Меркурий — самая маленькая планета в , находится на самом близком расстоянии от Солнца, относится к планетам земной группы. Масса Меркурия, примерно в 20 раз меньше земной, естественные спутники у планеты отсутствуют. По предположениям ученых, планета обладает застывшим железным ядром, занимающим, около половины объема планеты, затем следует мантия, на поверхности — силикатная оболочка.
Поверхность Меркурия очень напоминает лунную, и густо покрыта кратерами, большинство из которых имеют ударное происхождение - от столкновения с осколками, которые остались со времен формирования Солнечной системы около 4 млрд. лет потому. Поверхность планеты покрыта длинными глубокими трещинами, которые, возможно, образовались в результате постепенного охлаждения и сжатия ядра планеты.
Сходство Меркурия и Луны заключается не только в ландшафте, но и рядом других особенностей, в частности диаметром обоих небесных тел – 3476 км у Луны, 4878 у Меркурия. День на Меркурии равен примерно 58 земным, или в точности 2/3 меркурианского года. С этим связан ещё один любопытный факт «лунного» сходства — с Земли у Меркурия, как и у Луны, всегда видна только «лицевая сторона».
Тот же эффект был бы, если бы меркурианский день в точности равнялся меркурианскому году, поэтому до начала космической эры и наблюдений с помощью радиолокации считали, что период вращения планеты вокруг оси составляет 58 суток.
Меркурий очень медленно движется вокруг своей оси, зато, очень быстро движется по орбите. На Меркурии, солнечные сутки, равны 176 земных суток, то есть за это время, благодаря сложению орбитального и осевого движений, на планете успевает пройти два «меркурианских» года!
Атмосфера и температура на Меркурии
Благодаря космическим аппаратам, удалось выяснить, что Меркурий обладает крайне разреженной гелиевой атмосферой, в которой содержится ничтожное состояние неона, аргона и водорода.
Что касается собственно свойств Меркурия, то они во многом сходны с лунными – на ночной стороне температура падает до – 180 градусов Цельсия, что достаточно для замерзания углекислоты и сжижения кислорода, на дневной – повышается до 430-ти, что достаточно для плавления свинца и цинка. Тем не менее, за счет крайне слабой теплопроводности рыхлого поверхностного слоя, уже на глубине в метр температура стабилизируется на уровне плюс 75.
Это обусловлено отсутствием на планете заметной атмосферы. Впрочем, некоторое подобие атмосферы все же есть — из атомов, испущенных в составе солнечного ветра, по большей части металлических.
Изучение и наблюдение Меркурия
Наблюдать Меркурий, даже без помощи телескопа, можно после захода Солнца и до его восхода, однако, создаются определенные сложности, вызванные расположением планеты, даже в эти периоды он не всегда заметен.
В проекции на небесную сферу планета видна как звездообразный объект, который не отходит от Солнца дальше чем на 28 градусов дуги, с сильно изменяющимся блеском – от минус 1,9 до плюс 5,5 звездной величины, то есть примерно в 912 раз. Заметить такой объект в сумерках можно только в идеальных атмосферных условиях и если знать, куда смотреть. А смещение «звезды» за сутки превышает четыре градуса дуги – именно за эту «скорость» планета в свое время и получила наименование в честь римского бога торговли с крылатыми сандалиями.
Вблизи перигелия Меркурий подходит так близко к Солнцу, а его орбитальная скорость настолько увеличивается, что для наблюдателя на Меркурии Солнце двигается назад. Меркурий настолько близок к Солнцу, что за ним очень трудно наблюдать.
В средних широтах (в России в том числе), планета заметна, только в летние месяцы и после захода Солнца.
Наблюдать Меркурий на небе можно, но нужно точно знать куда смотреть — планета видна очень низко над горизонтом (левый нижний угол)
- Температура на поверхности Меркурия существенно разнится: от –180 С на темной стороне и до +430 С на солнечной стороне. При этом, так как ось планеты почти не отклоняется от 0 градусов, даже на самой близкой к Солнцу планете (на её полюсах), есть кратеры, дна которых никогда не достигали солнечные лучи.
2. Вокруг Солнца один оборот Меркурий делает за 88 земных дней, а вокруг своей оси один оборот за 58,65 дней, что составляет 2/3 одного года на Меркурии. Этот парадокс вызван тем, что на Меркурий влияет приливное воздействие Солнца.
3. У Меркурия напряженность магнитного поля в 300 раз меньше, нежели напряженность магнитного поля планеты Земля, магнитная ось Меркурия наклонена к оси вращения на 12 градусов.
4. Меркурий - наименьшая из всех планет земной группы, он настолько мал, что уступает в размерах самым крупным спутникам Сатурна и Юпитера — Титану и Ганимеду.
5. Несмотря на то, что ближайшими к Земле по расположению орбит являются Венера и Марс, к Земле на протяжении большего периода времени Меркурий располагается ближе, чем какая-либо другая планета.
6. Поверхность Меркурия напоминает поверхность Луны - она, как и Луна, усеяна большим количеством кратеров. Самым большим и важным отличием этих двух тел является присутствие на Меркурии большого числа зубчатых откосов - так называемых эскарпов, которые простираются на несколько сотен километров. Образовались они путем сжатия, которое сопровождало остывание ядра планеты.
7. Чуть ли не самая заметная деталь на поверхности планеты, это Равнина Жары. Это кратер, который получил свое название благодаря расположению недалеко от одной из «горячих долгот». 1300 км — размер поперечника этого кратера. Тело, в незапамятные времена ударившееся о поверхность Меркурия, должно было иметь диаметр не меньше 100 км.
8. Вокруг Солнца планета Меркурий вращается со средней скоростью 47,87 км/с, что делает его самой быстрой планетой Солнечной системы.
9. Меркурию единственному из планет Солнечной системы присущ эффект Иисуса Навина . Этот эффект выглядит следующим образом: Солнце, если бы мы наблюдали его с поверхности Меркурия, в определенный момент должно было бы остановиться на небосклоне, а затем продолжить движение, но уже не с востока на запад, а наоборот — с запада на восток. Это возможно в результате того, что примерно в течение 8 дней скорость вращательного движения Меркурия меньше орбитальной скорости планеты.
10. Не так давно, благодаря математическому моделированию, у ученых родилось предположение, что Меркурий — это не самостоятельная планета, а давно потерянный спутник Венеры. Впрочем, пока нет вещественных доказательств, это не более чем теория.
Меркурий – самая маленькая и самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы. Древние римляне дали ему имя в честь бога торговли Меркурия, посланника других богов, носившего крылатые сандалии, за то, что планета быстрее других движется по небу.
Краткая характеристика
Из-за малых размеров и близости к Солнцу Меркурий неудобен для земных наблюдений, поэтому долгое время о нем было известно очень мало. Важный шаг в его изучении был сделан благодаря космическим аппаратам «Маринер-10» и «Мессенджер», с помощью которых были получены качественные снимки и подробная карта поверхности.
Меркурий относится к планетам земной группы и находится на среднем расстоянии около 58 млн. км от Солнца. При этом максимальное расстояние (в афелии) 70 млн. км, а минимальное (в перигелии) – 46 млн. км. Его радиус лишь немного больше, чем у Луны, – 2 439 км, а плотность почти такая же, как у Земли, – 5,42 г/см³. Высокая плотность означает, что в его состав входит значительная доля металлов. Масса планеты составляет 3,3·10 23 кг, и около 80% от нее составляет ядро. Ускорение свободного падения в 2,6 раз меньше земного – 3,7 м/с². Стоит заметить, что форма Меркурия идеально шарообразная – он обладает нулевым полярным сжатием, то есть его экваториальный и полярный радиусы равны. Спутников у Меркурия нет.
Планета обращается вокруг Солнца за 88 суток, а период вращения вокруг своей оси относительно звезд (звездные сутки) составляет две трети от периода обращения – 58 дней. Это означает, что одни сутки на Меркурии длятся два его года, то есть 176 земных дней. Соизмеримость периодов, по-видимому, объясняется приливным воздействием Солнца, которое тормозило вращение Меркурия, изначально более быстрое, пока их значения не сравнялись.
Меркурий обладает самой вытянутой орбитой (ее эксцентриситет равен 0,205). Она значительно наклонена к плоскости земной орбиты (плоскости эклиптики) – угол между ними составляет 7 градусов. Скорость движения планеты по орбите составляет 48 км/с.
Температура на Меркурии определялась по его инфракрасному излучению. Она изменяется в обширном диапазоне от 100 К (-173 °C) на ночной стороне и полюсах до 700 К (430 °C) в полдень на экваторе. При этом суточные колебания температуры быстро уменьшаются с продвижением вглубь коры, то есть тепловая инерция грунта велика. Отсюда был сделан вывод, что грунт на поверхности Меркурия представляет собой, так называемый реголит – сильно раздробленную породу с низкой плотностью. Из реголита также состоят поверхностные слои Луны, Марса и его спутников – Фобоса и Деймоса.
Образование планеты
Наиболее вероятным описанием происхождения Меркурия считается небулярная гипотеза, согласно которой планета в прошлом была спутником Венеры, а затем по какой-то причине вышла из-под воздействия ее гравитационного поля. По другой версии Меркурий сформировался одновременно со всеми объектами Солнечной системы во внутренней части протопланетного диска, откуда легкие элементы уже были отнесены солнечным ветром во внешние области.
По одной из версий происхождения очень тяжелого внутреннего ядра Меркурия – теории гигантского столкновения – масса планеты первоначально была в 2,25 раз больше нынешней. Однако после столкновения с небольшой протопланетой или похожим на планету объектом большая часть коры и верхнего слоя мантии рассеялась в космосе, а ядро стало составлять значительную часть от массы планеты. Такая же гипотеза используется и для объяснения происхождения Луны.
После завершения основного этапа формирования 4,6 млрд. лет назад Меркурий долгое время интенсивно обстреливался кометами и астероидами, потому его поверхность испещрена множеством кратеров. Бурная вулканическая активность на заре истории Меркурия привела к образованию лавовых равнин и «морей» внутри кратеров. По мере того, как планета постепенно остывала и сжималась, рождались другие детали рельефа: хребты, горы, холмы и уступы.
Внутреннее строение
Структура Меркурия в целом мало отличается от остальных планет земной группы: в центре находится массивное металлическое ядро радиусом около 1800 км, окруженное слоем мантии в 500 – 600 км, которая, в свою очередь, покрыта корой толщиной 100 – 300 км.
Ранее считалось, что ядро Меркурия твердое и составляет около 60% от всей его массы. Предполагали, что у такой маленькой планеты ядро может быть только твердым. Но наличие собственного магнитного поля у планеты, хоть и слабого, – веский аргумент в пользу версии об ее жидком ядре. Движение вещества внутри ядра вызывает эффект динамо, а также сильная вытянутость орбиты вызывает приливный эффект, поддерживающий ядро в жидком состоянии. Сейчас достоверно известно, что ядро Меркурия состоит из жидких железа и никеля и составляет три четверти от массы планеты.
Поверхность Меркурия практически ничем не отличается от лунной. Самое заметное сходство – это бесчисленное множество кратеров, крупных и мелких. Как и на Луне, от молодых кратеров расходятся в разные стороны светлые лучи. Однако на Меркурии нет таких обширных морей, которые к тому же были бы относительно ровными и свободными от кратеров. Еще одно заметное различие в ландшафтах – это многочисленные уступы длиной в сотни километров, образовавшиеся при сжатии Меркурия.
Кратеры располагаются на поверхности планеты неравномерно. Ученые предполагают, что районы, более густо заполненные кратерами – более старые, а более ровные – молодые. Также наличие крупных кратеров говорит о том, что на Меркурии уже, по крайней мере, 3-4 млрд. лет не было сдвигов коры и эрозии поверхности. Последнее является доказательством того, что на планете никогда не существовало достаточно плотной атмосферы.
Самый крупный кратер Меркурия имеет размер около 1500 километров и 2 километров в высоту. Внутри него находится огромная лавовая равнина – равнина Жары. Этот объект является самой заметной деталью на поверхности планеты. Тело, столкнувшееся с планетой и породившее такое масштабное образование, должно было быть не менее 100 км длиной.
Снимки зондов показали, что поверхность Меркурия однородна и рельефы полушарий не отличаются друг от друга. В этом состоит еще одно отличие планеты от Луны, а также от Марса. Состав поверхности заметно отличается от лунного – в ней мало тех элементов, которые характерны для Луны – алюминия и кальция, – но довольно много серы.
Атмосфера и магнитное поле
Атмосфера на Меркурии практически отсутствует – она очень сильно разрежена. Ее средняя плотность равна такой же плотности на Земле на высоте 700 км. Точный состав ее не определен. Благодаря спектроскопическим исследованиям известно, что в атмосфере содержится много гелия и натрия, а также кислород, аргон, калий и водород. Атомы элементов принесены из космического пространства солнечным ветром либо подняты им с поверхности. Одним из источников гелия и аргона являются радиоактивные распады в коре планеты. Присутствие паров воды объясняется образованием воды из водорода и кислорода, содержащихся в атмосфере, ударами комет о поверхность, сублимацией льда, предположительно находящегося в кратерах на полюсах.
Меркурий имеет слабое магнитное поле, напряженность которого на экваторе в 100 раз меньше, чем на Земле. Однако такой напряженности хватает, чтобы создать у планеты мощную магнитосферу. Ось поля почти совпадает с осью вращения, возраст оценивается примерно в 3,8 млрд. лет. Взаимодействие поля с обволакивающим его солнечным ветром вызывает вихри, происходящие в 10 раз чаще, чем в магнитном поле Земли.
Наблюдение
Как уже говорилось, наблюдать Меркурий с Земли довольно трудно. Он никогда не удаляется от Солнца больше, чем на 28 градусов и потому практически незаметен. Видимость Меркурия зависит от географической широты. Легче всего его наблюдать на экваторе и близких к нему широтах, поскольку здесь сумерки длятся меньше всего. На более высоких широтах Меркурий увидеть гораздо сложнее – он находится очень низко над горизонтом. Здесь наилучшие условия для наблюдения наступают во время наибольшего удаления Меркурия от Солнца или на наибольшей высоте над горизонтом во время восхода или захода Солнца. Также Меркурий удобно наблюдать во время равноденствий, когда продолжительность сумерек минимальна.
Меркурий довольно просто разглядеть в бинокль сразу после захода Солнца. Фазы Меркурия хорошо видны в телескоп от 80 мм в диаметре. Однако детали поверхности, естественно, можно рассмотреть только в гораздо более крупные телескопы, и даже с такими инструментами это будет сложной задачей.
Меркурий имеет фазы, похожие на фазы Луны. На минимальном расстоянии от Земли он виден как тонкий серп. В полной фазе он находится слишком близко к Солнцу, и увидеть его невозможно.
При запуске зонда «Маринер-10» к Меркурию (1974 г.) был использован гравитационный маневр. Прямой перелет аппарата к планете
требовал колоссальных затрат энергии и был практически невозможен. Эту трудность обошли с помощью коррекции орбиты: сначала аппарат прошел мимо Венеры, и условия пролета мимо нее были подобраны так, что ее гравитационное поле изменило его траекторию ровно настолько, что зонд долетел до Меркурия без дополнительных трат энергии.
Есть предположения, что на поверхности Меркурия существует лед. В его атмосфере присутствует водяной пар, который вполне может находиться в твердом состоянии на полюсах внутри глубоких кратеров.
В XIX веке астрономы, наблюдая за Меркурием, не могли найти объяснения его орбитальному движению, используя законы Ньютона. Вычисленные ими параметры различались с наблюдаемыми. Чтобы объяснить это, была выдвинута гипотеза о том, что на орбите Меркурия находится еще одна невидимая планета Вулкан, воздействие которой и вносит наблюдаемые несоответствия. Настоящее объяснение было дано спустя десятилетия с помощью общей теории относительности Эйнштейна. Впоследствии имя планеты Вулкан было дано вулканоидам – предполагаемым астероидам, находящимся внутри орбиты Меркурия. Зона от 0,08 а.е. до 0,2 а.е. гравитационно стабильна, поэтому вероятность существования таких объектов довольно высока.
Меркурий своими физическими характеристиками подобен Луне. Естественных спутников у него не имеется, атмосфера его очень разреженная. У этой планеты большое железное ядро, составляющее 83% от объёма всей планеты. Это ядро является источником магнитного поля, напряженностью 0,01 от земной. Температура поверхности планеты составляет - 90 - 700 К (-183,15-426.85 С). Солнечная сторона планеты нагревается значительно сильнее, чем его обратная сторона и полярные области.
Кратеры Меркурия
На поверхности Меркурия расположено большое количество кратеров, этим ландшафт очень напоминает лунный. На разных участках Меркурия плотность кратеров отличается. Возможно, что участки поверхности планеты, которые более сильно усеяны кратерами, есть более древние, а те, которые менее усеяны – более молодые. Они образовались в результате затопления лавой старой поверхности. При этом, крупных кратеров на Меркурии меньше, чем на Луне. Диаметр самого большого кратера на Меркурии равен 716 км, его назвали в честь Рембрандта, великого голландского живописца. Также на Меркурии наблюдаются образования, подобных которым на Луне нет. Например, эскарпы – многочисленные зубчатые откосы, которые простираются на сотни километров. При изучении эскарпов выяснили, что они образованы во время сжатия поверхности, сопровождавшем остывание Меркурия, при котором площадь поверхности планеты уменьшилась на 1 %. Т.к. на поверхности Меркурия есть хорошо сохранившиеся большие кратеры, то это значит, что за прошедшие 3 – 4 млрд. лет там не было движения участков коры в больших масштабах, на поверхности отсутствовала эрозия (кстати, последнее почти полностью подтверждает невозможность существования в истории Меркурия хоть какой-нибудь существенной атмосферы).
Во время исследований, зондом «Месенджер» были получены фотографии более 80 % поверхности планеты, в результате чего определили, что она однородна, в отличие от поверхности Марса или Луны, у которых одно полушарие очень сильно отличается от другого.
Элементный состав поверхности Меркурия, полученный рентгенофлуоресцентным спектрометром аппарата «Мессенджер», показал, что поверхность планеты богата плагиоклазовым полевым шпатом, свойственным для материковых областей Луны, и, по сравнению, бедна кальцием и алюминием. Также она богата магнием и бедна железом и титаном, что позволяет ей занять промежуток между ультраосновными горными породами, наподобие земных коматиитов, и типичными базальтами. Ещё обнаружено относительное изобилие серы - это значит, что планета формировалась в восстановительных условиях.
Кратеры Меркурия различаются между собой. Они могут быть и маленькими впадинами в форме чаши, и ударными многокольцевыми кратерами, которые имеют в диаметре сотни километров. Кратеры Меркурия в разной степени разрушены. Есть более-менее хорошо сохранившиеся, с длинными лучами, расположенными вокруг них, образовавшимися в процессе выброса вещества от воздействия удара. Есть и очень разрушенные остатки кратеров.
Равнина Жары (лат. Caloris Planitia) является одной из самых заметных деталей рельефа Меркурия. Она так названа потому, что располагается рядом с одной из «горячих долгот». Диаметр этой равнины - около 1550 км.
Скорей всего, тело, при столкновении которого с поверхностью Меркурия образовался кратер, было диаметром не меньше 100 км. Удар был так силен, что сейсмические волны, пройдя через всю планету и собравшись в противоположной точке поверхности, стали причиной образования на Меркурии своеобразного «хаотического» пересечённого ландшафта. О силе удара также свидетельствует и то, что он спровоцировал выброс лавы, в результате чего вокруг кратера образовались горы Жары, высотой более 2 км. Кратер Койпер (в поперечнике имеет 60 км) – точка на поверхности планеты с самым высоким альбедо. Скорей всего, кратер Койпер – один из «последних» образовавшихся крупных кратеров Меркурия.
Ещё одно интересное расположение кратеров на планете обнаружили учёные в 2012 году: последовательность расположения кратеров образует мордашку Микки Мауса. Может быть, в будущем эта конфигурация будет названа именно так.
Геология Меркурия
Совсем недавно считалось, что в недрах Меркурия есть металлическое ядро, радиус кото
рого 1800 – 1900 км, оно составляет 60 % от массы планеты, поскольку было обнаружено слабое магнитное поле космическим аппаратом «Маринер-10». К тому же, по мнению учёных, считалось, что ядро Меркурия, из-за малого размера планеты, не должно быть жидким. После пятилетних радарных наблюдений группа Жана-Люка Марго в 2007 году подвела итоги, и в результате были отмечены различные вариации вращения Меркурия, которые являются слишком большими, как для планеты с твёрдым ядром. Исходя из этого, можно почти со стопроцентной точностью утверждать, что ядро у Меркурия жидкое.
В сравнении с любой планетой Солнечной системы в ядре Меркурия процентное содержание железа выше. Существует несколько версий объяснения этого. Самая широко распространённая в мире науки теория говорит, что Меркурий, изначально обладая массой в 2,25 раза большей, чем сегодня, имел такую же пропорцию силикатов и металла, как и обычный метеорит. Но в самом начале истории Солнечной системы планетоподобное тело, имеющее несколько сотен км в диаметре, и массу, в 6 раз меньшую, столкнулось с Меркурием. Из-за этого столкновения от планеты оторвалась большая часть первичной коры и мантии, в следствие чего в составе Меркурия относительная доля ядра увеличилась. Кстати, для разъяснения формирования Луны была предложена подобная же гипотеза, называемая Теорией Гигантского Столкновения. Но этой теории противоречат первые данные, которые получили в процессе изучения элементного состава поверхности Меркурия при помощи гамма-спектрометра АМС «Мессенджер» (он позволяет измерить содержание радиоактивных изотопов). Выяснилось, что на планете много калия (летучего элемента, если сравнивать с торием и ураном, которые более тугоплавкие). Это не согласуется с неизбежными при столкновении высокими температурами. Исходя из этого, становится ясно, что элементный состав Меркурия совпадает с первичным элементным составом материала, его сформировавшего, который близок к безводным кометным частицам и энстатитовым хондритам, при этом содержание железа в последних, на сегодняшний день, мало для пояснения высокой средней плотности планеты.
Силикатная мантия (толщиной 500-600 км) окружает ядро Меркурия. Толщина его коры находится в пределах 100 - 300 км (по данным «Маринера-10»).
Геологическая история Меркурия
Геологическая история планеты делится на эры, как у Марса, Луны и Земли. Эти эры называются так (к более поздней от более ранней): 1- дотолстовская, 2- толстовская, 3- калорская, 4- поздняя калорская, 5- мансурская и 6- койперская. И относительный геологический возраст Меркурия поделен на периоды согласно данным эрам. Правда, точно не установлен измеряемый в годах абсолютный возраст.
Около 4,6 млрд. лет назад, когда планета была уже сформирована, происходило интенсивное столкновение её с кометами и астероидами. Последняя массивная бомбардировка Меркурия была 3,8 млрд. лет тому назад. Некоторые области (к примеру, равнина Жары) создавались, в том числе, и заполнением их лавой. В результате, внутри кратеров образовались гладкие полости, подобные лунным.
После этого, по мере остывания и сжатия Меркурия, образовались разломы и хребты. О более позднем времени их образования свидетельствует их расположение на поверхности крупных объектов рельефа, например равнин и кратеров. Время вулканизма на планете закончилось после того, как мантия сжалась настолько, чтобы предотвратить выход лавы на поверхность Меркурия. Возможно, что это произошло в течении первых 700-800 млн. лет со времени образования Меркурия. Более поздние изменения ландшафта планеты были вызваны ударами о её поверхность космических тел.
Магнитное поле Меркурия
Напряжённость магнитного поля Меркурия приблизительно в сто раз меньше земной и равна ~300 нТл. Меркурианское магнитное поле имеет дипольную структуру, очень симметрично, его ось только на 10 градусов отклонена от оси вращения Меркурия. Это существенно снижает количество гипотез, объясняющих происхождение магнитного поля Меркурия. Предположительно, что магнитное поле Меркурия возникает вследствие эффекта динамо (аналогично происходит и на Земле). Возможно, этот эффект - и есть следствие циркуляции жидкого ядра. Очень сильный приливный эффект возникает из-за очень выраженного эксцентриситета Меркурия. Этот приливный эффект удерживает ядро в жидком состоянии, а это - обязательное условия для возникновения эффекта динамо. Магнитное поле планеты такое сильное, что способно менять направление солнечного ветра вокруг Меркурия, в результате чего и создаётся его магнитосфера. И хотя она так мала, что поместилась бы внутри Земли, но мощная настолько, чтобы поймать плазму солнечного ветра. В результате наблюдений, полученных с помощью «Маринер-10», выяснилось, что в магнитосфере ночной стороны Меркурия есть низкоэнергетическая плазма. Взрывы активных частиц в хвосте магнитосферы указывают на присущие ей динамические качества.
06.10.2008 года «Мессенджер», пролетая второй раз Меркурий, зафиксировал большое количество окон в магнитном поле планеты. «Мессенджер» обнаружил явление магнитных вихрей. Это сплетённые узлы магнитного поля, соединяющие космический корабль с магнитным полем Меркурия. Диаметр вихря составлял 800 км, это - треть радиуса планеты. Солнечный ветер и создаёт такую вихревую форму магнитного поля. Поскольку солнечный ветер обтекает магнитное поле Меркурия, то оно связывается и несётся с ним, формируясь в вихреподобные структуры. Такие вихри и создают окна в магнитном щите планеты, сквозь них проникает солнечный ветер, достигая поверхности планеты. Связь межпланетного и планетного магнитных полей (магнитное пересоединение) – обычное космическое явление, которое возникает и у Земли, во время, когда она создаёт магнитные вихри. Но частота магнитного пересоединения Меркурия, по данным «Мессенджера», в 10 раз выше.
Фотография полученная с космического аппарата MESSENGER.
Планета Меркурий является самой близкой планетой к Солнцу. Он находится на расстоянии всего лишь 58 млн. км от нашей звезды (для сравнения, от Земли до Солнца 150 млн. км). Как и все планеты, Он назван в честь римского бога, в данном случае, римским богом торговли — так же, как древнегреческий бог Гермес.
Его диаметр всего 4879 км, что делает его самой маленькой планетой в Солнечной системе. Он даже меньше, чем спутники Ганимед и Титан. Но у него есть металлическое ядро, которое составляет почти половину объема планеты. Это дает ему большую массу и сильную гравитацию, больше чем можно было ожидать. На Меркурии ваш вес составил бы 38% от веса на Земле.
Орбита
Меркурий вращается вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите.
В своей ближайшей точке, он приближается к Солнцу на 46 млн. км, а затем удаляется до 70 млн. км. Планете требуется всего 88 дней, чтобы совершить виток вокруг Солнца.
На первый взгляд, Меркурий весьма похож на нашу Луну. Он имеет поверхность покрытую кратерами, а также древние лавовые потоки. Крупнейший кратер — бассейн Калорис, почти 1300 км в поперечнике. Как и у нашей Луны, у него нет заметной атмосферы. Но под поверхностью сильно отличается от Луны. Он имеет огромное ядро из железа, окруженное толстым слоем пород мантии и тонкой корой. сила тяжести на планете 1/3 от Земной.
Он медленно вращается вокруг своей оси, совершая один оборот за 59 дней.
Атмосфера
Она весьма разреженна и состоит из захваченных частиц Солнечного ветра. Без атмосферы, он не может сохранить тепло от Солнца. Сторона, которая обращена к Солнцу, нагревается до температуры 450 ° C, в то время как теневая сторона охлаждается до -170 ° С.
Исследование
BepiColumbo, который был запущен для исследования планеты
Первый космический аппарат достигший Меркурия был Маринер 10, который пролетел мимо планеты в 1974 году. Ему удалось сфотографировать около половины поверхности планеты в течение нескольких пролетов. Потом в 2004 НАСА запустило миссию космического аппарата MESSENGER. На данный момент, космический аппарат вышел на орбиту и изучает ее в мельчайших подробностях.
Если вы захотите увидеть его без телескопа, то это трудноосуществимо, потому что планета находится в ярких лучах Солнца большую часть времени.
В период видимости, вы можете увидеть его на западе сразу после заката, или на востоке перед восходом Солнца. В телескоп планета, имеет фазы, как у Луны, в зависимости от положения на своей орбите.
Итак, какова же планета Меркурий и что в ней такого особенного, что отличает ее от других планет? Наверное, прежде всего, стоит перечислить самое очевидное, что можно легко почерпнуть из разных источников, но без чего человеку будет трудно составить общую картину.
На текущий момент (после того как Плутон был «разжалован» в карликовые планеты) Меркурий является самой маленькой из восьми планет нашей Солнечной системы. Также планета находится на самом близком расстоянии от Солнца, в связи с чем совершает оборот вокруг нашего светила намного быстрее остальных планет. Видимо, именно последнее качество и послужило поводом назвать ее в честь самого быстроногого посланника Богов по имени Меркурий, незаурядного персонажа из легенд и мифов Древнего Рима, обладающего феноменальной скоростью.
Кстати, именно древнегреческие и древнеримские астрономы не раз называли Меркурий как «утренней», так и «вечерней» звездой, хотя в большинстве своем они знали о том, что оба названия соответствуют одному и тому же космическому объекту. Уже тогда древнегреческий ученый Гераклит указывал на то, что Меркурий и Венера совершают свое вращение вокруг Солнца, а не вокруг .
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 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.
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
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 Титана, диаметр которого составляет 5125 километров и спутника 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
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Астрономы не понимали, что Меркурий является планетой до 1543 года, когда Коперник создал гелиоцентрическую модель Солнечной системы, согласно которой вращение планет происходит вокруг Солнца.
- 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.
- Меркурий не имеет спутников или колец из-за его низкой силы притяжения и отсутствия атмосферы.
- Существовала теория, что между орбитами Меркурия и Солнца есть не открытая еще планета Вулкан, однако ее присутствие так и не было доказано.
- Орбита Меркурия представляет собой эллипс, а не круг. Он имеет самую эксцентричную орбиту в Солнечной системе.
- Меркурий является только вторым максимальным температурам среди планет Солнечной системы. Первое место занимает
