История планеты меркурий. Солнечная система

Как ближайшая к Солнцу планета, Меркурий получает от центрального светила значительно большую энергию, чем, например, Земля (в среднем в 10 раз). Из-за вытянутости орбиты поток энергии от Солнца варьируется примерно в два раза. Большая продолжительность дня и ночи приводит к тому, что яркостные температуры (измеряемые по инфракрасному излучению в соответствии с законом теплового излучения Планка) на «дневной» и на «ночной» сторонах поверхности Меркурия при среднем расстоянии от Солнца могут изменяться примерно от 90 К до 700 К (-180 о C до +430 о С). При этом температура в полярной области достигает ночью - 210 о С, а днем под палящими лучами Солнца в экваториальной зоне + 500 о С. Но уже на глубине нескольких десятков сантиметров значительных колебаний температуры нет, что является следствием весьма низкой теплопроводности пород. 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. В 1970 году Т. Мардок и Э. Ней из Миннесотского университета установили, что средняя температура ночного полушария равна -162°С (111 К). С другой стороны, температура подсолнечной точки на среднем расстоянии Меркурия от Солнца равна +347°С.
В 1992 году во время радиолокационных наблюдений с Земли вблизи северного и южного полюсов планеты, были впервые обнаружены участки, очень сильно отражающие радиоволны. Именно эти данные и были истолкованы как свидетельства наличия льда в приповерхностном меркурианском слое. Радиолокацией, выполненной из расположенной на острове Пуэрто-Рико радиообсерватории «Аресибо», а также из Центра дальней космической связи NASA в Голдстоуне (Калифорния) было выявлено около 20 округлых пятен поперечником в несколько десятков километров, имеющих повышенное радиоотражение. Предположительно это кратеры, в которые из-за их близкого расположения к полюсам планеты солнечные лучи попадают лишь вскользь или не попадают вовсе. Такие кратеры, называемые постоянно затененными, имеются и на Луне, в них при измерениях со спутников было выявлено наличие некоторого количества водного льда. Расчеты показали, что во впадинах постоянно затененных кратеров у полюсов Меркурия может быть достаточно холодно (-175°С), чтобы там в течение длительного времени мог существовать лед. Даже на равнинных участках близ полюсов расчетная дневная температура не превышает -105°С.
Поверхность Меркурия напоминает лунную, покрыта тысячами кратеров, образовавшихся от столкновений с метеоритами и скал, которые образовались, когда молодое ядро остывало и сжималось, стягивая кору планеты, а также раздробленным веществом базальтового типа, довольно темная. В ходе исследований, проводимых зондом «Мессенджер », было сфотографировано свыше 80 % поверхности Меркурия и выявлено, что она однородна. Этим Меркурий не схож с Луной или Марсом, у которых одно полушарие резко отличается от другого. На Меркурии есть горы, высота наиболее высоких достигает 2-4 км. В ряде районов планеты на поверхности видны долины, бескратерные равнины. Судя по наблюдениям с Земли и фотографиям с космических аппаратов, она в целом похожа на поверхность Луны, хотя контраст между темными и светлыми участками выражен слабее. Наряду с кратерами (как правило, менее глубокими, чем на Луне) есть холмы и долины. Самый большой кратер на Меркурии назван в честь великого немецкого композитора Бетховена, его поперечник составляет 625 км.
До 70% изученной области занимает древняя, сильно изрытая кратерами поверхность. Наиболее существенная деталь - равнина Жары (бассейн Калорис), огромный ударный кратер с диаметром 1300 км (четверть диаметра планеты). Впадина была заполнена лавой и относительно сглажена, причем поверхность того же типа захватывает и часть области выброса. Удар произошел 3800 млн. лет назад, вызвав временное оживление вулканический деятельности, которая в основном прекратилась за 100 млн. лет до того. Это и привело к сглаживанию областей внутри и вокруг впадины. В той области поверхности Меркурия, которая диаметрально противоположна месту удара, наблюдается удивительно хаотическое строение, созданное, по-видимому, ударной волной.
Характерные детали, найденные на Меркурии, - изрезанные обрывы (лопастевидные уступы - эскарп), которые принимают форму утесов. Они были названы уступами, поскольку для их очертаний на карте типичны округлые выступы - "лопасти" поперечником до нескольких десятков километров. Высота уступов от 0,5 до 3 км, по протяженности же крупнейшие из них достигают 500 км. Уступы эти довольно крутые, но в отличие от лунных тектонических уступов, имеющих резко выраженный перегиб склона вниз, меркурианские лопастевидные имеют в своей верхней части сглаженную линию перегиба поверхности. Расположены эти уступы в древних материковых районах планеты. Как предполагают, они сформировались при сжатии планетарной коры в процессе охлаждения. В некоторых местах они пересекают стенки кратеров. Расчеты же величины сжатия указывают на сокращение площади коры на 100 тыс кв км, что соответствует уменьшению радиуса планеты на 1-2 км. (остывание и затвердевание недр планеты). Радарные наблюдения Меркурия в конце 2001г, показали наличие на его поверхности большого кратера диаметром 85 км. По своему строению он схож с кратером Тихо на поверхности Луны, но может быть значительно моложе, чем лунное образование возрастом 109 миллионов лет.

Первые данные исследования элементного состава поверхности с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра аппарата «Мессенджер» показали, что она бедна алюминием и кальцием по сравнению с плагиоклазовым полевым шпатом , характерным для материковых областей Луны. В то же время поверхность Меркурия сравнительно бедна титаном и железом и богата магнием, занимая промежуточное положение между типичными базальтами и ультраосновными горными породами типа земных коматиитов. Обнаружено также сравнительное изобилие серы, что предполагает восстановительные условия формирования планеты.

Меркурий своими физическими характеристиками подобен Луне. Естественных спутников у него не имеется, атмосфера его очень разреженная. У этой планеты большое железное ядро, составляющее 83% от объёма всей планеты. Это ядро является источником магнитного поля, напряженностью 0,01 от земной. Температура поверхности планеты составляет - 90 - 700 К (-183,15-426.85 С). Солнечная сторона планеты нагревается значительно сильнее, чем его обратная сторона и полярные области.

Кратеры Меркурия

На поверхности Меркурия расположено большое количество кратеров, этим ландшафт очень напоминает лунный. На разных участках Меркурия плотность кратеров отличается. Возможно, что участки поверхности планеты, которые более сильно усеяны кратерами, есть более древние, а те, которые менее усеяны – более молодые. Они образовались в результате затопления лавой старой поверхности. При этом, крупных кратеров на Меркурии меньше, чем на Луне. Диаметр самого большого кратера на Меркурии равен 716 км, его назвали в честь Рембрандта, великого голландского живописца. Также на Меркурии наблюдаются образования, подобных которым на Луне нет. Например, эскарпы – многочисленные зубчатые откосы, которые простираются на сотни километров. При изучении эскарпов выяснили, что они образованы во время сжатия поверхности, сопровождавшем остывание Меркурия, при котором площадь поверхности планеты уменьшилась на 1 %. Т.к. на поверхности Меркурия есть хорошо сохранившиеся большие кратеры, то это значит, что за прошедшие 3 – 4 млрд. лет там не было движения участков коры в больших масштабах, на поверхности отсутствовала эрозия (кстати, последнее почти полностью подтверждает невозможность существования в истории Меркурия хоть какой-нибудь существенной атмосферы).

Во время исследований, зондом «Месенджер» были получены фотографии более 80 % поверхности планеты, в результате чего определили, что она однородна, в отличие от поверхности Марса или Луны, у которых одно полушарие очень сильно отличается от другого.
Элементный состав поверхности Меркурия, полученный рентгенофлуоресцентным спектрометром аппарата «Мессенджер», показал, что поверхность планеты богата плагиоклазовым полевым шпатом, свойственным для материковых областей Луны, и, по сравнению, бедна кальцием и алюминием. Также она богата магнием и бедна железом и титаном, что позволяет ей занять промежуток между ультраосновными горными породами, наподобие земных коматиитов, и типичными базальтами. Ещё обнаружено относительное изобилие серы - это значит, что планета формировалась в восстановительных условиях.
Кратеры Меркурия различаются между собой. Они могут быть и маленькими впадинами в форме чаши, и ударными многокольцевыми кратерами, которые имеют в диаметре сотни километров. Кратеры Меркурия в разной степени разрушены. Есть более-менее хорошо сохранившиеся, с длинными лучами, расположенными вокруг них, образовавшимися в процессе выброса вещества от воздействия удара. Есть и очень разрушенные остатки кратеров.
Равнина Жары (лат. Caloris Planitia) является одной из самых заметных деталей рельефа Меркурия. Она так названа потому, что располагается рядом с одной из «горячих долгот». Диаметр этой равнины - около 1550 км.
Скорей всего, тело, при столкновении которого с поверхностью Меркурия образовался кратер, было диаметром не меньше 100 км. Удар был так силен, что сейсмические волны, пройдя через всю планету и собравшись в противоположной точке поверхности, стали причиной образования на Меркурии своеобразного «хаотического» пересечённого ландшафта. О силе удара также свидетельствует и то, что он спровоцировал выброс лавы, в результате чего вокруг кратера образовались горы Жары, высотой более 2 км. Кратер Койпер (в поперечнике имеет 60 км) – точка на поверхности планеты с самым высоким альбедо. Скорей всего, кратер Койпер – один из «последних» образовавшихся крупных кратеров Меркурия.
Ещё одно интересное расположение кратеров на планете обнаружили учёные в 2012 году: последовательность расположения кратеров образует мордашку Микки Мауса. Может быть, в будущем эта конфигурация будет названа именно так.

Геология Меркурия

Совсем недавно считалось, что в недрах Меркурия есть металлическое ядро, радиус кото
рого 1800 – 1900 км, оно составляет 60 % от массы планеты, поскольку было обнаружено слабое магнитное поле космическим аппаратом «Маринер-10». К тому же, по мнению учёных, считалось, что ядро Меркурия, из-за малого размера планеты, не должно быть жидким. После пятилетних радарных наблюдений группа Жана-Люка Марго в 2007 году подвела итоги, и в результате были отмечены различные вариации вращения Меркурия, которые являются слишком большими, как для планеты с твёрдым ядром. Исходя из этого, можно почти со стопроцентной точностью утверждать, что ядро у Меркурия жидкое.

В сравнении с любой планетой Солнечной системы в ядре Меркурия процентное содержание железа выше. Существует несколько версий объяснения этого. Самая широко распространённая в мире науки теория говорит, что Меркурий, изначально обладая массой в 2,25 раза большей, чем сегодня, имел такую же пропорцию силикатов и металла, как и обычный метеорит. Но в самом начале истории Солнечной системы планетоподобное тело, имеющее несколько сотен км в диаметре, и массу, в 6 раз меньшую, столкнулось с Меркурием. Из-за этого столкновения от планеты оторвалась большая часть первичной коры и мантии, в следствие чего в составе Меркурия относительная доля ядра увеличилась. Кстати, для разъяснения формирования Луны была предложена подобная же гипотеза, называемая Теорией Гигантского Столкновения. Но этой теории противоречат первые данные, которые получили в процессе изучения элементного состава поверхности Меркурия при помощи гамма-спектрометра АМС «Мессенджер» (он позволяет измерить содержание радиоактивных изотопов). Выяснилось, что на планете много калия (летучего элемента, если сравнивать с торием и ураном, которые более тугоплавкие). Это не согласуется с неизбежными при столкновении высокими температурами. Исходя из этого, становится ясно, что элементный состав Меркурия совпадает с первичным элементным составом материала, его сформировавшего, который близок к безводным кометным частицам и энстатитовым хондритам, при этом содержание железа в последних, на сегодняшний день, мало для пояснения высокой средней плотности планеты.
Силикатная мантия (толщиной 500-600 км) окружает ядро Меркурия. Толщина его коры находится в пределах 100 - 300 км (по данным «Маринера-10»).

Геологическая история Меркурия

Геологическая история планеты делится на эры, как у Марса, Луны и Земли. Эти эры называются так (к более поздней от более ранней): 1- дотолстовская, 2- толстовская, 3- калорская, 4- поздняя калорская, 5- мансурская и 6- койперская. И относительный геологический возраст Меркурия поделен на периоды согласно данным эрам. Правда, точно не установлен измеряемый в годах абсолютный возраст.
Около 4,6 млрд. лет назад, когда планета была уже сформирована, происходило интенсивное столкновение её с кометами и астероидами. Последняя массивная бомбардировка Меркурия была 3,8 млрд. лет тому назад. Некоторые области (к примеру, равнина Жары) создавались, в том числе, и заполнением их лавой. В результате, внутри кратеров образовались гладкие полости, подобные лунным.
После этого, по мере остывания и сжатия Меркурия, образовались разломы и хребты. О более позднем времени их образования свидетельствует их расположение на поверхности крупных объектов рельефа, например равнин и кратеров. Время вулканизма на планете закончилось после того, как мантия сжалась настолько, чтобы предотвратить выход лавы на поверхность Меркурия. Возможно, что это произошло в течении первых 700-800 млн. лет со времени образования Меркурия. Более поздние изменения ландшафта планеты были вызваны ударами о её поверхность космических тел.

Магнитное поле Меркурия

Напряжённость магнитного поля Меркурия приблизительно в сто раз меньше земной и равна ~300 нТл. Меркурианское магнитное поле имеет дипольную структуру, очень симметрично, его ось только на 10 градусов отклонена от оси вращения Меркурия. Это существенно снижает количество гипотез, объясняющих происхождение магнитного поля Меркурия. Предположительно, что магнитное поле Меркурия возникает вследствие эффекта динамо (аналогично происходит и на Земле). Возможно, этот эффект - и есть следствие циркуляции жидкого ядра. Очень сильный приливный эффект возникает из-за очень выраженного эксцентриситета Меркурия. Этот приливный эффект удерживает ядро в жидком состоянии, а это - обязательное условия для возникновения эффекта динамо. Магнитное поле планеты такое сильное, что способно менять направление солнечного ветра вокруг Меркурия, в результате чего и создаётся его магнитосфера. И хотя она так мала, что поместилась бы внутри Земли, но мощная настолько, чтобы поймать плазму солнечного ветра. В результате наблюдений, полученных с помощью «Маринер-10», выяснилось, что в магнитосфере ночной стороны Меркурия есть низкоэнергетическая плазма. Взрывы активных частиц в хвосте магнитосферы указывают на присущие ей динамические качества.

06.10.2008 года «Мессенджер», пролетая второй раз Меркурий, зафиксировал большое количество окон в магнитном поле планеты. «Мессенджер» обнаружил явление магнитных вихрей. Это сплетённые узлы магнитного поля, соединяющие космический корабль с магнитным полем Меркурия. Диаметр вихря составлял 800 км, это - треть радиуса планеты. Солнечный ветер и создаёт такую вихревую форму магнитного поля. Поскольку солнечный ветер обтекает магнитное поле Меркурия, то оно связывается и несётся с ним, формируясь в вихреподобные структуры. Такие вихри и создают окна в магнитном щите планеты, сквозь них проникает солнечный ветер, достигая поверхности планеты. Связь межпланетного и планетного магнитных полей (магнитное пересоединение) – обычное космическое явление, которое возникает и у Земли, во время, когда она создаёт магнитные вихри. Но частота магнитного пересоединения Меркурия, по данным «Мессенджера», в 10 раз выше.

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.

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.

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