Поверхня меркурію. Сонячна система. Меркурій

планета Меркурій

Загальні відомості про планету Меркурія. Таємнича планета

Рис.1 Меркурій. Зображення складено зі знімків Messenger від 30 січня 2008р. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Меркурій - найближча до Сонця планета, найменша в Сонячній системі, причому як по масі, і по діаметру. Крім того, у Меркурія найменше альбедо. Проте за середньою щільністю Меркурій випереджає майже всі планети, крім Землі. Крім того - це і одна з найбільш таємничих планет Сонячної планети, незважаючи на те, що Меркурій лежить від Землі всього в 90 млн. км. - Вивчений не гірше Землі, то стає зрозумілим, що всього 2 (!) Польоти космічних кораблів до «найближчого сусіда Сонця» (з відомих) - цифра безсумнівно мала і тому природно, що процес вивчення Меркурія є дуже захоплюючим заняттям, здатним захопити не менше чим вивчення будь-яких древніх манускриптів.

Ось лише деякі питання щодо планети Меркурій, на які досі немає точної відповіді.

Перше невирішене питання. Як було сказано вище, за середньою щільністю Меркурій лише трохи поступається Землі. Однак за іншими параметрами він дуже схожий на природний супутник Землі - Місяць. Настільки висока щільністьМеркурія може бути викликана втратою легких порід через якусь катастрофу на ранній стадії формування. Але чи справді подібна катастрофа мала місце чи це лише припущення - невідомо?

Запитання номер два. На поверхні Меркурія немає слідів присутності заліза, що є основним елементом у складі його ядра. Чим це викликано досі неясно.

З попереднім питанням пов'язане ще одне: наявність у Меркурія рідкого ядра. Здавалося б що ж у цьому дивовижного, адже Земля зовнішнє ядро ​​теж рідке. Але вся справа в тому, що маса Меркурія дуже невелика (0,055 маси Землі), тому навіть незважаючи на дуже високу температуру поверхні, що досягає 400 ° C, його надра повинні були дуже швидко охолонути і затвердіти. А на користь того, що рідке (нехай і не повністю) ядро ​​у Меркурія все-таки є як наявність у нього слабкого магнітного поля, так і результати дослідження астрономів США та Росії. Але те, яким чином це рідке ядро ​​у планети Меркурій збереглося - велике питання.

Як видно з цього, далеко неповного списку, планета Меркурій сповнена загадок, і спробувати вирішити їх здатна будь-яка людина, яка в цьому буде зацікавлена. А щоб полегшити це непросте завдання, пропоную вам ознайомитися з тими відомостями, які про планету Меркурій вже відомі. І розпочати природно з розгляду його становища на небі.

Спостереження планети Меркурій із Землі

Для спостережень із Землі Меркурій – важкий об'єкт. Пов'язано це про те, що він видимим чином ніколи не віддаляється від Сонця більше ніж на 28,3°, тобто. має дуже маленьку кутову відстань – елонгацію. Інші планети, які можна спостерігати із Землі неозброєним оком, не тільки більша за планетуМеркурій, але й лежать над горизонтом вище, та й видно майже щодня. Меркурій завжди доводиться спостерігати на тлі вечірньої або ранкової зорі низько над горизонтом, причому протягом дуже нетривалого проміжку часу: не пізніше ніж за 2 години до світанку і не пізніше ніж через 2 години після заходу сонця. Однак, набагато частіше час спостережень набагато менший і становить лише 20-30 хвилин.

рис.2 Зміна фаз Меркурія. Credit: сайт

Спостерігаючи Меркурій можна помітити, що щодо Сонця він переміщається то вправо від нього, то вліво, набуваючи то вузького серпа, то невеликої яскравої круглої плями. Ці видимі зміни, пов'язані з відображенням Меркурієм сонячного світла, Називаються фазами і схожі на такі Місяця, з тією лише відмінністю, що розміри серпа помітно змінюються з часом внаслідок зміни відстані між Землею та Меркурієм.

Найкраще планета Меркурій видно на моменти верхніх з'єднань (на малюнку - пункт 5), коли ховається в променях Сонця і має мінімальний діаметр. У цей момент Меркурій набуває вигляду маленької яскравої плями без будь-яких деталей на своїй поверхні.

Продовжуючи свій шлях орбітою Меркурій починає наближатися до Землі і тому його диска збільшується. Площа ж освячена Сонцем починає скорочуватися. Через деякий час Меркурій вже не є круглою плямою. А ще через 36 днів видимої залишається лише половина Меркурія. Фаза планети (тобто кут при планеті між напрямками на Сонце і Землю) у цей час близька до 90°.

Незабаром, а саме через 22 дні, площа, освячена Сонцем, зменшується ще більше і Меркурій стає схожим на тоненький серп.

рис.3 Проходження Меркурія диском Сонця. Знімок апарату SOHO та телескопа TRACE від 7 травня 2003р. Credit: NASA Goddard Space Flight Center

Рухаючись далі планета Меркурій виявляється на тій же стороні Сонця, що і Земля (т.зв. нижнє з'єднання), і стає невидимою для спостерігача. Пов'язано це з тим, що Меркурій у цей момент повернуть до Землі своєю неосвяченою темною стороною, хоча розмір його диска в цей момент - максимальний. Однак раз на 3-13 років трапляється так, що Меркурій проходить безпосередньо між Сонцем і Землею і стає видно, як тьмяна пляма на диску Сонця.

Потім фази починають змінюватись у зворотному порядку: спочатку з'являється тоненький серп, який починає рости, і ось уже видимою стає половина планети; проходить ще невеликий проміжок часу та Меркурій освячений повністю.

Між появами планети на заході та на сході від Сонця проходить від 106 до 130 днів (у середньому – 116); Велика різниця пояснюється значною витягнутістю орбіти Меркурія. До речі, коли Меркурій перебуває за годинниковою стрілкою попереду Сонця (пункти 3-7) - його видно вранці; коли за Сонцем (пункти 1, 2, 8) - він видно ввечері.

Зоряна величина Меркурія під час спостережень із Землі невелика і коливається від -2 до 5,5. У той же час на небі це четверта за яскравістю планета; в максимумі блиску, коли Меркурій досягає -1 зоряної величини, він сяє майже як зірка Сіріус, а з планет поступається тільки Венері, Марсу та Юпітеру.

Побачити планету Меркурій можна й неозброєним оком, не кажучи вже про спостереження у бінокль чи телескоп. Але проводити спостереження слід лише у певний час доби: це, як було зазначено вище,- сутінки. За допомогою телескопа Меркурій можна побачити і в денний час, причому розпізнати якісь деталі на ньому практично не вдається. Проте, спостереження слід проводити дуже обережно, т.к. Меркурій ніколи не віддаляється далеко від Сонця і при невмілому поводженні з телескопом це може призвести до поганих наслідків, що викликаються потужним випромінюванням найближчої до нас зірки.

Більш менш продуктивне вивчення Меркурія можливе тільки в гірських обсерваторіях або в межах низьких широт. Це пов'язано як із меншою тривалістю сутінків, так і з наявністю відповідних для спостережень умов: чистішого повітря ніж на рівнинах, безхмарного неба тощо.

Необхідно відзначити, що саме на підставі спостережень із Землі було встановлено що: Меркурій позбавлений атмосфери (з'ясувалося на основі низької відбивної здатності Меркурія, яка визначається малою величиною альбедо (0,07)), поверхня його зверненої до Сонця сторони піддається сильному нагріванню, в той час як протилежна тіньова сторона сильно охолоджується. А за допомогою найсучасніших телескопів отримані зображення планети з дозволом достатнім, щоб розглянути найбільші деталі меркуріанської поверхні. Однак про фізичні властивості, про природу її обертання навколо осі донедавна було відомо дуже мало.

Зараз багато чого змінилося і про планету Меркурій люди знають практично все. А ось про те, як було досягнуто настільки приголомшливий результат читайте нижче...

Історія дослідження планети Меркурій

Першими людьми, які спостерігали планету Меркурій були шумери з Межиріччя Тигра та Євфрату, які записали свої спостереження в клинописних текстах, та племена племен з долини Нижнього Нілу. Це було 5 тис. років тому.

Однак через складність спостережень люди довгий час думали, що Меркурій, що спостерігався вранці, - це одна планета, а ввечері - зовсім інша.

Тому й назв у Меркурія було дві. Так, єгиптяни називали його Сет і Горус, індійці – Будда та Рогінея, а древні греки – Аполлон і Стілбон (починаючи з 200 р. до н.е. – Гермес). У китайській, японській, в'єтнамській та корейській мовах Меркурій називається Водяна зірка, на івриті – «Кохав Хама» – «Сонячна планета», а жителі Стародавнього Вавилону придумали для Меркурія ім'я Набу, на честь свого бога.

Звичне ж для сучасної людининазву планеті дали римляни. Саме вони назвали Меркурія Меркурієм, на честь бога мандрівників і торговців, який у греків носив ім'я Гермес. А стилізоване зображення божественного жезла – кадуцея послужило прообразом астрономічного знака цієї планети.

На той час люди вже знали, що Меркурій ранковий і Меркурій вечірній - та сама планета і активно його вивчали. Щоправда, вивчення це зводилося переважно до спостережень планети і натомість ранкової чи вечірньої зорі.

Першим астрономом, який спостерігав Меркурій у телескоп, став великий італійський астроном Галілео Галілей. Через кілька років - в 1639 італієць Джованні Батіста Зупі, при спостереженні першої планети від Сонця помітив, що з часом змінюється освячення Меркурія, тобто. відбувається зміна меркуріанських фаз. Це спостереження довело, що планета Меркурій є супутником Сонця.

Ще один великий астроном Середньовіччя - Йоганн Кеплер, який відкрив три закони руху планет Сонячної системи, передбачив проходження Меркурія диском Сонця, що й спостерігав француз П'єр Гассенді 7 листопада 1631 року.

Після цього, такої знаменної в астрономічному літописі події, протягом майже 250 років в астрономічних спостереженнях панував затишш...

І лише в наприкінці XIXстоліття астрономи знову почали вести спостереження Меркурія, пробуючи у своїй створювати карти його поверхні. Перші такі спроби зробили італієць Дж. Скіапареллі та американець П. Ловелл. А 1934 р. французький астроном Ежен Мішель Антоніаді, при складанні своєї карти Меркурія, запропонував систему найменування темних і світлих деталей поверхні, пов'язану з богом Гермесом. Темні області за цією системою називалися пустелі (solitudo), а світлі мали власні імена.

Однак, необхідно зазначити, що всі перераховані вище карти мали одну істотну ваду: вони складалися тільки для однієї півкулі. Приводом для цього стало припущення італійського астронома Джованні Скіапареллі, який на підставі своїх астрономічних спостережень зробив висновок, що Меркурій постійно повернуть до Сонця однією стороною, як Місяць до Землі.

Лише 1965 року методами радіолокації було виміряно точний період обертання планети навколо осі, що виявився рівним 58,6 діб. З'ясувалося також, що Меркурій обертається несинхронно, роблячи один оберт навколо осі швидше, ніж один оберт навколо Сонця, і складені раніше карти та підручники астрономії довелося переписувати.

Саме тоді до Меркурія було запущено автоматичну міжпланетну станцію (АМС) «Марінер-10», яка підлетіла до поверхні планети 29 березня 1974 р. на відстань 704 км, дозволила зробити серію детальних знімків, виявивши подібність меркуріанської поверхні з місячною.

Ті ж численні метеорні кратери (як правило, менш глибокі, ніж на Місяці), пагорби і долини, гори, гладкі округлі рівнини, що отримали, за схожістю з місячними «морями» назву басейнів. Найбільший із них - Калоріс, має в діаметрі 1350 км.

Відмінність поверхні Меркурія від місячної полягала в наявності таких специфічних форм рельєфу як ескарпи - виступи заввишки 2-3 км, які поділяють два райони поверхні. Вважається, що ескарпи утворилися як зрушення при ранньому стисканні планети.

Але найважливішою відмінністю Меркурія від Місяця виявилося наявність води, точніше водного льоду. Знаходиться такий лід на дні кратерів у полярних областях планети. Стінки кратера захищають лід від променів Сонця і він ніколи не тане.

Крім зйомок поверхні АМС було виявлено ударну хвилю плазми та магнітне поле поблизу Меркурія. Вдалося уточнити значення радіусу планети та її маси.

Через кілька місяців – 21 вересня 1974 р. АМС «Марінер-10» знову підлетіла до Меркурія. На досить великій відстані - понад 48 тис. кілометрів, за допомогою датчиків температури було встановлено, що протягом дня, тривалість якого складає 88 земних діб, яскраві температури поверхні планети (вимірюються по інфрачервоному випромінюваннювідповідно до закону теплового випромінювання (Планка) піднімаються до 600К, а вночі опускаються до 100К (-210°С). За допомогою радіометра було визначено тепловий потік, що випромінюється поверхнею; на фоні нагрітих ділянок, що складаються з пухких порід, виявлено більш холодні, які є силікатними породами, близькими до земних базальтів. Ця обставина ще раз підтвердила схожість меркуріанської та місячної поверхонь.

Під час свого третього та останнього прольоту біля Меркурія, що відбувався 16 березня 1975 р. на відстані 327 км від поверхні планети, «Марінер-10» підтвердив, що виявлене раніше магнітне поле дійсно належить планеті. Його напруженість становить близько 1/100 напруженості земного магнітного поля.

Крім вимірювання фізичних полів станція зробила 3 ​​тисячі фотографій з роздільною здатністю до 50 м, які, разом зі знімками, зробленими під час двох попередніх підльотів, охопивши 45% поверхні Меркурія, дозволили скласти детальну карту його поверхні, щоправда, лише в західній півкулі. східна півкуля залишалася недослідженою.

Об'єкти на складеній карті: кратери, рівнини, уступи, отримали власні назви. Кратери – на честь діячів гуманітарного спрямування: письменників, поетів, художників, скульпторів, композиторів, серед яких багато росіян; рівнини - на честь богів, які грали в різних міфологіях роль, аналогічну богу Меркурію, а деякі - за назвами планети на різних мовах; уступам дано назви дослідницьких судів; долин - радіообсерваторій. Звичайно зустрічаються і винятки: так Північна рівнина отримала свою назву за місцем розташування, а рівнина Жари - через високі температури в межах своєї території. Гори, що оздоблюють цю рівнину, носять таку ж назву. Ще 2 меркуріанські гряди названі на честь астрономів Антоніаді та Скіапареллі, що склали перші карти цієї планети.

Як опорний об'єкт для відліку довгот в системі координат на поверхні Меркурія було прийнято маленький кратер діаметром 1,5 км, розташований біля екватора. Цей кратер названий Хун Каль, що мовою древніх майя означає "двадцять" (зокрема вони заснована система рахунки). Через кратер Хун Каль проходить меридіан 20 °. Довготи на Меркурії відраховуються від 0 до 360 на захід від нульового меридіана.

24 березня 1975 року «Марінер-10» вичерпав паливо і не міг більше керуватися Землею. Його місія добігла кінця. Але, як припускають астрономи, Марінер-10 все ще обертається по орбіті навколо Сонця, іноді проходячи біля планети Меркурій.

рис.5 MESSENGER. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Після завершення місії «Маринера-10» на протязі майже тридцяти років польотів до Меркурія не було. Лише 3 серпня 2004 року з мису Канаверал у Флориді США здійснили запуск космічного корабля Messenger, який 14 січня 2008 року нарешті підлетів до поверхні планети. Зробити це було дуже непросто. І ось чому: для того, щоб перебратися з навколоземної на навколомеркуріанську орбіту, потрібно погасити значну частину орбітальної швидкості Землі, яка становить ~30 км/с, а для цього необхідно здійснити ряд гравітаційних маневрів. Messenger за час своєї місії здійснить 6 таких маневрів, з яких 5 вже завершено: 2 серпня 2005 р. апарат пройшов на висоті 2347 км від поверхні Землі, 24 жовтня 2006 р. відбувся перший проліт біля Венери на мінімальній висоті 2992 км, 5 червня 2007 р. Messenger здійснив другий проліт поблизу Венери, цього разу набагато нижче: по верхньому кордоні хмар. Через 8 місяців - 14 січня 2008 року Messenger нарешті підлетів до Меркурія. Цієї події з нетерпінням чекали не лише фахівці НАСА, а й усе прогресивне людство. І не дарма!

Messenger зробив детальні знімки меркуріанської поверхні, у тому числі зворотного бокупланети (про яку раніше ми нічого не знали).

Передані на Землю знімки дозволили встановити, що на планеті Меркурій протікала досить інтенсивна тектонічна діяльність, сліди якої у вигляді величезних плоских рівнин особливо помітні у східній півкулі. Також під час першого підльоту було докладніше вивчено магнітосферу та атмосферу Меркурія.

Через кілька місяців – 6 жовтня того ж року Messenger знову підлетів до Меркурія. Було зроблено ряд детальних знімків планети, на яких виявились незрозумілі точки темної речовини, рясно розкидані по поверхні. Як вважають астрономи – це результат метеоритних ударів.

Крім того в результаті другого прольоту було виявлено різнорідну структуру поверхні Меркурія, природа якої до кінця не ясна, і промір меркуріанського ландшафту, який показав, що по висоті промірений ландшафт залишається напрочуд постійним: на 30% більш рівним ніж ландшафт протилежної області. Не менш дивовижні відкриття чекали на астрономів і під поверхнею меркурія: у корі Меркурія було виявлено різкий перепад висотою цілих 600 м, який може бути «шрамом», залишеним на планеті в результаті її стискання в період швидкого остигання.

29 вересня 2009 року Messenger здійснив останній гравітаційний маневр, щоб потім - 18 березня 2011 року, вийти на високоеліптичну полярну орбіту навколо планети, ставши її першим штучним супутником. За планом, після цього зонду має працювати не менше двох меркуріанських діб, що становить трохи менше земного року.

рис.6 Глобальна карта Меркурія, складена на основі зображень зроблених «Марінер-10» і Messenger-ом. Credit: NASA

Під час останнього на сьогоднішній день прольоту повз планету Меркурій Messenger зробив низку знімків недосліджених досі районів (6% від усієї поверхні планети), провів дослідження меркуріанської атмосфери та виявив сліди недавніх вулканічних вивержень. Таким чином до теперішнього часу досліджено та сфотографовано понад 98% поверхні Меркурія. 2% поверхні, що залишилися, - це полярні райони, досліджувати які вчені сподіваються в 2011 році.

рис.7 BepiColombo. Credit: ESA

В настоящее время Европейским космическим агентством (ESA) совместно с японским аэрокосмическим исследовательским агентством (JAXA) разрабатывается миссия BepiColombo (в честь учёного Джузеппе Коломбо, разработавшего теорию гравитационного манёвра), состоящая из двух космических аппаратов Mercury Planetary Orbiter (MPO) и Mercury Magnetospheric Orbiter ( MMO). Європейський апарат MPO досліджуватиме поверхню Меркурія та його глибини, в той час як японський MMO спостерігатиме за магнітним полем та магнітосферою планети. Крім безпосереднього вивчення планети обидва космічні апарати сподіваються використовувати близькість області дослідження до Сонця, щоб перевірити загальну теорію відносності.

Запуск BepiColombo планується на 2013 рік, а в 2019 році, здійснивши низку гравітаційних маневрів, він досягне орбіти Меркурія, де й розділиться на дві складові. Передбачається, що місія BepiColombo на Меркурії триватиме приблизно один земний рік.

Необхідно відзначити, що вивчення планети Меркурій йде і з Землі, за допомогою приймачів випромінювання ПЗЗ та подальшою комп'ютерною обробкою знімків. Це стало можливим завдяки розвитку електроніки та інформатики.

Одним із перших серій спостережень Меркурія з ПЗЗ-приймачами здійснив у 1995-2002 роках Йохан Варелл в обсерваторії на острові Ла Пальма на півметровому сонячному телескопі. Варелл вибирав найкращі зі знімків, не використовуючи комп'ютерні відомості.

Спостереження Меркурія вели також в Абастуманській астрофізичній обсерваторії 3 листопада 2001 і в обсерваторії Скінакас Іракліонського університету 1-2 травня 2002 року. Після обробки результатів спостережень методом кореляційного поєднання було отримано дозволене зображення планети, подібне до фотомозайки «Маринера-10». Так було складено карту Меркурія для довгот 210-350°.

На цьому історія дослідження Меркурія поки що закінчується. Та ненадовго. Адже вже в 2011 році до планети підлетить Messenger, який, мабуть, зробить чимало цікавих відкриттів. Потім вивченням Меркурія займеться BepiColombo.

Орбітальний рух та обертання планети Меркурій

рис.8 Відстань від планет земної групи до Сонця. Credit: Lunar and Planetary Institute

Меркурій є найближчою до Сонця планетою. Навколо світила він рухається сильно витягнутою орбітою, на середній відстані 0,387 а. (59,1 млн. км) У перигелії ця відстань зменшується до 46 млн. км, в афелії збільшується до 69,8 млн. км. Таким чином, ексцентриситет орбіти (е) становить 0,206.

Нахилення меркуріанської орбіти (i) до площини екліптики становить 7°.

По орбіті планета Меркурій непросто рухається, а буквально летить: зі швидкістю близько 48 км/сек, будучи за цим показником найшвидшою планетою Сонячної системи. Весь шлях орбітою займає у Меркурія 88 днів - це тривалість меркуріанського року.

На відміну від божевільного руху орбітою навколо своєї осі, майже перпендикулярно нахиленої до площині планетарної орбіти, Меркурій обертається повільно, роблячи повний оборот за 59 (58,65) земних діб, що становить 2/3 від періоду обертання планети орбітою. Цей збіг протягом кількох століть вводив в оману астрономів, які вважали, що період обертання Меркурія навколо своєї осі та період його звернення по орбіті навколо Сонця збігаються. Причина помилки полягала в тому, що найбільш сприятливі умови для спостереження Меркурія повторюються через потрійний синодичний період, тобто 348 земних діб, що дорівнює шестикратному періоду обертання Меркурія навколо своєї осі (352 діб), тому астрономами спостерігався приблизно один і той же ділянку поверхні планети. З іншого боку, деякі з них вважали, що меркуріанська доба приблизно дорівнює земній. Лише 1965 року було встановлено неспроможність обох гіпотез, і визначено справжнє час обертання найближчої до Сонця планети.

рис.9 Обсерваторія Аресібо. Credit: courtesy of the NAIC - Arecibo Observatory, facility of the NSF

Того року трисотметровий радіотелескоп в обсерваторії Аресібо (Пуерто-Ріко) надіслав потужний радіоімпульс у бік планети Меркурій. Радіоімпульс відбився невеликим «пучком» від центральної області планети і кинувся на всі боки, в тому числі і до антени радіолокатора, що послав його. Слідом за першим радіоімпульсом до Меркурія було послано другий, що відбився вузьким кільцем навколо місця відображення першого радіоімпульсу. А на черзі вже було третє, потім четверте кільце, і так до останнього, що обмежує диск планети (насправді весь процес посилки радіосигналу був безперервним). Далека від радіолокатора сторона планети знаходилася в радіотіні, і тому від неї нічого не відбилося.

Оскільки планета обертається, імпульси, відбиті кожним кільцем, зовсім однорідні. Частота, де було прийнято сигнал, відповідає частоті посланого імпульсу. Так як у своєму русі навколо Сонця Земля і Меркурій або віддаляються один від одного, або зближуються, виникає ефект Доплера і частота зміщується.

Для Меркурія найбільше усунення сигналу радіолокатора, що працює на довжині хвилі 10 см, становить 500 кГц. Крім того, Меркурій. як і будь-яка інша планета, обертається, а тому західна (ліва) його сторона рухається назустріч імпульсу, викликаючи додатково позитивний зрушення доплерівського, східна ж (права) віддаляється від нього і дає негативний доплерівський зсув. Ці зрушення, їх називають залишковими різницями, на екваторі у Меркурія становлять 32 Гц.

Знаючи зрушення та лінійна відстаньміж протилежними краями планети астрономи Р. Дайс і Г. Петтенджіл, які працюють на обсерваторії Аресібо, виміряли швидкість обертання Меркурія навколо осі, визначивши її як 59 ± 5 днів.

Трохи пізніше, 1971 р. американський вчений Р. Гольдштейн уточнив швидкість обертання Меркурія. Вона дорівнювала 58,65±0,25 днів. Через 3 роки до Меркурія підлетів перший космічний апарат Марінер-10, який лише скоригував даний Гольдштейна до 58,646 днів.

Дізнавшись час обертання Меркурія навколо своєї осі і його обертання по орбіті і зіставивши їх вчені змогли обчислити тривалість сонячної доби. Вони дорівнювали 176 земним дням або 2 меркуріанським рокам. Протягом цього часу 88 земних днів триває Меркуріанський день і рівно стільки ж Меркуріанська ніч.

Синхронізація обертання Меркурія по орбіті і його обертання навколо своєї осі є наслідком приливного впливу Сонця. Припливна дія Сонця відбирала момент кількості руху і гальмувала обертання, яке було спочатку швидшим, доти, доки обидва періоди не виявилися пов'язаними з цілковитим ставленням. В результаті за один меркуріанський рік Меркурій встигає повернутися навколо своєї осі на півтора оберти. Тобто, якщо в момент проходження Меркурієм перигелія певна точка його поверхні звернена точно до Сонця, то при наступному проходженні перигелія до Сонця буде звернена в точності протилежна точка поверхні, а ще через один меркуріанський рік Сонце знову повернеться до зеніту над першою точкою.

В результаті такого руху планети на ній можна виділити «гарячі довготи» - два протилежні меридіани, які поперемінно звернені до Сонця під час проходження Меркурієм перигелію, і на яких через це спостерігається вкрай висока, навіть за меркуріанськими мірками температура - 440-500° C.

До речі, Сонце на меркуріанському небі поводиться дуже незвично для земного спостерігача. Воно сходить на сході, вкрай повільно піднімається (в середньому на один градус за дванадцять годин), поступово збільшуючись у розмірах, потім досягає своєї верхньої кульмінації (зеніту на екваторі), зупиняється, змінює напрямок руху, знову зупиняється, і повільно заходить. Зірки при всьому цьому кінець світу переміщалися б по небу втричі швидше.

Іноді Сонце на небі Меркурія поводиться ще дивніше: воно піднімається, досягає своєї верхньої кульмінації, зупиняється, а потім починає рухатися у зворотному напрямку, заходячи в тій же точці, де зійшло. Через кілька земних діб Сонце знову сходить у тій самій точці, вже надовго. Така поведінка Сонця характерна для довгот 0 і 180 °. На довготах, що віддаляються на 90° від «гарячих довгот», Сонце сходить і заходить двічі. На меридіанах 90° і 270° можна бачити три заходи і три сходи Сонця за одну сонячну добу, яка триває 176 земних діб.

Ефект поведінки Сонця на небі Меркурія іноді називають ефектом Ісуса Навина, на ім'я біблійного героя, що вміє зупиняти рух Сонця.

Дивна поведінка Сонця на меркуріанському небі викликана тим, що швидкість орбітального руху Меркурія постійно змінюється, на відміну швидкості обертання навколо осі, яка постійна. Так на ділянці орбіти поблизу перигелію протягом приблизно 8 діб швидкість орбітального руху перевищує швидкість обертального руху.

До речі, хоч як це дивно звучить, але саме Меркурій є до Землі найближчою планетою більшу частину часу.

Внутрішня будовапланети Меркурій

Меркурій є однією з найщільніших планет Сонячної системи. Його середня щільність - 5,515 г/см 3 лише трохи поступається середньої щільності Землі, а якщо мати на увазі, що на земну щільність впливає сильніший стиск речовини через більшого розмірунашої планети, виходить, що з рівних розмірах планет щільність меркурианского речовини перевищувала б земну на 30%.

Згідно сучасної теоріїУтворення планет вважається, що в протопланетній пиловій хмарі температура прилеглої до Сонця області була вищою, ніж в околиць його частинах, через що легкі хімічні елементи виносилися в віддалені, холодні частини хмари. В результаті в навколосонячній області, де розташована планета Меркурій, помітно переважання важких елементів, найпоширенішим з яких є залізо.

Деякі вчені вважають, що висока густина Меркурія викликана дією дуже сильної сонячної радіації. Радіація викликає хімічне відновлення оксидів до їх важкої, металевої, форми. Можливо, Сонце сприяло випаровуванню і, як наслідок, випаровуванню в космос зовнішнього шару початкової меркуріанської кори планети, нагріваючи її до критичних температур.

рис.10 Внутрішня будова Меркурія. Credit: NASA

Впливає на середню щільність планети Меркурій та її потужне планетарне ядро. Уявляючи собою величезну, за розмірами порівнянну з Місяцем (радіус 1800 км), кулю, воно зосереджує до 80% маси всієї планети. Середня густина ядра Меркурія за розрахунками С.В. Козловській - 9,8 г/см 3 . Він являє собою частково розплавлену залізонікелеву субстанцію з домішкою сірки, і складається із зовнішнього рідкого та внутрішнього твердого ядра. Дане припущення було висунуто після польоту АМС «Марінер-10» та подальших радарних спостережень Меркурія групою Жана-Люка Марго у 2007 році. "Марінер" виявив у планети слабке магнітне поле, а група Марго - вивчила варіації її обертання навколо своєї осі.

Наявність у Меркурія навіть частково розплавленого ядра кинула вчених у глибокі роздуми.

Справа в тому, що, хоча на його поверхні і спостерігається дуже висока температура поверхні, що досягає 400 ° C, його маса дуже невелика, і отже планета мала дуже швидко охолонути і затвердіти. Тому в астрономів не було сумнівів у тому, що така мала планета як Меркурій повинна мати тверде ядро. Відкриття «Маринера-10» змусило астрономів заговорити про можливість наявності Меркурія хоча б частково розплавленого ядра, як і Землі.

Через тридцять років після польоту «Маринера» група Жана-Люка Марго, яка об'єднала астрономів з Корнельського університету (Ітака, штат Нью-Йорк, США) та інших установ США та Росії, на підставі п'ятирічних радарних досліджень Меркурія, які проводяться за допомогою 3-х наземних радіотелескопів , Довела що варіації, пов'язані з обертанням Меркурія, дійсно характерні для небесного тіла, що володіє розплавленим ядром.

Об'єднавши всі ці дані, фізики змогли виявити періодичні збої в обертанні Меркурія, спричинені припливно-відливними взаємодіями із Сонцем.

Вплив Сонця, до речі, по-різному впливає обертання планет залежно від цього, який їх склад. Це схоже на широко відомий метод виявлення круто зварених яєць: повністю затверділе яйце обертається швидко і довго, а яйце, зварене некруто - повільно, з коливаннями.

Результати вимірів групи Марго були опубліковані в одному з останніх номерів журналу Science (Наука). Нова робота додала також ваги теорії, згідно з якою Меркурій, як і Земля, генерує власне магнітне поле за допомогою механізму гідромагнітного динамо - тобто за рахунок конвекції рідкого електропровідного металевого ядра.

Над ядром Меркурія лежить силікатна оболонка - мантія, товщиною 600 км, яка за щільністю поступається ядру в 3 рази - 3,3 г/см3. На кордоні між мантією та ядром температура сягає 10 3 До.

Третьою оболонкою твердого Меркурія є кора, товщина якої 100-300 км.

На підставі аналізу фотографій Меркурія американські геологи П. Шульц та Д. Гаулт запропонували схему еволюції його поверхні.

Відповідно до цієї схеми після завершення процесу акумуляції та формування планети її поверхня була гладкою.

рис.11 Басейн Калоріс на Меркурії. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Arizona State University/Carnegie Institution of Washington. Image reproduced courtesy of Science/AAAS

Далі настав процес інтенсивного бомбардування планети залишками допланетного рою, під час якого утворилися басейни типу Калоріс, а також кратери типу Коперника на Місяці. У цей час мабуть сталося і збагачення меркуріанського ядра залізом внаслідок зіткнення з великим космічним тілом - планетезималем. В результаті Меркурій втратив до 60% своєї первісної маси, частину мантії та планетарної кори.

Наступний період характеризувався інтенсивним вулканізмом та виходом потоків лави, що заповнювала великі басейни. Ці процеси відбувалися внаслідок остигання Меркурія з часом. Обсяг планети зменшувався, і її зовнішня кам'яна оболонка - кора, що остигла і затверділа раніше, ніж надра, змушена була стискатися. Це призводило до розтріскування кам'яної оболонки Меркурія, насування одного краю тріщин на інший з утворенням свого роду насувів, в яких один шар порід насунутий на інший. Верхній шар, що насунувся на нижчий, має опуклий профіль, нагадуючи застиглу кам'яну хвилю.

Під час цього періоду з'явився так званий «павук», що є системою з більш ніж сотні широких грабенів, що радіально розбігаються від невеликого кратера в центрі басейну Калоріс. Згідно з гіпотезою, величезні маси магми піднялися з надр Меркурія до поверхні планети, прогнувши догори меркуріанську кору.

У деяких місцях кора лопнула, і в тріщини, що утворилися, хлинули розплавлені глибинні породи, утворивши спостерігаються борозни. А ось як утворився сам центральний кратер, астрономи не знають. ОчевидноВін міг випадково потрапити в центр Калориса, а міг і стати причиною його утворення, вдаривши досить сильно, щоб кора відпружила, на такій величезній площі. Поки що зрозуміло лише, що басейн Калоріс був залитий лавою приблизно 3,8-3,9 мільярдів років тому.

Приблизно 3 млрд років тому описаний період завершився. На зміну йому прийшов період відносного спокою, коли вулканічна діяльність ослабла або зовсім припинилася (до кінця це питання не зрозуміле, можливо буде вирішено АМС Messenger), а бомбардування метеоритами стали рідшими. Цей період триває й досі.

Поверхня планети Меркурій

За своїми розмірами Меркурій – найменша планета Сонячної системи. Його радіус – 2440 км, становить 0,38 від радіусу Землі. Площа поверхні – 74,8 млн.км 2 .

рис.12 Порівняння планет Сонячної системи. Credit: сайт

Коли в 1974 році повз Меркурія пролетів «Марінер-10» і передав зроблені знімки на Землю, астрономи були вражені: так він був схожим на Місяць. Ті ж рівнини плоскі, в т.ч. унікальна - пряма, численні круті скелі і густо всипана кратерами млява пустеля. Навіть корисні копалини, розкидані на поверхні планети Меркурій у вигляді крихітних частинок мають схожість з місячними і називаються силікатами. Але головна подібність меркуріанської та місячної поверхонь полягає у наявності двох основних типів місцевостей: материків та морів.

Материки - найбільш давні геологічні утворення на планеті, вкриті кратерами, рівнинами, пагорбами, горами і каньйонами, що їх перетинають. На відміну від материків меркуріанські моря - утворення молодші, що являють собою великі гладкі рівнини, що утворилися внаслідок виливу лав на меркуріанську поверхню та відкладення речовини, викинутої при утворенні кратерів. Вони виглядають темнішими за меркуріанські материки, але світліші за місячні моря.

Найбільше морів не більше т.зв. рівнини Жари (лат. "Caloris Planitia" або басейн Калоріс) - гігантської кільцевої структури діаметром 1300 км, оточеної гористим хребтом. Свою назву рівнина Жари отримала через своє місце розташування: через неї проходить меридіан 180 °, який разом з протилежним йому нульовим меридіаном входить до т.зв. "гарячих довгот" - звернених до Сонця під час мінімального зближення з ним Меркурія.

Вважають, що рівнина Жари утворилася внаслідок зіткнення Меркурія з великим небесним тілом діаметром не менше 100 км. Удар був настільки сильним, що сейсмічні хвилі, пройшовши всю планету, і сфокусувавшись у протилежній точці поверхні, привели до утворення тут своєрідного пересіченого «хаотичного» ландшафту, системи численних великих пагорбів діаметром близько сотні кілометрів, пересіченої кількома великими прямолінійними. розломів кори планети.

На відміну від решти областей Меркурія тут майже немає малих кратерів, настільки поширених на об'єктах Сонячної системи, майже або повністю позбавлених атмосфери. Наявність ударних кратерів на всіх цих об'єктах передбачили у 1947 р. радянські астрономи Всеволод Фединський та Кирило Станюкович.

Навколо деяких із меркуріанських кратерів виявлено радіально-концентричні розломи - промені, що розчленовують меркуріанську кору на окремі блоки, що говорить про геологічну молодість кратерів, та вали викинутих при ударі поверхневих порід. У найбільших кратерів, діаметром понад 200 км, таких валів не один, а два, причому на відміну від місячних вони в півтора рази вже й нижчі через більшу силу тяжкості Меркурія. Слід зазначити, що яскравість променів, що відходять від кратерів, регулярно посилюється до повного місяця, а потім знову слабшає. Це пов'язано з тим, що дно в дрібних кратерах відбиває світло в основному по тому ж напрямку, звідки приходять сонячні промені.

рис.13 «Павук» у межах басейну Калоріс. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Одним із найцікавіших меркуріанських елементів поверхні є виявлений космічним кораблем Messenger т.зв. "Павук". Розташований «Павук» в центрі іншого кратера - найбільшого басейну Калоріс і є системою з сотні грабенів, що розходяться від маленького кратера в центрі.

До речі про грабени. Це чисто меркуріанська деталь рельєфу, що є довгими вузькими западинами з плоским дном. Розташовані грабени в давніх материкових районах планети і утворилися при стисканні та розтріскуванні кори Меркурія під час його остигання, в результаті якого поверхня планети зменшилася на 1% або 100 тис. км2.

Окрім грабенів характерною рисоюПоверхні Меркурія є ескарпи - лопатеподібні уступи, діаметром до кількох десятків кілометрів. Висота ескарпів до 3 км, а протяжність найбільших може досягати 500 км.

Найбільш відомими ескарпами є: ескарп Санта-Марія, названий на ім'я корабля Христофора Колумба, уступ Антоніаді довжиною 450 км, названий на честь французького астронома, і уступ Дискавері протяжністю 350 км, названий на честь корабля Джеймса Кука. Необхідно відзначити, що всім уступам на Меркурії надають імена морських кораблів, на яких відбувалися найзначніші плавання в історії людства, а двоє названо на честь астрономів Скіапареллі та Антоніаді, які зробили багато візуальних спостережень.

рис.14 Кратери лежить на поверхні Меркурія. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Меркуріанським кратерам, найчастіше великим: понад 100 км. у діаметрі, вибірково - більш дрібним, надають імена діячів світової культури - відомих письменників, поетів, художників, скульпторів, композиторів. Для позначення рівнин (крім рівнини Жари та Північної рівнини) були використані назви планети Меркурій різними мовами. Протяжні тектонічні долини отримали імена радіообсерваторій, які зробили внесок у вивчення планет. Назви деталей рельєфу на Меркурії було надано Міжнародним астрономічним союзом - організацією, що об'єднує астрономічні спільноти всього світу.

Як було зазначено вище поверхню Меркурія сильно кратеризована. Великих кратерів мало і багато з них мають на своїй поверхні дрібніші, і молоді кратери. Дно великих кратерів заповнене потоками лави, що вилився на поверхню, і згодом застигла, утворивши гладку поверхню, подібну до меркуріанських морів. На дні більшості невеликих кратерів видно центральні гірки, добре знайомі астрономам по місячним пейзажам.

Серед найбільш примітних меркуріанських кратерів, такі як Бетховен - найбільший на Меркурії з діаметром 625 км, Толстой - діаметром 400 км, Достоєвський - його діаметр 390 км, Рафаель, Шекспір, Гете, Гомер та інші.

До речі, порівнюючи за фотографіями, околиці Північного полюса Меркурія з околицями Південного, астрономи помітили з-поміж них істотні відмінності, саме переважання гладкої рівнинної поверхні навколо Північного полюса, проти сильно кратеризованої - навколо Південного.

Атмосфера планети Меркурій. Фізичні умови на Меркурії

Атмосфера Меркурія була виявлена ​​космічним кораблем «Марінер-10», викликавши тим самим масу питань у астрономів, і в першу чергу своїм існуванням. Меркурій - близький до Сонця і невелику масу її мати у принципі було. Адже що потрібне для існування атмосфери?

По-перше - велика сила тяжіння: чим масивніша планета і менший її радіус, тим надійніше вона утримує навіть дуже легкі гази, такі як водень, гелій та ін. На планеті Меркурій сила тяжіння приблизно втричі менша ніж на поверхні Землі, тобто. він не в змозі утримати навіть важчі ніж водень гази.

Другою умовою наявності у планети атмосфери є температура, причому як поверхні, і самої атмосфери. Від температури залежить енергія хаотичного теплового руху атомів та молекул газу. Чим вона вища, тим вища швидкість частинок, тому досягнувши граничного значення, а саме - другої космічної швидкості, частки газу назавжди залишають планети, причому першими випаровуються в космічний простірлегкі гази.

На Меркурії температура приповерхневих шарів може досягати 420-450 ° C, що є одним з рекордних показників серед планет Сонячної системи. За таких екстремальних температур першим починає «втікати» гелій. Однак попри всі перераховані вище докази гелій в атмосфері Меркурія було знайдено. З чим же пов'язана наявність цього газу, який, за ідеєю, мав зникнути з атмосфери найближчої до Сонця планети ще мільярди років тому. А пов'язано це саме зі становищем Меркурія у певному місці космічного простору.

Меркурій, що лежить в безпосередній близькості від Сонця, постійно отримує підживлення гелієм, який постачає йому сонячний вітер - потік з електронів, протонів і ядер гелію, що витікає з сонячної корони. Без цього підживлення весь гелій меркуріанської атмосфери випарувався б у космічний простір протягом 200 днів.

Крім гелію в атмосфері Меркурія виявлено присутність водню, кисню та натрію, але в дуже невеликих кількостях, а також наявність слідів вуглекислого газута атомів лужних металів. Так кількість молекул гелію в стовпі «повітря» над 1 см 2 меркуріанської поверхні – всього 400 трильйонів, кількість молекул інших газів на порядок менша. Загальна кількість молекул газу в стовпі атмосфери Меркурія становить 2x10 14 над 1 см 2 площі поверхні.

Невелика кількість газів в атмосфері планети говорить про її надзвичайну розрідженість: так тиск усіх меркуріанських газів на 1 см 2 площі поверхні планети в півмільярда менше ніж тиск біля Землі. Крім того, розріджена атмосфера, а також низька теплопровідність поверхневого шару Меркурія, не в змозі вирівнювати температуру, що призводить до її різких добових коливань. Так середня температура денного боку Меркурія дорівнює 623К, а нічний - всього 103К. Однак на глибині кількох десятків сантиметрів температура приблизно постійна та тримається на позначці 70-90°C.

Незважаючи на екстремально високі денні температури у приполярних районах Меркурія допускається наявність водяного льоду. Такий висновок був зроблений на підставі даних радарного дослідження, що показало наявність сильно відбиває радіохвилі речовини, якою, мабуть, є водяний лід. Існування льоду можливе лише на дні глибоких кратерів, куди ніколи не проникає сонячне світло.

Магнітне поле Меркурія. Магнітосфера планети Меркурій

У 1974 році космічним апаратом "Марінер-10" було виявлено наявність у планети Меркурій слабкого магнітного поля. Його напруженість у 100-300 разів менша за напруженість магнітного поля Землі і змінюється у бік збільшення при русі до полюсів.

рис.15 Магнітосфера Меркурія. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Магнітне поле Меркурія глобальне, має дипольну структуру, стійко і симетрично: його вісь лише на 2° відхиляється від осі обертання планети. Крім дипольного у Меркурія є поля з чотирма та вісьмома полюсами.

Як вважають вчені, магнітне поле Меркурія утворюється у вигляді обертання речовини його рідкого зовнішнього ядра. До речі обертання, а краще сказати - переміщення речовини в ядрі Меркурія відбувається дуже цікаво, що описали у своїй статті вчені з двох американських університетів: Іллінойсу та Західного резервного району.

Щоб краще зрозуміти фізичний стан у ядрі Меркурія, вчені використовували надпотужний прес, що дозволяє вивчити поведінку суміші заліза та сірки в умовах високого тискута температури. У кожному експерименті зразки суміші заліза та сірки піддавали певному тиску та розігрівали до певної температури. Потім зразки охолоджували, розрізали надвоє та вивчали під електронним мікроскопом та за допомогою електронного мікроаналізатора.

Швидке охолодження зберігало структура зразків, які виявляли поділ на тверду та рідку фази, і сірка містилася в кожній із них, - каже провідний автор дослідження, аспірант Іллінойса Бін Чен (Bin Chen). Базуючись на даних нашого експерименту, ми можемо зробити висновки про те, що відбувається в ядрі Меркурія, - додає він.

У міру того, як розплавлена ​​суміш заліза та сірки охолоджується у зовнішніх шарахядра, атоми заліза конденсуються у «сніжинки», що падають до центру планети. У міру того, як холодний залізний «сніг» опускається вниз і легка, багата на сіру рідину піднімається, конвективні потоки створюють гігантську динамо-машину, яка створює відносно слабке магнітне поле планети.

Крім магнітного поля планета Меркурій має велику магнітосферу, яка з боку Сонця сильно стиснута під дією сонячного вітру.

Фотографія отримана з космічного апарату Messenger.

Планета Меркурій є найближчою планетою до Сонця. Він знаходиться на відстані лише 58 млн км від нашої зірки (для порівняння, від Землі до Сонця 150 млн км). Як і всі планети, Він названий на честь римського бога, даному випадку, римським богом торгівлі - так само, як давньогрецький бог Гермес.

Його діаметр всього 4879 км, що робить його найменшою планетою у Сонячній системі. Він навіть менший, ніж супутники Ганімед та Титан. Але він має металеве ядро, яке становить майже половину обсягу планети. Це дає йому велику масу і сильну гравітацію, більше, ніж можна було очікувати. На Меркурії ваша вага склала б 38% від ваги на Землі.

Орбіта

Меркурій обертається навколо Сонця сильно витягнутою еліптичною орбітою.

У своїй найближчій точці він наближається до Сонця на 46 млн. км, а потім видаляється до 70 млн. км. Планеті потрібно всього 88 днів, щоб зробити виток навколо Сонця.

На перший погляд, Меркурій дуже схожий на наш Місяць. Він має поверхню, покриту кратерами, а також древні лавові потоки. Найбільший кратер - басейн Калоріс, майже 1300 км у поперечнику. Як і в нашого Місяця, він не має помітної атмосфери. Але під поверхнею дуже відрізняється від Місяця. Він має величезне ядро ​​із заліза, оточене товстим шаром порід мантії та тонкою корою. сила тяжіння планети 1/3 від Земної.

Він повільно обертається навколо своєї осі, роблячи один оборот за 59 днів.

Атмосфера

Вона дуже розріджена і складається із захоплених частинок Сонячного вітру. Без атмосфери він не може зберегти тепло від Сонця. Сторона, яка звернена до Сонця, нагрівається до температури 450°C, тоді як тіньова сторона охолоджується до -170°С.

Дослідження

BepiColumbo, який був запущений для дослідження планети

Перший космічний апарат досяг Меркурія був Марінер 10, який пролетів повз планету в 1974 році. Йому вдалося сфотографувати близько половини поверхні планети протягом кількох прольотів. Потім у 2004 році НАСА запустило місію космічного апарату MESSENGER. На даний момент космічний апарат вийшов на орбіту і вивчає її в найдрібніших подробицях.

Якщо ви захочете побачити його без телескопа, це важко здійснити, тому що планета знаходиться в яскравих променях Сонця більшу частину часу.

У період видимості, ви можете побачити його на заході відразу після заходу сонця, або на сході перед сходом Сонця. У телескопі планета має фази, як у Місяця, залежно від положення на своїй орбіті.

Меркурій– перша планета Сонячної системи: опис, розмір, маса, орбіта навколо Сонця, відстань, характеристика, цікаві фактиісторія вивчення.

Меркурій- Перша планета від Сонця і найменша планета в Сонячній системі. Це один з найбільш екстремальних світів. Свою назву отримав на честь посланця римських богів. Його можна знайти без використання приладів, тому Меркурій відзначився у багатьох культурах та міфах.

Однак це також дуже загадковий об'єкт. Меркурій можна спостерігати вранці і ввечері в небі, а сама планета має власні фази.

Цікаві факти про планету Меркурій

Давайте дізнаємось більше цікавих фактів про планету Меркурій.

Рік на Меркурії триває лише 88 днів.

• Один сонячний день (проміжок між полуднями) охоплює 176 днів, а сидеричний день (осьове обертання) – 59 днів. Меркурій наділений найбільшим орбітальним ексцентриситетом, а віддаленість від Сонця – 46-70 млн. км.

Це найменша планета у системі

• Меркурія входить до п'ятірки планет, які можна знайти без використання інструментів. В екваторі тягнеться на 4879 км.

Стоїть на другому місці за щільністю

• Кожен см 3 наділений показником 5.4 грама. Але Земля стоїть на першому місці, тому що Меркурій представлений важкими металами та гірськими породами.

Є зморшки

• Коли залізне планетарне ядро ​​охололо і стиснулося, поверхневий шар покрився зморшками. Вони здатні витягуватись на сотні миль.

Є розплавлене ядро

• Дослідники вважають, що залізне ядро ​​Меркурія здатне перебувати в розплавленому стані. Зазвичай у маленьких планет воно швидко втрачає нагрів. Але зараз думають, що воно містить сірку, яка знижує температуру плавлення. Ядро охоплює 42% планетарного обсягу.

На другому місці за розжареністю

• Хоча Венера живе далі, її поверхня стабільно утримує найвищу поверхневу температуру через парниковий ефект. Денна сторона Меркурія прогрівається на 427 ° C, а на нічний температура падає до -173 ° C. Планета позбавлена ​​атмосферного шару, тому не здатна забезпечувати рівномірний розподілнагріву.

Найбільш кратерна планета

• Геологічні процеси допомагають планетам оновлювати поверхневий шар та згладжувати кратерні шрами. Але Меркурія позбавлені такої можливості. Усі його кратери називаються на честь художників, письменників та музикантів. Ударні формування, що перевищують у діаметрі 250 км, називають басейнами. Найбільший – Рівнина Жари, що тягнеться на 1550 км.

Його відвідували лише два апарати

• Меркурій надто близько знаходиться до Сонця. Тричі його облетів Марінер-10 у 1974-1975 рр., відобразивши трохи менше половини поверхні. 2004 року туди вирушив MESSENGER.

Ім'я дали на честь посланця у римського божественного пантеону

• Точна дата виявлення планети невідома, тому що про неї писали ще шумери в 3000 до н.е.

Є атмосфера (здається)

• Гравітація становить лише 38% від земної, але цього замало, щоб утримати стабільну атмосферу (руйнується сонячними вітрами). Газ виходить, але його поповнюють сонячні частинки та пил.

Розмір, маса та орбіта планети Меркурій

При радіусі в 2440 км та масі 3.3022 х 10 23 кг Меркурій вважається найменшою планетою в Сонячній системі. За обсягом сягає всього 0.38 земного. Також поступається за параметрами деяким супутникам, але за густиною стоїть на другому місці після Землі – 5.427 г/см 3 . На нижньому фото вказано порівняння розмірів Меркурія та Землі.

Це володар ексцентричної орбіти. Відстань Меркурія від Сонця може коливатися від 46 мільйонів км (перигелій) до 70 мільйонів км (афелій). Від цього можуть змінюватись і найближчі планети. Середня орбітальна швидкість дорівнює – 47322 км/с, тому проходження орбітального шляху йде 87.969 днів. Нижче представлена ​​табличка показників планети Меркурій.

Фізичні характеристики Меркурія

Екваторіальний радіус	2439,7 км
Полярний радіус	2439,7 км
Середній радіус	2439,7 км
Коло великого кола	15 329,1 км
Площа поверхні	7,48·10 7 км² 0,147 земний
Об'єм	6,083·10 10 км³ 0,056 земного
Маса	3,33·10 23 кг 0,055 земний
Середня щільність	5,427 г/см³ 0,984 земний
Прискорення вільного падіння на екваторі	3,7 м/с² 0,377 g
Перша космічна швидкість	3,1 км/с
Друга космічна швидкість	4,25 км/с
Екваторіальна швидкість обертання	10,892 км/год
Період обертання	58,646 днів
Нахил осі	2,11′ ± 0,1′
Пряме сходження північного полюса	18 год 44 хв 2 с 281,01°
Відмінювання північного полюса	61,45°
Альбедо	0,142 (Бонд) 0,068 (геом.)
Видима зоряна величина	від −2,6 m до 5,7 m
Кутовий діаметр	4,5" – 13"

Швидкість обороту осі становить 10892 км/год, тому доба на Меркурії триває 58646 днів. Це говорить про те, що планета знаходиться в резонансі 3:2 (3 осьові обертання на 2 орбітальних).

Ексцентричність та уповільненість обертання призводять до того, що планета витрачає 176 днів на те, щоб повернутися до початкової точки. Так що один день на планеті вдвічі довший за рік. Також це власник найнижчого осьового нахилу – 0.027 градусів.

Склад та поверхня планети Меркурій

Склад Меркуріяна 70% представлений металевим та на 30% силікатним матеріалам. Вважають, що його ядро ​​охоплює приблизно 42% всього обсягу планети (Земля – 17%). Усередині розташовується ядро ​​з розплавленого заліза, довкола якого зосереджений силікатний шар (500-700 км). Поверхневий шар - кора з товщиною 100-300 км. На поверхні можна побачити безліч хребтів, які тягнуться на кілометри.

У порівнянні з іншими планетами Сонячної системи, ядро ​​Меркурія має найбільшу кількість заліза. Вважають, що раніше Меркурій був набагато більшим. Але через удар із великим об'єктом зовнішні шари зруйнувалися, залишивши головне тіло.

Дехто вважає, що планета могла з'явитися у протопланетному диску до того, як сонячна енергія стала стабільною. Тоді він має бути вдвічі масивнішим сучасного стану. При нагріванні в 25000-35000 до більша частина породи могла легко випаруватися. Вивчіть будову Меркурія на фото.

Є ще одне припущення. Сонячна туманність могла призвести до збільшення частинок, що накинулися на планету. Тоді легші відійшли і використовувалися під час створення Меркурія.

Якщо дивитися здалеку, то планета нагадує земний супутник. Такий самий кратерний ландшафт із рівнинами та слідами лавових потоків. Але тут відзначено більшу різноманітність елементів.

Меркурій сформувався 4.6 мільярдів років тому і потрапив під обстріл цілої армії астероїдів та сміттєвих уламків. Атмосфери не було, тож удари залишили помітні сліди. Але планета залишалася активною, тому лавові потоки створили рівнини.

Розміри кратерів варіюються від невеликих ям до басейнів із шириною сотні кілометрів. Найбільший – Калоріс (рівнина Жари) з діаметром 1550 км. Удар був настільки сильним, що привів до лавового виверження на протилежній планетарній стороні. А сам кратер оточений концентричним кільцем заввишки 2 км. На поверхні можна знайти приблизно 15 великих кратерних утворень. Уважно розгляньте схему магнітного поля Меркурія.

Планета має глобальне магнітне поле, що досягає 1.1% земної сили. Можливо, що джерелом є динамо, нагадуючи нашу Землю. Воно утворюється завдяки обертанню рідкого ядра, наповненого залізом.

Цього поля вистачає, щоб протистояти зоряним вітрам і формувати магнітосферний шар. Його сили достатньо, щоб утримувати плазму з вітру, через що відбувається поверхневе вивітрювання.

Атмосфера та температура планети Меркурій

Через близькість до Сонця планета дуже сильно прогрівається, тому не здатна зберегти атмосферу. Але вчені відзначили тонкий шарзмінної екзосфери, представленої воднем, киснем, гелієм, натрієм, водяною парою та калієм. Загальний рівеньтиску наближається до позначки 10-14 бар.

Без атмосферного шару сонячне тепло не накопичується, тому на Меркурії відзначають серйозні температурні коливання: на сонячному боці – 427°С, але в темній опускається до -173°С.

Однак поверхня має водяний льод і органічні молекули. Справа в тому, що полюсні кратери відрізняються глибиною і туди не потрапляють прямі сонячні промені. Вважають, що у дні можна знайти 10 14 – 10 15 кг льоду. Поки немає точних даних про те, звідки на планеті взявся лід, але це може бути подарунок від комет, що впали, або ж він відбувається через дегазацію води від внутрішньої планетарної частини.

Історія вивчення планети Меркурій

Меркурія не обходиться без історії досліджень. Ця планета доступна для спостереження без використання приладів, тому фігурує у міфах та давніх легендах. Перші записи виявлено в табличці Мул Апін, що виступає астрономічними та астрологічними вавілонськими записами.

Ці спостереження зроблено у 14-му столітті до н.е. і розповідають про «танцюючу планету», тому що Меркурій переміщується найшвидше. У Стародавню Грецію його іменували Стілбон (перекладається як «блиск»). То був посланник Олімпу. Потім римляни перейняли цю ідею і дали найменування на честь свого пантеону.

Птолемей у роботах кілька разів згадував, що планети здатні проходити перед Сонцем. Але він не записував у приклади Меркурій та Венеру, бо вважав їх надто маленькими та непомітними.

Китайці називали його Чень Сінь («Годинна зірка») і пов'язували з водою та північною спрямованістю. Причому в азіатській культурі досі збереглося таке уявлення про планету, яку записують як 5-й елемент.

Для німецьких племен тут спостерігався зв'язок із богом Одином. Майя бачили чотирьох сов, дві з яких відповідали за ранок, а дві інші за вечір.

Про геоцентричний орбітальний шлях ще в 11 столітті написав один з ісламських астрономів. У 12-му столітті Ібн Баджья відзначив транзит двох крихітних темних тіл перед Сонцем. Швидше за все він бачив Венеру та Меркурій.

Індійський астроном Керали Сомаяджі в 15 столітті створив часткову геліоцентричну модель, де Меркурій робив оберти навколо Сонця.

Перший огляд у телескоп посідає 17 століття. Це зробив Галілео Галілей. Він тоді уважно вивчав фази Венери. Але його апарату не вистачило потужності, тому Меркурій залишився поза увагою. А ось транзит відзначив П'єр Гассенді у 1631 році.

Орбітальні фази у 1639 році помітив Джованні Зупі. Це було важливе спостереження, тому що підтвердило обертання навколо зірки та правильність геліоцентричної моделі.

Точніші спостереження в 1880-х pp. надав Джованні Скіапареллі. Він вважає, що орбітальний шлях займає 88 днів. В 1934 Юджіос Антоніаді створив детальну карту поверхні Меркурія.

Перший радіолокаційний сигнал вдалося відбити радянським ученим у 1962 році. Через три роки американці повторили експеримент і закріпили осьовий оборот у 59 днів. Звичайні оптичні спостереження не змогли дати нових відомостей, але інтерферометри відкрили хімічні та фізичні характеристики підповерхневих шарів.

Перше глибоке вивчення поверхневих особливостейпровели 2000 року обсерваторією Маунт-Вільсон. Більшість карти склали за допомогою радіолокаційного телескопа Аресібо, де розширення досягає 5 км.

Дослідження планети Меркурій

До моменту першого польоту безпілотних апаратів ми багато чого не знали про морфологічні характеристики. Першим до Меркурія вирушив Марінер у 1974-1975 роках. Він тричі наблизився і зробив низку масштабних фото.

Але апарат мав тривалий орбітальний період, тому при кожному наближенні підходив до однієї і тієї ж сторони. Тож карта становила лише 45% усієї площі.

За першого зближення вдалося зафіксувати магнітне поле. Подальші підходи показали, що він сильно нагадує земне, що відхиляє зоряні вітри.

У 1975 році в апарата закінчилося паливо, і ми втратили зв'язок. Однак Марінер-10 і зараз може обертатися навколо Сонця та навідуватись до Меркурія.

Другим посланцем став Messenger. Він мав розібратися у щільності, магнітному полі, геології, структурі ядра та атмосферних особливостях. Для цього встановили спеціальні камери, які гарантують найвищий дозвіла спектрометри відзначали складові елементи.

MESSENGER стартував у 2004 році та виконав три прольоти з 2008 року, компенсувавши втрачену Марінером-10 територію. У 2011 році він перейшов на еліптичну планетарну орбіту та почав знімати поверхню.

Після цього стартувала наступна річна місія. Останній маневр припав на 24 квітня 2015 року. Після цього закінчилося паливо, і 30 квітня супутник розбився об поверхню.

У 2016 році ЄКА та JAXA об'єдналися для створення BepiColombo, який має дістатися планети у 2024 році. Він має два зонди, які вивчатимуть магнітосферу, а також поверхню у всіх довжинах хвиль.

Розширене зображення Меркурія створена на основі знімків камер MESSENGER

Меркурій – цікава планета, що роздирається крайнощами та протиріччями. Має розплавлену поверхню і льод, немає атмосфери, зате є магнітосфера. Ми сподіваємося, що майбутні технології дозволять дізнатися більше подробиць, що інтригують. Обов'язково розгляньте, як виглядає сучасна карта поверхні Меркурія у високій якості.

Космос – це унікальний світ, у якому панує не лише холод, темрява та вакуум, там далеко за невидимим горизонтом вирує життя, народжуються нові планети, з'являються молоді астероїди, комети. На сьогодні відомі різні цікаві факти про планету Меркурій і Сонячну систему, їхню різноманітність, унікальність і первозданну красу.

1. Меркурій вважається найменшою планетою в нашій Сонячній системі, Його розміри практично не перевищують розмірів Місяця. Діаметр екватора Меркурія складає 4879 км.
2. Меркурій єдина планета Сонячної системи, яка не має власних супутників.

   

3. У певних точках поверхні Меркурія можна спостерігати, як на сході Сонце невисоко піднімається над горизонтом, після чого заходить назад і знову піднімається. Таке саме явище відбувається під час заходу сонця. Це пояснюється еліптичною формою орбіти Меркурія та її неквапливим обертанням навколо своєї осі.

   

4. Меркурій робить повний оберт навколо Сонця за 88 земних діб. Для того, щоб обернуться навколо своєї осі, Меркурію потрібно 58,65 земних діб, ця кількість днів становить 2/3 року на далекій планеті.

   

5. Меркурій – єдина планета Сонячної системи, де відзначаються різкі перепади температур. На боці планети, яка освітлена Сонцем, температура повітря досягає до +430 градусів Цельсія, в той же час протилежна її сторона огорнута вночі, і температура повітря може перевищувати – 180 градусів за Цельсієм. Тому думка, що Меркурій найгарячіша планета невірна.

   

6. Меркурію властиве таке явище, як ефект Ісуса Навина. Сонце на небі цієї планети починає рухатися в іншому напрямку, тобто протилежному із заходу на схід.

   

7. Тривалість одного дня на планеті Меркурій дорівнює 59 земним днямЗ цього можна зробити висновок, що рік на цій планеті триває не більше двох днів на рік.

   

8. Меркурій дуже швидко обертається навколо Сонця, чого не можна сказати про його швидкість обертання навколо осі..

   

9. Меркурій має магнітне поле. У його центрі знаходиться залізне ядро, за допомогою якого формується магнітне поле, сила якого дорівнює 1% земного. Незважаючи на свої невеликі розміри, на поверхні Меркурія знаходиться один із найбільших у Сонячній системі кратер під назвою Бетховен, діаметр якого дорівнює 643 кілометри.

   

10. На поверхні Меркурія розташовано велика кількістькратерівбагато з них дуже високі. Утворилися вони в результаті численних зіткнень з кометами і астероїдами, що пролітають повз. Кратери, що перевищують у діаметрі 250 км, називають басейнами.

    

11. Людині вдалося побувати на планеті двічі. На сьогодні на орбіті Меркурія проводяться дослідження завдяки запущеному на її поверхню зонду Messenger.

    

12. Донедавна людина думала, що Меркурій не має атмосфери. Але чутки вдалося спростувати після того, як зонд Messenger, що працює на орбіті планети, виявив тонкий шар газу біля поверхні Меркурія.

    

13. Про таємничу планету Меркурій знали в Стародавньому Риміта Греції. Вчені того часу дали планеті дві назви. Вдень вони бачили планету під назвою Аполлон, а вночі її відображення, яке назвали Гермес. Пізніше римляни дали планеті назву бога торговця Меркурій.

    

14. На поверхні планети розташований кратер Рівнина Жари.. Таку назву кратеру дали через близьке сусідство із «гарячими довготами». У поперечному розрізі розміри кратера становлять близько 1300 км. Існує думка, що багато століть тому поверхню Меркурія пошкодило тіло, що впало, розміри якого в діаметрі перевищували 100 км.

    

15. Швидкість обертання планети Меркурій вдвічі перевищує швидкість обертання планети Земля.

    

Як найближча до Сонця планета Меркурій отримує від центрального світила значно більшу енергію, ніж, наприклад, Земля (в середньому в 10 разів). Через витягнутість орбіти потік енергії від Сонця варіюється приблизно вдвічі. Велика тривалість дня і ночі призводить до того, що яскраві температури (вимірювані за інфрачервоним випромінюванням відповідно до закону теплового випромінювання Планка) на «денній» та на «нічній» сторонах поверхні Меркурія при середній відстані від Сонця можуть змінюватися приблизно від 90 К до 700 К (-180 про З до +430 про З). При цьому температура в полярній області досягає вночі - 210 о С, а вдень під палаючими променями Сонця в екваторіальній зоні + 500 о С. Але вже на глибині кількох десятків сантиметрів значних коливань температури немає, що є наслідком дуже низької теплопровідності порід. У полярних областях Меркурія, можливо, є водяний лід. Внутрішні області кратерів, що знаходяться там, Сонце ніколи не освітлює, і температура там може триматися близько -210°С. Альбедо Меркурія вкрай низька, близько 0,11. У 1970 році Т. Мардок та Е. Ней з Міннесотського університету встановили, що середня температура нічної півкулі дорівнює -162 ° С (111 К). З іншого боку температура соняшникової точки на середній відстані Меркурія від Сонця дорівнює +347°С.
У 1992 році під час радіолокаційних спостережень із Землі поблизу північного та південного полюсівпланети, були вперше виявлені ділянки, що дуже сильно відбивають радіохвилі. Саме ці дані й витлумачені як свідчення наявності льоду в приповерхневому меркуріанському шарі. Радіолокацією, виконаною з розташованої на острові Пуерто-Ріко радіообсерваторії «Аресібо», а також із Центру далекого космічного зв'язку NASA в Голдстоуні (Каліфорнія) було виявлено близько 20 округлих плям діаметром у кілька десятків кілометрів, що мають підвищене радіовідображення. Імовірно це кратери, в які через їхнє близьке розташування до полюсів планети сонячні промені потрапляють лише побіжно або не потрапляють зовсім. Такі кратери, які називаються постійно затіненими, є і на Місяці, в них при вимірах із супутників було виявлено наявність деякої кількості водного льоду. Розрахунки показали, що у западинах постійно затінених кратерів біля полюсів Меркурія може бути досить холодно (-175 ° С), щоб там протягом тривалого часу міг існувати лід. Навіть на рівнинних ділянках поблизу полюсів розрахункова денна температура вбирається у -105°С.
Поверхня Меркурія нагадує місячну, вкрита тисячами кратерів, що утворилися від зіткнень з метеоритами і скель, які утворилися, коли молоде ядро ​​остигало і стискалося, стягуючи кору планети, а також роздробленою речовиною базальтового типу, досить темна. У ході досліджень, які проводили зонд «Месенджер», було сфотографовано понад 80 % поверхні Меркурія та виявлено, що вона однорідна. Цим Меркурій не схожий з Місяцем або Марсом, у яких одна півкуля різко відрізняється від іншої. На Меркурії є гори, висота найвищих сягає 2-4 км. У ряді районів планети на поверхні видно долини, безкратерні рівнини. Судячи з спостережень із Землі та фотографій із космічних апаратів, вона загалом схожа на поверхню Місяця, хоча контраст між темними та світлими ділянками виражений слабше. Поряд із кратерами (як правило, менш глибокими, ніж на Місяці) є пагорби та долини. Найбільший кратер на Меркурії названо честь великого німецького композитора Бетховена, його діаметр становить 625 км.
До 70% вивченої області займає давня, сильно порита кратерами поверхню. Найбільш істотна деталь – рівнина Жари (басейн Калоріс), величезний ударний кратер з діаметром 1300 км (чверть діаметра планети). Упадина була заповнена лавою і відносно згладжена, причому поверхня того ж типу захоплює і частину викиду. Удар стався 3800 млн. років тому, викликавши тимчасове пожвавлення вулканічної діяльності, яка в основному припинилася за 100 млн. років до того. Це і призвело до згладжування областей усередині та навколо западини. У тій області поверхні Меркурія, яка діаметрально протилежна місцю удару, спостерігається дивовижно хаотична будова, створена, мабуть, ударною хвилею.
Характерні деталі, знайдені на Меркурії, - порізані обриви (лопатеподібні уступи - ескарп), які набувають форми скелів. Вони були названі уступами, оскільки для їх контурів на карті типові округлі виступи - "лопаті" діаметром до декількох десятків кілометрів. Висота уступів від 0,5 до 3 км, за протяжністю ж найбільші досягають 500 км. Ці уступи досить круті, але на відміну від місячних тектонічних уступів, що мають різко виражений перегин схилу вниз, меркуріанські лопатеподібні мають у своїй верхній частині згладжену лінію перегину поверхні. Розташовані ці уступи у стародавніх материкових районах планети. Як припускають, вони сформувалися при стисканні планетарної кори у процесі охолодження. У деяких місцях вони перетинають стінки кратерів. Розрахунки ж величини стиснення вказують на скорочення площі кори на 100 тис кв км, що відповідає зменшенню радіусу планети на 1-2 км. (Охолодження та затвердіння надр планети). Радарні спостереження Меркурія наприкінці 2001 р. показали наявність його поверхні великого кратера діаметром 85 км. За своєю будовою він схожий з кратером Тихо на поверхні Місяця, але може бути значно молодшим, ніж місячне утворення віком 109 мільйонів років.

Перші дані дослідження елементного складу поверхні за допомогою рентгенофлуоресцентного спектрометра апарату «Месенджер» показали, що вона бідна на алюміній і кальцій порівняно з плагіоклазовим польовим шпатом, характерним для материкових областей Місяця. У той же час поверхня Меркурія порівняно бідна на титан і залізо і багата магнієм, займаючи проміжне положення між типовими базальтами і ультраосновними гірськими породами типу земних коматіїтів. Виявлено також порівняльний достаток сірки, що передбачає відновлювальні умови формування планети.