К (−170,2 °C). Минимальная температура на Меркурии равна 90 К (−183,2 °C), а максимум, достигаемый в полдень на «горячих долготах» при нахождении планеты близ перигелия, - 700 К (426,9 °C).
Несмотря на такие условия, в последнее время появились предположения о том, что на поверхности Меркурия может существовать лёд. Радарные исследования приполярных областей планеты показали наличие там участков деполяризации от 50 до 150 км, наиболее вероятным кандидатом отражающего радиоволны вещества может являться обычный водяной лёд. Поступая на поверхность Меркурия при ударах о неё комет, вода испаряется и путешествует по планете, пока не замёрзнет в полярных областях на дне глубоких кратеров, куда никогда не заглядывает Солнце, и где лёд может сохраняться практически неограниченно долго.
При пролёте космического аппарата «Маринер-10» мимо Меркурия было установлено наличие у планеты предельно разреженной атмосферы, давление которой в 5·1011 раз меньше давления земной атмосферы. В таких условиях атомы чаще сталкиваются с поверхностью планеты, чем друг с другом. Атмосферу составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром с поверхности, - гелий, натрий, кислород, калий, аргон, водород. Среднее время жизни отдельного атома в атмосфере - около 200 суток.
Водород и гелий, вероятно, поступают на планету с солнечным ветром, диффундируя в её магнитосферу, и затем уходят обратно в космос. Радиоактивный распад элементов в коре Меркурия является другим источником гелия, натрия и калия. Присутствуют водяные пары, выделяющиеся в результате ряда процессов, таких как удары комет о поверхность планеты, образование воды из водорода солнечного ветра и кислорода камней, сублимация изо льда, который находится в постоянно затенённых полярных кратерах. Нахождение значительного числа родственных воде ионов, таких как O + , OH − и H 2 O + , стало неожиданностью.
Так как значительное число этих ионов было найдено в окружающем Меркурий космосе, учёные предположили, что они образовались из молекул воды, разрушенных на поверхности или в экзосфере планеты солнечным ветром.
5 февраля 2008 года группой астрономов из Бостонского университета под руководством Джеффри Бомгарднера было объявлено об открытии кометоподобного хвоста у планеты Меркурий длиной более 2,5 млн км. Обнаружили его при наблюдениях с наземных обсерваторий в линии натрия. До этого было известно о хвосте длиной не более 40 тыс. км. Первое изображение данной группой было получено в июне 2006 года на 3,7-метровом телескопе Военно-воздушных сил США на горе Халеакала (Гавайи), а затем использовали ещё три меньших инструмента: один на Халеакала и два на обсерватории Макдональд (штат Техас). Телескоп с 4-дюймовой апертурой (100 мм) использовался для создания изображения с большим полем зрения. Изображение длинного хвоста Меркурия было получено в мае 2007 года Джоди Вилсоном (старший научный сотрудник) и Карлом Шмидтом (аспирант). Видимая длина хвоста для наблюдателя с Земли составляет порядка 3°.
Новые данные о хвосте Меркурия появились после второго и третьего пролёта АМС «Мессенджер» в начале ноября 2009 года. На основе этих данных сотрудники НАСА смогли предложить модель данного явления/
– планета Солнечной системы, орбита которой находится внутри орбиты Земли. То, что Меркурий находится вблизи Солнца – делает ее практически невидимой невооруженным глазом. Фактически Меркурий можно наблюдать возле Солнца 2 часа после заката и 2 часа после восхода.
Меркурий обозначается символом ☿.
Несмотря на это, Меркурий был известен, по крайней мере, с шумерских времен, около 5000 лет назад. В классической Греции его называли Аполлоном, когда он появилась как утренняя звезда перед восходом Солнца и называли Гермесом, когда он появился, как вечерняя звезда сразу после заката.
До конца 20-го века, Меркурий был одной из наименее изученных планет, и даже сейчас можно говорить о недостаточной информации об этой планете.
Так, например, длина его суток, то есть период полного оборота вокруг своей оси не был определен до 1960 года.
Наиболее сопоставим Меркурий по размерам и форме рельефа с Луной, но
Меркурий гораздо плотнее, с металлическим ядром, которое занимает около 61% от его объема (по сравнению с 4% у Луны и 16% процентами у Земли).
Поверхность Меркурия отличается от лунного ландшафта отсутствием массивных темных лавовых потоков.
Близость Меркурия к Солнцу не позволяет проводить полноценные изучения, непосредственно с Земли. Для более углубленного изучения планеты США запустили космический аппарат, которому дали название Посланник ("Мессенджер” – как указывалось в средствах массовой информации).
Посланник был запущен в 2004 году, пролетел мимо планеты в 2008, в 2009 году, вышел на орбиту Меркурияв 2011 году.
Близости Меркурия к Солнцу, используется для изучения теории о том, как гравитация влияет на пространство и время.
Основные характеристики Меркурия
Меркурий является самой близкой к Солнцу планетой Солнечной системы.
Среднее орбитальное расстояние 58 млн. км, он имеет самую короткую продолжительность года (период обращения 88 дней) и получает наиболее интенсивное солнечное излучение по сравнению со всеми планетами.
Меркурий является самой маленькой планетой Солнечной системы, его радиус составляет 2440 км, он меньше, чемсамый большой спутник Юпитера - Ганимед, или самый большой спутник Сатурна - Титан.
Меркурий необычайно плотная планета, его средняя плотность составляет примерно такую как у Земли, но он имеет меньшую массу и поэтому менее сжат под действием собственной гравитации, с поправкой на самосжатие, плотность Меркурия - самая высокая по сравнению с любой из планет Солнечной системы.
Почти две трети массы Меркурия содержится в железном ядре, который простирается от центра планеты с радиусом около 2100, или около 85% его объема. Скалистая внешняя оболочка планеты - ее кора и слой мантии имеют толщину (глубину) всего лишь 300 км.
Проблемы изучения планеты Меркурий
Меркурий с Земли никогда не наблюдается более чем 28° в угловом расстоянии от Солнца.
Синодический период Меркурия равен 116 дням. Близость при видимом наблюдении к горизонту означает, что Меркурий всегда виден через более турбулентные потоки атмосферы Земли, которые размывают видимое изображение.
Даже за пределами атмосферы, на орбитальных обсерваториях, таких как космический телескоп, Хаббл для наблюдения за Меркурием необходимы специальные настройки и высокочувствительные датчики.
Поскольку орбита Меркурия находится в пределах орбиты Земли, он время от времени проходит непосредственно между Землей и Солнцем. Это событие, когда планета может наблюдаться т как маленькая черная точка, котораяпересекает яркий солнечный диск, называется транзитным затмением, это происходит около десятка раз в столетие.
Меркурий также создает трудности для изучения космическим зондам. Планета находится глубоко в гравитационном поле Солнца, очень большая энергия необходима для формирования траектории космического корабля, что бы выйти на орбиту Меркурия с Земли.
Первый космический корабль, который приблизился к Меркурию, был - Mariner 10, он сделал три коротких пролета возле планеты в 1974-75 гг. Но он находился на орбите Солнца, а не Меркурия.
При разработке последующих миссий к Меркурию космических аппаратов Messenger в 2004 году, инженерампришлось рассчитывать сложные маршруты, используя гравитацию от повторных облетов Венеры и Меркурия в течение нескольких лет. Дело еще и в том, что тепловое излучение идет не только от Солнца, но и от самого Меркурия, таким образом, при разработке космических аппаратов для изучения Меркурия приходится разрабатывать систему защиты от теплового излучения.
Меркурий и тесты теории относительности.
Меркурий позволил провести и еще раз доказать состоятельность теории относительности Эйнштейна. Суть в чем, что масса должна влиять на пространство и скорость. Эксперимент состоял в следующем. Когда расположение Земли, Меркурия и Солнца становится таким, что между Меркурием и Землей находится Солнце, но не на прямой линии, а несколько сбоку. С Земли на Меркурий посылают электромагнитный сигнал, он отражается от Меркурия и приходит на Землю обратно.Зная расстояние до Меркурия в данный момент времени и скорость распространения сигнала, ученые пришли к выводу, что сигнал до Меркурия шел в искривленном пространстве. На искривление этого пространства влияла огромная масса Солнца, то есть сигнал шел не по условной прямой, а немного отклонился к Солнцу.Таким образом, это было второе важное подтверждение теории относительности.
Данные от космических аппаратов Mariner 10, Messenger.
Mariner 10 трижды пролетел вблизиМеркурия, но Mariner 10 находился на орбите Солнца? А не Меркурия и его орбита частично совпадала с орбитой самого Меркурия, в связи с этим не удалось изучить 100% поверхности планеты, снимки были сделаны на площади около 45% всей поверхности планеты. У Меркурия было обнаружено магнитное поле, причем ученые не ожидали, что такая маленькая планета и так медленно вращающаяся будет иметь столь мощное магнитное поле. Спектральное изучение показало, что у Меркурия есть очень разряженная атмосфера.
Первые существенные телескопические исследования Меркурия после миссии Mariner 10 привели к открытию в его атмосфере натрия, это произошло в середине 1980-ых годов. Кроме того, изучения с более совершенных наземных радаров привело к созданию карт полушария, невидимого Mariner 10 и, в частности к открытию конденсированного материала в кратерах возле полюсов, возможно льда.
В 2008 исследования Messenger-а , позволило получить фотографии более 1/3 поверхности планеты.Исследование прошло в пределах 200 км от поверхности планеты и позволило рассмотреть много ранее неизвестных геологических особенностей. В 2011 Messenger вышел на орбиту Меркурия и начал исследования.
Атмосфера меркурия
Планета очень мала и раскалена температурой, так что у Меркурия практически нет возможности сохранить свою атмосферу, даже если она и когда то существовала. Надо отметить, что давление на поверхности Меркурия составляет менее одной триллионной, давления на поверхности Земли.
Тем не менее, следы атмосферных компонентов, которые были обнаружены, предоставили к разгадке планетарных процессов.
Маринер-10 обнаружил небольшое количество атомов гелия и еще меньшее количество атомарного водорода вблизи поверхности Меркурия. Эти атомы в основном образуются от солнечного ветра, - потока заряженных частиц от Солнца, но эти вещества постоянно образуются и постоянно уходят опять во внешние просторы Солнечной Системы. Возможно, задержка вещества происходит не дольше нескольких часов.
Маринер-10также обнаружен атомный кислород, который, наряду с натрием, калием и кальцием, обнаруженными впоследствии телескопическими наблюдениями, вероятно, образуются от поверхности почвы Меркурия или от воздействия метеоритов, и выбрасывается в атмосферу либо путем воздействия или бомбардировкой частиц солнечного ветра.
Атмосферные газы, как правило, накапливаются на ночной стороне Меркурия и рассеиваются пот действием Солнца - утром.
Многие атомы ионизируются солнечным ветром и магнитосферой Меркурия. В отличие от Mariner 10, космический аппарат Messenger имеет инструменты, которыми можно обнаруживать ионы. Во время первого пролета Messenger в 2008 году, были обнаружены ионы кислорода, натрия, магния, калия, кальция и серы. Кроме того, у Меркурия наблюдается своеобразный хвост, который обнаруживается при просмотре линий излучения натрия.
Идея о том, что планета, ближайшая к Солнцу может иметь значительные запасы водяного льда, первоначально казалась странным.
Тем не менее, Меркурий должен был накопить запасы воды за всю его историю, например, от воздействия комет. Водяной лед на раскаленной поверхности Меркурия сразу же превратится в пар, а отдельные молекулы воды будут двигаться в случайных направлениях, по баллистической траектории.
Расчеты показывают, что возможно, 1 из 10 молекул воды, в конце концов, могут сконцентрироваться на полярных областях планеты.
Поскольку ось вращения Меркурия, по существу перпендикулярно к плоскости ее орбиты, солнечный свет на полюсах попадает почти горизонтально.
В таких условиях полюса планеты постоянно находятся в тени и обеспечивают холодные ловушки, в которые могут попадать молекулы воды за миллионы или миллиарды лет. Постепенно полярный лед будет расти. Но отраженные лучи Солнца, от краев кратеров будут останавливать его рост, и он будет покрываться пылью, и обломками от метеоритной бомбардировки, скажем так – мусором.
Радиолокационные данные позволяют предположить, что отражающий слой действительно покрыт слоем в 0,5 метра такого мусора.
Нельзя со 100% уверенностью утверждать, что шапки Меркурия покрыты льдом или хоть частично содержал лед.
Это может быть и атомарная сера, - весьма распространенное вещество в космосе.
Исследования Меркурия продолжаются и со временем откроются новые тайны этой планеты.
Характеристики Меркурия:
Масса: 03302x10 24 кг
Объем: 6.083x10 10 км 3
Радиус: 2439.7 км
Средняя плотность: 5427 кг/м 3
Гравитация (ed ): 3.7 м/сек
Ускорение свободного падения: 3.7 м/сек
Вторая космическая скорость: 4.3 км/сек
Солнечная энергия: 9126.6 W /м 2
Расстояние от Солнца:57.91x 10 6 км
Синодический период: 115.88 дней
Максимальная орбитальная скорость: 58.98 км/сек
Минимальная орбитальная скорость: 38.86 км/сек
Наклон орбиты: 7 o
Период вращения вокруг своей оси: 1407,6 часов
Продолжительность светового дня:4226,6 часов
Наклон оси к плоскости эклиптики:0.01 о
Минимальное расстояние до Земли: 77.3 x 10 6 км
Максимальное расстояние до Земли: 221.9x 10 6 км
Средняя температура на освещенной стороне: +167 С
Средняя температура на теневой стороне:-187 С
Размеры Меркурия по сравнению с Землей:
Расстояние от Меркурия до Солнца — 58 млн км.
Год на Меркурии длится 88 суток — за это время он совершает полный оборот вокруг Солнца. Зато «день» на Меркурии длится почти два — вращается он очень медленно.
Поверхность Меркурия покрыта , как лунная, а состоит из очень разреженного гелия.
Первичные данные о Меркурии
Греческие астрономы поначалу называли планету Стилбон («Блестящий»), а ближе к рубежу новой эры за ней закрепилось название в честь греческого и римского бога — покровителя магии и , посланника богов-олимпийцев и проводника душ умерших в потусторонний мир.
При этом не было замечено никаких следов , кроме многокилометровых эскарпов — уступов, которые образовались в результате сдвигов одних участков поверхности относительно других.
Впрочем, причиной возникновения эскарпов могут быть совсем не вулканы. Близость к раскаленному Солнцу, медленное вращение планеты и почти полное отсутствие атмосферы приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе, достигающие 600 °С.
Так, в полночь поверхность охлаждается до -180°, а в полдень раскаляется до +500°. Трудно найти , способные длительное время выдерживать такие перепады.
Однако сходство с Луной неполное. Крупные кратеры встречаются на Меркурии гораздо реже, чем на Луне. Самый большой из них имеет в поперечнике 625 км и назван в честь немецкого композитора Людвига ван Бетховена.
Нет там и признаков эрозии поверхностных слоев, а это означает, что за всю историю Меркурия на нем никогда не было плотной атмосферы.
Самая яркая точка на поверхности планеты — кратер Койпера диаметром 60 км. Возможно, это связано с тем, что образовался он совсем недавно и не покрыт слоями и измельченных горных .
Соизмеримость продолжительности суток и года на Меркурии является исключительной для Солнечной системы и приводит к уникальным явлениям. Орбита Меркурия довольно вытянутая, и по Кеплера, на тех участках, которые ближе к Солнцу, планета движется быстрее.
А вращение Меркурия вокруг оси — имеет постоянную скорость, и поэтому то «отстает», то «опережает» моменты прохождения .
В результате Солнце на небе Меркурия останавливается и начинает двигаться в обратном направлении — с запада на восток. Этот эффект иногда называют «эффектом Иисуса Навина» — по имени библейского персонажа, остановившего движение Солнца, чтобы до заката закончить битву.
Первое место в списке планет нашей солнечной системы занимает Меркурий. Несмотря на достаточно скромные размеры, этой планете выпала почетная роль: находиться ближе всех к нашей звезде, быть приближенным космическим телом нашего светила. Однако такое месторасположения нельзя назвать очень удачным. Меркурий является самой близкой к Солнцу планетой и вынужден терпеть всю силу горячей любви и теплоты нашей звезды.
Астрофизические характеристики и особенности планеты
Меркурий является самой маленькой планетой солнечной системы, относящейся вместе с Венерой, Землей и Марсом к планетам земной группы. Средний радиус планеты составляет всего 2439 км, а диаметр этой планеты в районе экватора составляет 4879 км. Следует отметить, что размер делает планету не только самой маленькой среди других планет солнечной системы. По размерам она даже меньше некоторых самых крупных спутников.
Спутник Юпитера Ганимед и спутник Сатурна Титан имеют диаметр свыше 5 тыс. км. Спутник Юпитера Каллисто имеет практически такие же размеры, как и Меркурий.
Планета названа в честь пронырливого и стремительного Меркурия — древнеримского бога, покровительствующего торговле. Выбор названия неслучаен. Небольшая и шустрая планета быстрее всех движется по небосклону. Движение и длина орбитального пути вокруг нашей звезды занимает 88 земных суток. Такая скорость обусловлена близким расположением планеты к нашей звезде. Планета пребывает на расстоянии от Солнца в пределах 46-70 млн. км.
К небольшим размерам планеты следует добавить следующие астрофизические характеристики планеты:
- масса планеты составляет 3 х 1023 кг или 5,5% от массы нашей планеты;
- плотность маленькой планеты немного уступает земной и равняется 5.427 г/см3;
- сила гравитации на ней или ускорение свободного падения составляет 3,7 м/с2;
- площадь поверхности планеты равна 75 млн. кв. километрам, т.е. всего 10% от площади земной поверхности;
- объем Меркурия составляет 6.1 х 1010 км3 или 5,4% от объема Земли, т.е. 18 таких планет как уместились бы в нашей Земле.
Вращение Меркурия вокруг собственной оси происходит с частотой 56 земных дней, при этом меркурианский день длится на поверхности планеты половину земного года. Другими словами в течение меркурианского дня Меркурий греется в лучах Солнца на протяжении 176 земных дней. В данной ситуации одна сторона планеты нагревается до экстремальных температур, тогда как обратная сторона Меркурия в это время остывает до состояния космического холода.
Имеются весьма интересные факты состояния орбиты Меркурия и положения планеты по отношению к другим небесным телам. На планете практически отсутствует смена времен года. Другими словами, здесь происходит резкий переход от жаркого и горячего лета к лютой космической зиме. Это объясняется тем, что планета имеет ось вращения, расположенную перпендикулярно к орбитальной плоскости. В результате такого положения планеты на ее поверхности есть области, которых солнечные лучи никогда не касаются. Полученные данные с космических зондов «Маринер» подтвердили, что на Меркурии, как и на Луне , обнаружена пригодная для употребления вода, которая правда пребывает в замершем состоянии и находится глубоко под поверхностью планеты. На данный момент считается, что такие участки можно отыскать в районах, близких к областям полюсов.
Другим интересным свойством, которым характеризуется орбитальное положение планеты, является несоответствие скорости вращения Меркурия вокруг собственной оси с движением планеты вокруг Солнца. Планета имеет постоянную частоту обращения, тогда как вокруг Солнца оббегает с разной скоростью. Вблизи перигелия Меркурий движется быстрее, чем угловая скорость вращения самой планеты. Такое несоответствие вызывает интересное астрономическое явление — Солнце начинает двигаться по меркурианскому небосклону в обратную сторону, с Запада в восточном направлении.
Учитывая тот факт, что принято считать Венеру самой близко расположенной к Земле планетой, Меркурий часто находится к нашей планете гораздо ближе, чем «утренняя звезда». У планеты нет спутников, поэтому она в гордом одиночестве сопровождает нашу звезду.
Атмосфера Меркурия: происхождение и современное состояние
Несмотря на близкое положение к Солнцу, поверхность планеты отделяют от звезды в среднем 5-7 десятков млн. километров, зато на нем наблюдаются самые значительные суточные перепады температур. Днем поверхность планеты раскаляется до состояния раскаленной сковородки, температура которой составляет 427 градусов Цельсия. Ночью здесь господствует космический холод. Поверхность планеты имеет низкую температуру, ее максимум достигает отметки минус 200 градусов Цельсия.
Причина таких экстремальных температурных перепадов кроется в состоянии меркурианской атмосферы. Она пребывает в крайне разреженном состоянии, не оказывая никакого влияния на термодинамические процессы на поверхности планеты. Атмосферное давление здесь очень мало и составляет всего 10-14 бар. Атмосфера имеет очень слабое влияние на климатическую обстановку планеты, которая определяется орбитальным положением по отношению к Солнцу.
В основном атмосфера планеты состоит из молекул гелия, натрия, водорода и кислорода. Эти газы были либо захвачены магнитным полем планеты из частиц солнечного ветра, либо возникли в результате испарения меркурианской поверхности. О разреженности атмосферы Меркурия свидетельствует тот факт, что ее поверхность хорошо видна не только с борта автоматических орбитальных станций, но и в современный телескоп. Над планетой отсутствует облачность, открывая солнечным лучам свободный доступ к меркурианской поверхности. Ученые считают, что такое состояние меркурианской атмосферы объясняется близким положением планеты к нашей звезде, ее астрофизическими параметрами.
Долгое время астрономы не имели представления о том, какого цвета Меркурий. Однако, наблюдая за планетой в телескоп и рассматривая снимки, полученные с космических аппаратов, ученые обнаружили серый и непривлекательный меркурианский диск. Этому виной отсутствие у планеты атмосферы и скалистый ландшафт.
Сила магнитного поля явно не в состоянии сопротивляться влиянию силе тяготения, которое оказывает на планету Солнце. Потоки солнечного ветра снабжают атмосферу планеты гелием и водородом, однако ввиду постоянного нагрева, происходит диссипация нагревающихся газов обратно в космическое пространство.
Краткая характеристика структуры и состав планеты
При таком состоянии атмосферы Меркурий не в состоянии защититься от атаки космических тел, падающих на поверхность планеты. На планете нет следов естественной эрозии, на поверхность более вероятно воздействуют космические процессы.
Как и другие планеты земной группы, Меркурий имеет собственную твердь, однако в отличие от Земли и Марса, которые в основном состоят из силикатов, он на 70% состоит из металлов. Этим и объясняется достаточно высокая плотность планеты и ее масса. По многим физическим параметрам Меркурий очень сильно напоминает наш спутник. Как и на Луне, поверхность планеты представляет собой безжизненную пустыню, лишенную плотной атмосферы и открытую для космического воздействия. При этом кора и мантия у планеты имеют тонкий слой, если проводить сравнение с земными геологическими параметрами. Внутренняя часть планеты в основном представлены тяжелым железным ядром. Она имеет ядро, которое полностью состоит из расплавленного железа и занимает почти половину всего планетарного объема и ¾ диаметра планеты. Только незначительная по толщине мантия, всего 600 км., представленная силикатами, отделяет ядро планеты от коры. Слои меркурианской коры имеют различную толщину, которая варьируется в диапазоне 100-300 км.
Этим объясняется очень высокая плотность планеты, которая нехарактерна для аналогичных по размеру и происхождению небесных тел. Наличие расплавленного железного ядра дает Меркурию магнитное поле, его силы достаточно для того, чтобы противодействовать солнечному ветру, захватывая заряженные частицы плазмы. Такая структура планеты является нехарактерной для большинства планет солнечной системы, где на ядро приходится 25-35% от общей планетарной массы. Вероятно, такая меркурология вызвана особенностями происхождения планеты.
Ученые считают, что на состав планеты оказало сильное влияние происхождение Меркурия. По одной версии он является бывшим спутником Венеры, который утратил впоследствии вращательный момент и был вынужден под влиянием притяжения Солнца перейти на собственную вытянутую орбиту. По другим версиям, на стадии формирования, более 4,5 млрд. лет назад Меркурий столкнулся либо с Венерой, либо с другой планетезималью, в результате чего большая часть меркурианской коры была снесена и рассеяна в космическом пространстве.
Третья версия происхождения Меркурия основывается на предположении, что планета сформировалась из остатков космического вещества, оставшегося после формирования Венеры, Земли и Марса. Тяжелые элементы, в основном металлы, сформировали ядро планеты. Для формирования внешней оболочки планеты более легких элементов было явно недостаточно.
Судя по фото, полученным из космоса, время меркурианской активности давно прошло. Поверхность планеты представляет собой скудный ландшафт, на котором главным украшением являются кратеры, большие и малые, представленные в огромном количестве. Меркурианские долины представляют собой обширные участки застывшей лавы, которая свидетельствует о былой вулканической активности планеты. Кора не имеет тектонических плит и слоями покрывает мантию планеты.
Размеры кратеров на Меркурии поражают воображение. Самый крупный и большой кратер, который получил название Равнина Жары, имеет диаметр в поперечнике более полтора тысяч километров. Гигантская кальдера кратера, высота которой составляет 2 км, говорит о том, что столкновение Меркурия с космическим телом таких размеров имело масштаб вселенского катаклизма.
Раннее прекращение вулканической активности привело к быстрому остыванию поверхности планеты и формированию волнистого ландшафта. Остывшие слои коры наползали на нижние, формируя чешуйки, а удары астероидов и падение крупных метеоритов только сильнее изуродовали лик планеты.
Космические аппараты и техника, занимавшиеся исследованием Меркурия
Долгое время космические тела, астероиды, кометы, спутники планеты и звезды мы наблюдали в телескопы, не имея технической возможности изучить наше космическое соседство более детально и подробно. Совсем иначе мы взглянули на наших соседей и Меркурий в том числе, когда появилась возможность запускать к дальним планетам космические зонды и аппараты. Мы получили совершенно другое представление о том, как выглядит внешний космос, объекты нашей солнечной системы.
Основная масса научной информации о Меркурии была получена в результате астрофизических наблюдений. Исследование планеты осуществлялось с помощью новых мощных телескопов. Значительный прогресс в вопросах изучения самой маленькой планеты солнечной системы дал полет американского космического аппарата «Маринер-10». Такая возможность появилась в ноябре 1973 году, когда с мыса Канаверал стартовала ракета Атлас с астрофизическим автоматическим зондом.
Американская космическая программа «Маринер» предполагала запуск к ближайшим планетам, к Венере и к Марсу серии автоматических зондов. Если первые аппараты в основном были направлены к Венере и к Марсу, то последний, десятый зонд, изучив по дороге Венеру, улетел в сторону Меркурия. Именно полет маленького космического аппарата дал астрофизикам необходимую информацию о поверхности планеты, о составе атмосферы и о параметрах его орбиты.
Космический аппарат совершал обследования планеты с пролетной траектории. Полет космического аппарата был рассчитан таким образом, чтобы «Маринер-10» сумел как можно больше раз пройти в непосредственной близости от планеты. Первый пролет состоялся в марте 1974 года. Аппарат прошел от планеты на расстоянии 700 км, делая первые снимки далекой планеты с близкого расстояния. Во время второго пролета расстояние сократилось еще больше. Американский зонд пронесся над поверхностью Меркурия на высоте 48 км. Третий раз «Маринер-10» отделяло от Меркурия расстояние в 327 км. В результате полетов «Маринера» удалось получить снимки поверхности планеты и составить приблизительную ее карту. Планета оказалась с виду мертва, негостеприимна и неприспособлена для существующих и известных науке форм жизни.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Космос – это уникальный мир, в котором царит не только холод, темнота и вакуум, там далеко за невидимым горизонтом кипит жизнь, рождаются новые планеты, появляются молодые астероиды, кометы. На сегодня известны разные интересные факты о планете Меркурий и Солнечной системе, их разнообразии, уникальности и первозданной красоте.
- Меркурий считается самой маленькой планетой в нашей Солнечной системе , его размеры практически не превышают размеров Луны. Диаметр экватора Меркурия составляет 4879 километров.
- Меркурий единственная планета Солнечной системы, которая не имеет собственных спутников
.
- В определенных точках поверхности Меркурия можно наблюдать, как на восходе Солнце невысоко восходит над горизонтом, после чего заходит обратно и вновь поднимается
. Такое же явление происходит во время заката. Это явление объясняется эллиптической формой орбиты Меркурия и его неторопливым вращением вокруг собственной оси.
- Меркурий делает полный оборот вокруг Солнца за 88 земных суток
. Для того, чтобы обернутся вокруг своей оси Меркурию требуется 58,65 земных суток, это количество дней составляет 2/3 года на далекой планете.
- Меркурий единственная планета Солнечной системы, где отмечаются резкие перепады температур
. На стороне планеты, которая осветлена Солнцем температура воздуха достигает до +430 градусов Цельсия, в то же время противоположная ее сторона окутана ночью, и температура воздуха может превышать – 180 градусов по Цельсию. Поэтому мнение, что Меркурий самая горячая планета неверное.
- Меркурию присуще такое явление, как эффект Иисуса Навина
. Солнце на небе этой планеты начинает двигаться в другом направлении, то есть противоположном, с запада на восток.
- Длительность одного дня на планете Меркурий равняется 59 земным дням
, с этого можно сделать вывод, что год на этой планете длится не больше двух дней в году.
- Меркурий очень быстро вращается вокруг Солнца, чего нельзя сказать о его скорости вращения вокруг своей оси
.
- Меркурий имеет магнитное поле
. В его центре располагается железное ядро, с помощью которого формуется магнитное поле, сила которого равна 1% земного. Несмотря на свои небольшие размеры, на поверхности Меркурия находится один из самых больших в Солнечной системе кратер под названием Бетховен, диаметр которого равен 643 километра.
- На поверхности Меркурия расположено большое количество кратеров
, многие из них очень высокие. Образовались они в результате многочисленных столкновений с пролетающими мимо кометами и астероидами. Кратеры, превышающие в диаметре 250 км, называют бассейнами.
- Человеку удалось побывать на планете два раза
. На сегодня на орбите Меркурия ведутся исследования благодаря запущенному на ее поверхность зонду Messenger.
- До недавних пор человек думал, что Меркурий не имеет атмосферы
. Но слухи, удалось опровергнуть после того, как работающий на орбите планеты зонд Messenger обнаружил тонкий слой газа возле поверхности Меркурия.
- О таинственной планете Меркурий знали в Древнем Риме и Греции
. Ученые того времени дали планете два названия. Днем они видели планету под названием Аполлон, а ночью – ее отражение, которое назвали Гермес. Позже римляне дали планете название бога торговца – Меркурий.
- На поверхности планеты расположен кратер Равнина Жары
. Такое название кратеру дали через близкое соседство с «горячими долготами». В поперечном разрезе размеры кратера составляют около 1300 км. Бытует мнение, что много веков назад поверхность Меркурия повредило упавшее тело, размеры которого в диаметре превышали 100 км.
- Скорость вращения планеты Меркурий в два раза превышает скорость вращения планеты Земля
.
Loading...