Какой характер поверхности у меркурия. Масса Меркурия
Из всех известных на сегодняшний день планет Солнечной системы Меркурий является объектом, наименее интересующим научное сообщество. Объясняется это в первую очередь тем, что маленькая звездочка, тускло горящая на ночном небосклоне, на деле оказалась самой наименее пригодной в плане прикладной науки. Первая планета от Солнца представляет собой безжизненный космический полигон, на котором потренировалась явно сама природа в процессе формирования Солнечной системы.
В действительности Меркурий можно смело назвать настоящим кладезем информации для астрофизиков, из которого можно почерпнуть массу интереснейших данных о законах физики и термодинамики. Используя полученную информацию об этом интереснейшем небесном объекте, можно получить представление о том влиянии, какое оказывает на всю Солнечную систему наша звезда.
Что представляет собой первая планета Солнечной системы?
На сегодняшний день Меркурий считается самой маленькой планетой, входящей в систему. С тех пор, как Плутон был исключен из списка основных небесных светил нашего ближнего космоса и переведен в разряд карликовых планет, Меркурий занял почетное первое место. Однако это лидерство не прибавило баллов. То место, которое занимает Меркурий в Солнечной системе, оставляет его вне поля зрения современной науки. Всему виной, близкое расположение к Солнцу.
Такое незавидное положение откладывает отпечаток на поведение планеты. Меркурий со скоростью 48 км/с. несется по своей орбите, совершая полный оборот вокруг Солнца за 88 земных суток. Вокруг собственной оси он вращается достаточно медленно — за 58,646 дней, что дало повод астрономам долгое время считать Меркурий повернутым к Солнцу одной стороной.
С большой долей вероятности именно такая прыткость небесного тела и его соседство с центральным светилом нашей Солнечной системы, стали поводами дать планете название в честь древнеримского бога Меркурия, который также отличался своей стремительностью.
К чести первой планеты Солнечной системы, еще древние считали ее самостоятельным небесным телом, которое вращается вокруг нашей звезды. С этого ракурса любопытны академические данные о ближайшем соседе нашего светила.
Краткая характеристика и особенности планеты
Среди всех восьми планет Солнечной системы у Меркурия самая необычная орбита. Ввиду незначительного расстояния планеты от Солнца, орбита у нее самая короткая, однако по своей форме это сильно вытянутый эллипс. В сравнении с орбитальным путем других планет, у первой планеты самый высокий эксцентриситет – 0,20 е. Другими словами, движение Меркурия напоминает гигантские космические качели. В перигелий стремительный сосед Солнца приближается к нему на расстояние 46 млн. км, раскаляясь до красна. В афелии Меркурий отдается от нашего светила на расстояние 69,8 млн. км, успевая за это время немного остыть в просторах космоса.
В ночном небе планета имеет светимость в широком диапазоне от −1,9m до 5,5m, однако ее наблюдение весьма ограничено по причине близкого расположения Меркурия к Солнцу.
Такая особенность орбитального полета легко объясняет широкий диапазон перепада температур на планете, который является самым значительным в Солнечной системе. Однако главной отличительной чертой астрофизических параметров маленькой планеты является смещение орбиты относительно положения Солнца. Этот процесс в физике называется прецессия, и чем он вызван, до сих пор остается загадкой. В XIX веке была даже составлена таблица изменений орбитальных характеристики Меркурия, однако объяснить подобное поведение небесного тела до конца не удалось. Уже в середине XX было сделано предположение о существовании вблизи Солнца некой планеты, влияющей на положение орбиты Меркурия. Подтвердить эту теорию в данный момент техническими средствами наблюдения с помощью телескопа не представляется возможным, ввиду близкого расположения исследуемой области к Солнцу.
Самое подходящее объяснение этой особенности орбиты планеты — рассматривать прецессию с точки зрения теории относительности Эйнштейна. Предварительно орбитальный резонанс Меркурия оценивался как 1 к 1. На деле оказалось, что этот параметр имеет значение 3 к 2. Ось планеты располагается под прямым углом к орбитальной плоскости, а комбинация скорости вращения солнечного соседа вокруг собственной оси с орбитальной скоростью приводит к возникновению любопытному явлению. Светило, дойдя до зенита, начинает обратный ход, поэтому на Меркурии восход и закат Солнца происходят в одной части меркурианского горизонта.
Что касается физических параметров планеты, то они следующие и выглядят довольно скромно:
- средний радиус планеты Меркурий составляет 2439,7 ± 1,0 км;
- масса планеты составляет 3,33022·1023 кг;
- плотность Меркурия равна 5,427 г/см³;
- ускорение свободного падения на меркурианском экваторе 3,7 м/с2.
Диаметр самой маленькой планеты равен 4879 км. Среди планет земной группы Меркурий уступает всем трем. Настоящими гигантами по сравнению с маленьким Меркурием являются Венера и Земля, Марс ненамного превышает размеры первой планеты. Солнечный сосед уступает по размерам даже спутникам Юпитера и Сатурна, Ганимеду (5262 км) и Титану (5150 км).
Относительно Земли первая планета Солнечной системы занимает разное положение. Самое близкое расстояние между двумя планетами составляет8 2 млн. км, тогда как максимальная удаленность равна 217 млн. км. Если лететь с Земли к Меркурию, то космический корабль может достичь планеты быстрее, чем отправившись на Марс или на Венеру. Это происходит ввиду того, что маленькая планета чаще расположена к Земле ближе, чем ее соседи.
У Меркурия очень высокая плотность, и по этому параметру он ближе к нашей планете, превосходя Марс почти в два раза — 5,427 г/см3 против 3,91 г/см2 у Красной планеты. Однако ускорение свободного падения у обеих планет, у Меркурия и у Марса, практически одинаково – 3,7 м/с2. Долгое время ученые считали, что первая планета Солнечной системы была в прошлом спутником Венеры, однако получение точных данных о массе и плотности планеты, развенчало эту гипотезу. Меркурий вполне самостоятельная планета, сформировавшаяся в процессе образования Солнечной системы.
При своих скромных размерах, всего 4879 километров, зато планета тяжелее Луны, а по плотности превосходит такие огромные небесные тела, как Солнце, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун вместе взятые. Однако такая высокая плотность не обеспечила планете других выдающихся физических параметров, ни в плане геологии, ни в плане состояния атмосферы.
Внутреннее и внешнее строение Меркурия
Для всех планет земной группы характерной особенностью является твердая поверхность.
Это объясняется схожестью внутреннего строения этих планет. В плане геологии Меркурий имеет три классических слоя:
- меркурианская кора, толщина которой варьируется в диапазоне 100-300 км;
- мантия, толщина которой составляет 600 км;
- железно-никелевое ядро диаметром 3500-3600 км.
Кора Меркурия представляет собой подобие рыбной чешуи, где слои пород, образованные в результате геологической активности планеты в ранние периоды, наслаивались друг на друга. Эти наслоения образовали своеобразные выпуклости, являющиеся особенностями рельефа. Быстрое остывание поверхностного слоя привело к тому, что кора начала сжиматься подобно шагреневой коже, теряя свою прочность. В дальнейшем, с окончанием геологической активности планеты, меркурианская кора подверглась сильному внешнему воздействию.
Достаточно тонкой по сравнению с толщиной коры, выглядит мантия, всего 600 км. Такая незначительная толщина меркурианской мантии говорит в пользу теории, согласно которой часть планетарного вещества Меркурия была потеряна в результате столкновения планеты с крупным небесным телом.
Что касается ядра планеты, то здесь имеется много спорных моментов. Диаметр ядра составляет ¾ диаметра всей планеты и имеет полужидкое состояние. Причем по концентрации железа в ядре Меркурий — безоговорочный лидер среди планет Солнечной системы. Активность жидкого ядра продолжает оказывать влияние на поверхность планеты, образуя на ней своеобразные геологические образования — вспучивания.
Долгое время астрономы и ученые о поверхности планеты имели скудные представления, основанные на данных визуальных наблюдений. Только в 1974 году с помощью американского космического зонда «Маринер-10» человечеству впервые представилась возможности с близкого расстояния увидеть поверхность солнечного соседа. Из полученных снимков удалось выяснить, как выглядит поверхность планеты Меркурий. Судя по снимкам, которые были получены благодаря «Маринеру-10», первая планета от Солнца покрыта кратерами. Самый большой кратер «Калорис» имеет диаметр 1550 км. Участки между кратерами покрыты меркурианскими равнинами и скалистыми образованиями. В отсутствие эрозии поверхность Меркурия сохранилась практически такой же, какой она была на заре формирования Солнечной системы. Этому способствовало раннее прекращение активной тектонической деятельности на планете. Изменения в меркурианском рельефе происходили только в результате падения метеоритов.
По своей цветовой гамме Меркурий сильно напоминает Луну, такой же серый и безликий. Альбедо обоих небесных светил также практически одинаково, 0,1 и 0, 12 соответственно.
Что касается климатических условий на планете Меркурий, то это суровый и жестокий мир. Несмотря на то, что под воздействием близкого светила планета нагревается до 4500 С, тепло не удерживается на меркурианской поверхности. На теневой стороне планетного диска, температура опускается до отметки -1700С. Причина таких резких температурных колебаний – крайне разреженная атмосфера планеты. По физическим параметрам и по своей плотности меркурианская атмосфера напоминает вакуум, однако даже в такой обстановке воздушная прослойка планеты состоит кислорода (42%), натрия и водорода (29% и 22% соответственно). Только 6% приходится на гелий. Менее 1% приходится на водяные пары, диоксид углерода, азот и инертные газы.
Считается, что плотная воздушная прослойка на поверхности Меркурия исчезла в результате слабого гравитационного поля планеты и постоянного воздействия солнечного ветра. Близкое соседство Солнца способствует наличию на планете слабого магнитного поля. Во многом такое соседство и слабость гравитационного поля способствовали тому, что у Меркурия нет естественных спутников.
Исследования Меркурия
До 1974 года планету в основном наблюдали в оптические приборы. С началом космической эры человечество получило возможность начать более интенсивное изучение первой планеты Солнечной системы. Только два земных космических аппарата сумели достичь орбиты маленькой планеты — американские «Маринер-10» и «Мессенджер». Первый совершил трехкратный пролет мимо планеты в течение 1974-75 годов, приблизившись к Меркурию на максимально возможное расстояние – 320 км.
Ученым пришлось ждать долгие двадцать лет, пока к Меркурию не отправился в 2004 году космический аппарат NASA «Messenger». Через три года, в январе 2008 года автоматическая межпланетная станция совершила первый облет планеты. В 2011 году космический аппарат «Мессенджер» благополучно занял место на орбите планеты и приступил к ее изучению. Через четыре года отработав свой ресурс, зонд упал на поверхность планеты.
Количество космических зондов, отправленных на исследование первой планеты Солнечной системы, в сравнении с количеством автоматических аппаратов, отправленных на исследование Марса, крайне мало. Это связано с тем, что запуск кораблей к Меркурию затруднителен с технической точки зрения. Для попадания на меркурианскую орбиту необходимо совершить массу сложных орбитальных маневров, осуществление которых требует большого запаса топлива.
В ближайшее время планируется запуск сразу двух космических автоматических зондов, европейского и японского космического агентства. Планируется, что первый зонд будет исследовать поверхность Меркурия и его недра, тогда как второй — японский космический аппарат — будет заниматься исследованием атмосферы и магнитного поля планеты.
Поверхность Меркурия, кратко говоря, напоминает Луну. Обширные равнины и множество кратеров говорят о том, что геологическая активность на планете прекратилась миллиарды лет назад.
Характер поверхности
Поверхность Меркурия (фото приведено далее в статье), снятая зондами «Маринер-10» и «Мессенджер», внешне была похожа на лунную. Планета в значительной мере усеяна кратерами разных размеров. Мельчайшие из видимых на самых детальных фотографиях «Маринера» измеряются несколькими сотнями метров в диаметре. Пространство между крупными кратерами относительно плоское и представляет собой равнины. Оно похоже на поверхность Луны, но занимает намного больше места. Подобные области окружают наиболее заметную ударную структуру Меркурия, образованную в результате столкновения, - бассейн равнины Жары (Caloris Planitia). При встрече с «Маринером-10» была освещена только ее половина, а полностью она была открыта «Мессенджером» во время его первого пролета мимо планеты в январе 2008 года.
Кратеры
Наиболее распространенными структурами рельефа планеты являются кратеры. Они в значительной мере покрывают поверхность (фото приведены далее) на первый взгляд похожа на Луну, но при более близком изучении у них выявляются интересные различия.
Гравитация на Меркурии более чем в два раза превышает лунную, отчасти из-за большой плотности его огромного ядра, состоящего из железа и серы. Большая сила тяжести стремится удержать вещество, выброшенное из кратера, вблизи места столкновения. По сравнению с Луной, оно падало на расстоянии, составляющем лишь 65% от лунного. Это может быть одним из факторов, которые способствовали возникновению на планете вторичных кратеров, образованных под воздействием выброшенного материала, в отличие от первичных, возникших непосредственно при столкновении с астероидом или кометой. Более высокая сила тяжести означает, что сложные формы и конструкции, характерные для крупных кратеров — центральные пики, крутые склоны и ровное основание, — на Меркурии наблюдаются у меньших кратеров (минимальный диаметр около 10 км), чем на Луне (около 19 км). Структуры меньше этих размеров имеют простые чашеподобные очертания. Кратеры Меркурия отличаются от марсианских, хотя эти две планеты имеют сопоставимую гравитацию. Свежие кратеры на первой, как правило, глубже, чем соразмерные образования на второй. Это может быть следствием низкого содержания летучих веществ в коре Меркурия или более высоких ударных скоростей (поскольку скорость объекта на солнечной орбите увеличивается при приближении к Солнцу).
Кратеры больше 100 км в диаметре начинают приближаться к овальной форме, характерной для подобных крупных образований. Эти структуры - полициклические бассейны - имеют размеры 300 км и более и являются результатом наиболее мощных столкновений. Несколько десятков их было обнаружено на сфотографированной части планеты. Изображения «Мессенджера» и лазерная альтиметрия внесли большой вклад в понимание этих остаточных шрамов от ранних астероидных бомбардировок Меркурия.
Равнина Жары
Эта ударная структура простирается на 1550 км. При первоначальном ее обнаружении «Маринером-10» считалось, что ее размеры значительно меньше. Внутреннее пространство объекта представляет собой гладкие равнины, укрытые складчатыми и изломанными концентрическими окружностями. Крупнейшие хребты простираются на несколько сотен километров в длину, около 3 км в ширину и менее 300 метров в высоту. Более 200 изломов, сопоставимых по размерам краями, исходят от центра равнины; многие из них являются впадинами, ограниченными бороздами (грабенами). Там, где грабены пересекаются с гребнями, они, как правило, проходят через них, что свидетельствует об их более позднем формировании.
Типы поверхности
Равнину Жары окружают два типа местности — ее кромка и рельеф, образованный выброшенной породой. Кромка представляет собой кольцо неправильных горных блоков, достигающих 3 км в высоту, которые являются самыми высокими горами, обнаруженными на планете, с относительно крутыми склонами в направлении к центру. Второе гораздо меньшее кольцо отстоит на 100-150 км от первого. За внешними склонами расположена зона линейных радиальных хребтов и долин, частично заполненных равнинами, некоторые из которых усеяны многочисленными буграми и холмами в несколько сотен метров. Происхождение образований, составляющих широкие кольца вокруг бассейна Жары, противоречиво. Некоторые равнины на Луне образовались в основном в результате взаимодействия выбросов с уже существующим рельефом поверхности, и это, возможно, также справедливо для Меркурия. Но результаты «Мессенджера» дают основание предположить, что значительную роль в их формировании сыграла вулканическая активность. Там не только мало кратеров, по сравнению с бассейном Жары, что указывает на затяжной период становления равнин, но они обладают другими чертами, более явно связанными с вулканизмом, чем можно было увидеть на изображениях, полученных «Маринером-10». Решающие доказательства вулканизма были получены с помощью снимков «Мессенджера», показывающих жерла вулканов, многие из которых расположены вдоль внешнего края равнины Жары.
Кратер Радитлади
Caloris является одной из самых молодых крупных полицикличных равнин, по крайней мере на исследованной часть Меркурия. Она, вероятно, образовалось тогда же, когда и последняя гигантская структура на Луне, - около 3,9 млрд лет назад. Изображения «Мессенджера» выявили еще один, гораздо меньший ударный кратер с видимым внутренним кольцом, который мог образоваться намного позже, названный бассейном Радитлади.
Странный антипод
На другой стороне планеты, в точности в 180° напротив равнины Жары, расположен участок странно искаженной местности. Ученые интерпретируют этот факт, говоря об их одновременном формировании путем фокусировки сейсмических волн от событий, которые затронули антиподальную поверхность Меркурия. Холмистая и испещренная линиями местность является обширной зоной возвышенностей, представляющих собой холмистые многоугольники шириной 5-10 км и высотой до 1,5 км. Существовавшие до этого кратеры были превращены в холмы и трещины сейсмическими процессами, в результате которых и сформировался данный рельеф. У некоторых из них дно было ровным, но затем его форма изменилась, что свидетельствует о более позднем их заполнении.
Равнины
Равнина - это относительно ровная или плавно волнистая поверхность Меркурия, Венеры, Земли и Марса, которая встречается повсеместно на этих планетах. Представляет собой «полотно», на котором развивался ландшафт. Равнины являются свидетельством процесса разрушения грубого рельефа и создания сглаженного пространства.
Существует как минимум три способа «шлифовки», благодаря которой, вероятно, выравнивалась поверхность Меркурия.
Один из способов - повышение температуры - снижает прочность коры и ее способность удерживать высокий рельеф. На протяжении миллионов лет горы «тонут», дно кратеров поднимется и поверхность Меркурия выравнивается.
Второй способ включает перемещение пород в сторону более низких участков местности под действием силы тяжести. С течением времени порода накапливается в низинах и заполняет более высокие уровни по мере увеличения ее объема. таким образом ведут себя потоки лавы из недр планеты.
Третий способ заключается в попадании фрагментов пород на поверхность Меркурия сверху, что в конечном итоге приводит к выравниванию грубого рельефа. Примером этого механизма могут служить выбросы породы при образовании кратеров и вулканический пепел.
Вулканическая активность
Некоторые доказательства, склоняющие к гипотезе о влиянии вулканической активности на формирование многих равнин, окружающих бассейн Жары, уже были приведены. Другие относительно молодые равнины на Меркурии, особенно заметные в регионах, освещенных под небольшим углом во время первого облета «Мессенджера», демонстрируют характерные особенности вулканизма. Например, несколько старых кратеров были заполнены до краев потоками лавы, подобно таким же образованиям на Луне и Марсе. Однако широко распространенные равнины на Меркурии оценить сложнее. Поскольку они старше, то очевидно, что вулканы и других вулканические образования могли подвергнуться эрозии или разрушиться иначе, затрудняя их объяснение. Понимание этих старых равнин имеет важное значение, поскольку они, вероятно, причастны к исчезновению большей части кратеров диаметром 10-30 км, по сравнению с Луной.
Эскарпы
Важнейшими формами рельефа Меркурия, которые позволяют получить представление о внутреннем строении планеты, являются сотни зубчатых уступов. Протяженность этих скал варьируется от десятков до более чем тысяч километров, а высота - от 100 м до 3 км. Если смотреть сверху, то края их кажутся округлыми или зубчатыми. Понятно, что это - результат трещинообразования, когда часть грунта поднялась и легла на прилегающую местность. На Земле такие структуры ограничены в объемах и возникают при местном горизонтальном сжатии в земной коре. Но вся исследованная поверхность Меркурия покрыта эскарпами, из чего следует, что кора планеты в прошлом уменьшилась. Из количества и геометрии эскарпов следует, что планета уменьшилась в диаметре на 3 км.
Кроме того, усадка, должно быть, продолжалась до сравнительно недавнего в геологической истории времени, так как некоторые эскарпы изменили форму хорошо сохранившихся (и, следовательно, относительно молодых) ударных кратеров. Замедление первоначально высокой скорости вращения планеты приливными силами произвело сжатие в экваториальных широтах Меркурия. Глобально распределенных эскарпы, однако, наводят на другое объяснение: позднее охлаждение мантии, возможно, в сочетании с затвердеванием части некогда полностью расплавленного ядра, привело к сжатию сердцевины и деформации холодной коры. Сокращение размеров Меркурия при охлаждении его мантии должно было привести к большему количеству продольных структур, чем можно увидеть, что говорит о незавершенности процесса сжатия.
Поверхность Меркурия: из чего состоит?
Ученые пытались выяснить состав планеты, исследуя солнечный свет, отраженный от разных ее участков. Одним из различий между Меркурием и Луной, помимо того, что первый немного темнее, является то, что спектр поверхностных яркостей его меньше. Например, моря спутника Земли — гладкие пространства, видимые невооруженным глазом как большие темные пятна — гораздо темнее, чем испещренные кратерами нагорья, а равнины Меркурия всего лишь немного темнее. Цветовые различия на планете менее выражены, хотя снимки «Мессенджера», сделанные с помощью набора цветных фильтров, показали небольшие очень красочные участки, связанные с жерлами вулканов. Эти особенности, а также относительно невыразительный видимый и ближний инфракрасный спектр отраженного солнечного света, предполагают, что поверхность Меркурия состоит из небогатых на железо и титан силикатных минералов более темного цвета, по сравнению с лунными морями. В частности, в породах планеты может быть низкое содержание окислов железа (FeO), и это приводит к предположению, что она была сформирована в гораздо более восстанавливающих условиях (т. е. при недостатке кислорода), чем другие представители земной группы.
Проблемы дистанционного исследования
Очень затруднено определение состава планеты путем дистанционного зондирования солнечного света и спектра теплового излучения, который отражает поверхность Меркурия. Планета сильно нагревается, что изменяет оптические свойства частиц минералов и осложняет прямую интерпретацию. Однако «Мессенджер» был оснащен несколькими инструментами, отсутствовавшими на борту «Маринера-10», измерявшими химический и минеральный состав напрямую. Этим приборам требовался длительный период наблюдения, пока корабль оставался вблизи Меркурия, поэтому конкретных результатов после трех первых кратких пролетов не было. Только во время орбитальной миссии «Мессенджера» появилось достаточно новой информации о составе поверхности планеты.
Какова масса Меркурия и его отличительные черты? Узнайте об этом далее…
Особенности планеты
С Меркурия начинается отсчет планет Солнечной системы. Расстояние от Солнца до Меркурия составляет 57,91 млн. км. Это довольно близко, поэтому температура на поверхности планеты доходит до 430 градусов.
По некоторым характеристикам Меркурий похож на Луну. Спутники у него отсутствуют, атмосфера сильно разряжена, а поверхность изрезана кратерами. Самый крупный имеет ширину в 1550 км от астероида, который врезался в планету около 4 миллиардов лет назад.
Разряженная атмосфера не позволяет задерживать тепло, поэтому ночью Меркурий очень холодный. Разница в ночной и дневной температурах доходит до 600 градусов и является самой большой в нашей планетарной системе.
Масса Меркурия составляет 3,33·10 23 кг. Такой показатель делает планету самой легкой и самой маленькой (после лишения Плутона звания планеты) в нашей системе. Масса Меркурия составляет 0,055 от земной. По не намного больше Средний радиус составляет 2439,7 км.
В недрах Меркурия содержится большое количество металлов, которые и образуют его ядро. Это вторая планета по плотности, после Земли. Ядро составляет около 80% Меркурия.
Наблюдения за Меркурием
Нам планета известна под названием Меркурий - это имя римского бога-посланника. Наблюдали планету ещё в XIV веке до нашей эры. Шумеры называли Меркурий в астрологических таблицах «прыгающей планетой». Позже его назвали в честь бога письма и мудрости «Набу».
Греки дали планете имя в честь Гермеса, называя её «Гермаон». Китайцы называли её «Утренней звездой», индийцы - Будха, немцы отождествляли с Одином, а майя - с совой.
До изобретения телескопа европейским исследователям было сложно наблюдать за Меркурием. Например, Николай Коперник, описывая планету, пользовался наблюдениями других ученых, не из северных широт.
Изобретение телескопа значительно облегчило жизнь астрономам-исследователям. Впервые из телескопа Меркурий наблюдал Галилео Галилей в XVII веке. После него за планетой наблюдали: Джованни Зупи, Джон Бевис, Иоганн Шретер, Джузеппе Коломбо и др.
Близкое расположение от Солнца и нечастое появление на небе всегда создавали трудности для изучения Меркурия. Например, известный телескоп «Хаббл» не может распознавать столь близкие к нашему светилу объекты.
В XX веке для изучения планеты начали применять радиолокационные методы, что дало возможность наблюдать за объектом с Земли. Космические аппараты отправить на планету непросто. Это требует особых манипуляций, на которые расходуется много топлива. За всю историю возле Меркурия побывало только два корабля: «Маринер-10» 1975 год и «Мессенджер» 2008.
Меркурий на ночном небе
Видимая величина планеты составляет от −1.9 m до 5,5 m , что вполне достаточно, чтобы увидеть его с Земли. Однако рассмотреть его непросто из-за небольшого углового расстояния по отношению к Солнцу.
Планета видна непродолжительное время, после того как наступают сумерки. В низких широтах и возле экватора сутки длятся меньше всего, поэтому в этих местах увидеть Меркурий проще. Чем выше широта, тем труднее наблюдать планету.
В средних широтах «поймать» Меркурий на небе можно период равноденствия, когда сумерки короче всего. Увидеть его можно несколько раз в год, как ранним утром, так и вечером, в периоды, когда он максимально удален от Солнца.
Заключение
Меркурий является самой Масса Меркурия является самой маленькой из планет нашей системы. Планету наблюдали ещё задолго до начала нашей эры, однако, чтобы увидеть Меркурий, нужны определенные условия. Поэтому он наименее изучен из всех планет земной группы.
Масса: 3,3*10(23) кг. (0,055 массы Земли);
Диаметр экватора: 4870 км. (0,38 диаметра экватора Земли);
Плотность: 5,43 г/см3
Температура поверхности: максимум 480°С, минимум -180°С
Период вращения относительно звёзд: 58,65 земных суток
Расстояние от Солнца (среднее): 0,387 а.е., то есть 58 млн км
Период обращения по орбите (год): 88 земных суток
Период обращения вокруг собственной оси (сутки): 176 земных суток
Наклон орбиты к эклиптике: 7°
Эксцентриситет орбиты: 0,206
Средняя скорость движения по орбите:47,9 км/с
Ускорение свободного падения:3,72 м/с2
Древние римляне считали Меркурия покровителем торговли, путешественников и воров, а также вестником богов. Неудивительно, что небольшая планета, быстро перемещающаяся по небу вслед за Солнцем, получила его имя. Меркурий был известен еще с древних времен, однако древние астрономы не сразу поняли, что утром и вечером видят одну и ту же звезду.
Меркурий - самая близкая к Солнцу планета, и весь свой путь по орбите вокруг Солнца он проходит всего за 88 дней. Меркурий - самая маленькая из всех планет, не считая Плутона. Поверхность этого небольшого мирка достаточно горяча, чтобы расплавить олово и свинец. Едва ли там есть какая-нибудь атмосфера, а твердый грунт весь покрыт кратерами.
Строение планеты Меркурий
В XIX веке появилась гипотеза о том, что Меркурий ранее являлся спутником Венеры. В 1976 году был произведен математический расчет этой гипотезы, который показал, что это может объяснить потерю вращательного момента у Меркурия и Венеры, большой эксцентриситет орбиты Меркурия, резонансный характер движения Меркурия вокруг Солнца. Убегание Меркурия могло произойти за 500 миллионов лет и сопровождалось огромным выделением энергии, которое разогревало и Венеру, и ее спутник. Эта гипотеза помогает объяснить и наличие магнитного поля у Меркурия, и химический состав его ядра.
На основании анализа фотографий Меркурия американские геологи П. Шульц и Д. Гаулт предложили следующую схему эволюции его поверхности. После завершения процесса аккумуляции и формирования планеты её поверхность была гладкой. Далее наступил процесс интенсивной бомбардировки планеты остатками планетного роя, во время которой образовались бассейны типа Калорис, а так же кратеры типа Коперника на Луне. Следующий период характеризовался интенсивным вулканизмом и выходом потока лавы, заполнявшей крупные бассейны. Этот период завершился около 3 млрд. лет назад (возраст планет Солнечной системы известен довольно точно и равен 4,6 млрд. лет).
У Меркурия есть слабое магнитное поле, которое было обнаружено космическим аппаратом «Маринер-10». Напряженность магнитного поля на экваторе планеты 3,5 мГс, у полюсов 7 мГс, что составляет 0,7 % земного магнитного поля. Тщательное изучение магнитного поля планеты показало, что оно имеет более сложную структуру, чем земное. Кроме дипольного (двухполюсного) в нём присутствуют ещё поля с четырьмя и восемью полюсами. Со стороны Солнца магнитосфера Меркурия сильно сжата под действием солнечного ветра.
Магнитосфера планеты Меркурий
Высокая плотность и наличие магнитного поля показывает, что у Меркурия должно быть плотное металлическое ядро. По современным расчётам, плотность в центре Меркурия должна достигать 9,8 г/см3, радиус ядра составляет 1800 км (75 % радиуса планеты). На долю ядра приходится 80 % массы Меркурия. Несмотря на медленное вращение планеты, большинство специалистов считает, что её магнитное поле возбуждается тем же динамо-механизмом, что и магнитное поле Земли. Этот механизм сводится к образованию кольцевых электрических токов в ядре планеты при её вращении, которые и генерируют магнитное поле. Выяснение происхождения магнитного поля Меркурия может иметь большое значение для проблемы планетарного механизма в целом.
Над массивным ядром располагается силикатная оболочка толщиной 600 км. Плотность поверхностных пород порядка 3,3 г/см3.
Поверхность планеты Меркурий
Когда космический аппарат «Маринер-10» передал первые снимки Меркурия с близкого расстояния, астрономы всплеснули руками: перед ними была вторая Луна! Поверхность Меркурия оказалась усеянной сеткой из кратеров разных размеров, совсем как поверхность Луны. Их распределение по размерам тоже было аналогично лунному. Большая часть кратеров образовалась в результате падения метеоритов.
Участок поверхности Северного полушария Меркурия шириной около 500 км.
На поверхности планеты были обнаружены гладкие округлые равнины, получившие по сходству с лунными «морями» название бассейнов. Наибольший из них, Калорис, имеет в диаметре 1300 км (океан Бурь на Луне – 1800 км). Появление долин объясняется интенсивной вулканической деятельностью, которая совпала по времени с формированием поверхности планеты.
На Меркурии есть горы, высота наиболее высоких достигает 2–4 км. В ряде районов планеты на поверхности видны долины, бескратерные равнины. На Меркурии встречается также необычная деталь рельефа – эскарп. Это выступ высотой 2–3 км, разделяющий два района поверхности. Считают, что эскарпы образовались как сдвиги при раннем сжатии планеты.
Эскарп на поверхности Меркурия. Слева – снимок с Маринера. В центре – вид с более близкого расстояния. Справа – механизм образования эскарпа.
В полярных областях Меркурия, возможно, имеется водяной лед. Внутренние области находящихся там кратеров Солнце никогда не освещает, и температура там может держаться около –210°С. Альбедо Меркурия крайне низкое, около 0,11.
Максимальная температура поверхности Меркурия, зарегистрированная датчиками, +410°С. Перепады температур из-за смены времен года, вызванной вытянутостью орбиты, на дневной стороне достигают 100°С. В 1970 году Т. Мардок и Э. Ней из Миннесотского университета установили, что средняя температура ночного полушария рана –162°С (111 К). С другой стороны, температура подсолнечной точки на среднем расстоянии Меркурия от Солнца равна +347°С. Поверхность этого небольшого мира достаточно горяча, чтобы расплавить свинец или олово.
0,147 Земных
0,056 Земных
0,055 Земных
0,984 Земных
0,38
281.01°
0,106 (геом. альбедо)
24,9 % натрий
9,5 %, А. кислород
7,0 % аргон
5,9 % гелий
5,6 %, М. кислород
5,2 % азот
3,6 % углекислый газ
3,4 % вода
3,2 % водород
Меркурий в натуральном цвете (снимок Mariner 10)
Мерку́рий - самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы , обращается вокруг Солнца за 88 земных суток. Меркурий относится к внутренним планетам, так как его орбита проходит ближе к Солнцу, чем основной пояс астероидов. После лишения Плутона в 2006 году статуса планеты Меркурию перешло звание самой маленькой планеты Солнечной системы. Видимая звёздная величина Меркурия колеблется от −2,0 до 5,5, но его нелегко заметить по причине очень маленького углового расстояния от Солнца (максимум 28,3°). В высоких широтах планету никогда нельзя увидеть на тёмном ночном небе: Меркурий всегда скрывается в утренней или вечерней заре. Оптимальным временем для наблюдений планеты являются утренние или вечерние сумерки в периоды его элонгаций (периодов максимального удаления Меркурия от Солнца на небе, наступающих несколько раз в год).
Наблюдать Меркурий удобно в низких широтах и вблизи экватора: это связано с тем, что продолжительность сумерек там наименьшая. В средних широтах найти Меркурий гораздо труднее и только в период наилучших элонгаций, а в высоких широтах невозможно вообще.
О планете пока известно сравнительно немного. Аппарат Маринер-10 , изучавший Меркурий в -1975 годах , успел картографировать лишь 40-45 % поверхности. В январе 2008 года мимо Меркурия пролетела межпланетная станция MESSENGER , которая выйдет на орбиту вокруг планеты в 2011 году.
По своим физическим характеристикам Меркурий напоминает Луну , сильно кратерирован . У планеты нет естественных спутников, но есть очень разреженная атмосфера. Планета обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля по своей совокупности составляющим 0,1 от земного. Ядро Меркурия составляет 70 процентов от всего объёма планеты. Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 (от −180 до +430 °C). Солнечная сторона нагревается гораздо больше, чем полярные области и обратная сторона планеты.
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 .
История и название
Самые древние свидетельства наблюдения Меркурия можно найти ещё в шумерских клинописных текстах, датируемых третьим тысячелетием до н. э. Планета названа в честь бога римского пантеона Меркурия , аналога греческого Гермеса и Вавилонского Набу . Древние греки времён Гесиода называли Меркурий «Στίλβων» (Стилбон, Блестящий). До V века до н. э. греки полагали, что Меркурий, видимый на вечернем и утреннем небе - два различных объекта. В Древней Индии Меркурий именовали Будда (बुध) и Рогинея . В китайском , японском , вьетнамском и корейском языках Меркурий называется Водяная звезда (水星) (в соответствии с представлениями о «Пяти элементах». На иврите название Меркурия звучит как «Коха́в Хама́» (כוכב חמה) («Солнечная планета»).
Движение планеты
Меркурий движется вокруг Солнца 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 Солнца (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 Солнцу чем в афелии. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 7°. На один оборот по орбите Меркурий затрачивает 87,97 суток. Средняя скорость движения планеты по орбите 48 км/с.
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 суток. Наблюдения деталей на поверхности Меркурия, выполненные на пределе разрешающей способности, казалось, не противоречили этому. Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через тройной синодический период , то есть 348 земных суток , что примерно равно шестикратному периоду вращения Меркурия (352 суток), поэтому в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности планеты. С другой стороны, некоторые астрономы полагали, что меркурианские сутки примерно равны земным. 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 и обращения Меркурия является уникальным для Солнечной системы явлением. Оно предположительно объясняется тем, что приливное воздействие Солнца 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 Солнцу, то при следующем прохождении перигелия к Солнцу будет обращена в точности противоположная точка поверхности, а ещё через один меркурианский год Солнце 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.
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 скорость орбитального движения превышает 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 (Нав., X, 12-13). 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, именно Меркурий является бо́льшую часть времени ближайшей к Земле планетой, чем любая другая (поскольку другие отдаляются в большей степени, не будучи столь «привязанными» к Солнцу).
Физические характеристики
Сравнительные размеры Меркурия, Венеры, Земли и Марса
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 3,3×10 23 кг. Средняя плотность Меркурия довольно велика - 5,43 г/см³, 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/с². Вторая космическая скорость - 4,3 км/с.
Кратер Койпер (чуть ниже центра). Снимок КА MESSENGER
Одна из самых заметных деталей поверхности Меркурия - Равнина Жары (лат. Caloris Planitia ). Этот кратер получил своё название, потому что расположен вблизи одной из «горячих долгот». Его поперечник составляет около 1300 км. Вероятно, тело, при ударе которого образовался кратер, имело поперечник не менее 100 км. Удар был настолько сильным, что сейсмические волны, пройдя всю планету и сфокусировавшись в противоположной точке поверхности, привели к образованию здесь своеобразного пересечённого «хаотического» ландшафта.
Атмосфера и физические поля
При пролёте космического аппарата «Маринер-10 » мимо Меркурия было установлено наличие у планеты предельно разреженной атмосферы , давление которой в 5×10 11 раз меньше давления земной атмосферы. В таких условиях атомы чаще сталкиваются с поверхностью планеты, чем друг с другом. Её составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром с поверхности - гелий , натрий , кислород , калий , аргон , водород . Среднее время жизни определённого атома в атмосфере около 200 суток.
Меркурий обладает магнитным полем, напряжённость которого в 300 раз меньше напряжённости магнитного поля Земли. Магнитное поле Меркурия имеет дипольную структуру и в высшей степени симметрично , а его ось всего на 2 градуса отклоняется от оси вращения планеты, что налагает существенное ограничение на круг теорий, объясняющих его происхождение.
Исследования
Снимок участка поверхности Меркурия, полученный аппаратом MESSENGER
Меркурий - наименее изученная планета земной группы. Только два аппарата были направлены для его исследования. Первым был «Маринер-10 », который в -1975 годах трижды пролетел мимо Меркурия; максимальное сближение составляло 320 км. В результате было получено несколько тысяч снимков, охватывающих примерно 45 % поверхности планеты. Дальнейшие исследования с Земли показали возможность существования водяного льда в полярных кратерах.
Меркурий в искусстве
- В научно-фантастическом рассказе Бориса Ляпунова «Ближайшие к Солнцу» (1956 г.) советские космонавты впервые высаживаются на Меркурий и Венеру для их изучения.
- В повести Айзека Азимова «Большое солнце Меркурия» (серия о Лакки Старре) действие происходит на Меркурии.
- В рассказах Айзека Азимова «Хоровод » (Runaround) и «Ночь, которая умирает» (The Dying Night), написанных соответственно в 1941 и 1956 годах, описывается Меркурий, повёрнутый к Солнцу одной стороной. При этом во втором рассказе на этом факте строится разгадка детективного сюжета.
- В научно-фантастическом романе Франсиса Карсака «Бегство Земли », наряду с основным сюжетом, описывается научная станция по изучению Солнца, расположенная на Северном полюсе Меркурия. Учёные живут на базе, расположенной в вечной тени глубоких кратеров, а наблюдения ведутся с постоянно освещённых светилом гигантских башен.
- В научно-фантастической повести Алана Нурса «Через Солнечную сторону» главные герои пересекают сторону Меркурия обращённую к Солнцу. Повесть написана в соответствии с научными взглядами своего времени, когда предполагалось, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной стороной.
- В аниме-мультсериале «Сейлор Мун » планету олицетворяет девушка-воительница Сейлор Меркурий, она же Ами Мицуно. Ее атака заключается в силе воды и льда.
- В научно-фантастической повести Клиффорда Саймака «Однажды на Меркурии», основным полем действия является Меркурий, а энергетическая форма жизни на нем - шары, превосходит человечество на миллионы лет развития, давно пройдя стадию цивилизации.
Примечания
См. также
Литература
- Бронштэн В. Меркурий - ближайший к Солнцу // Аксёнова М. Д. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия - М.: Аванта+, 1997. - С. 512-515. - ISBN 5-89501-008-3
- Ксанфомалити Л. В. Неизвестный Меркурий // В мире науки . - 2008. - № 2.
Ссылки
- Сайт о миссии MESSENGER (англ.)
- Фотографии Меркурия, сделанные Мессенджером (англ.)
- Раздел о миссии BepiColombo (англ.) на сайте JAXA
- А. Левин. Железная планета Популярная механика № 7, 2008
- «Самый близкий» Лента.ру , 5 октября 2009, фотографии Меркурия, сделанные «Мессенджером»
- «Опубликованы новые снимки Меркурия» Лента.ру, 4 ноября 2009, о сближении в ночь с 29 на 30 сентября 2009 года Мессенджера и Меркурия
Loading...