Меркурий

Меркурий.

Меркурий -— самая маленькая планета Солнечной системы и ближайшая к Солнцу, вокруг которого она совершает один оборот каждые 87,97 земных суток. Названа в честь древнеримского бога торговли — быстрого Меркурия. Информация о Меркурии относительно скудна, так как в наземные телескопы можно наблюдать только один освещенный полумесяц без особых подробностей. Первым из двух космических аппаратов, посетивших планету, был «Маринер-10», которому удалось сфотографировать около 45 % поверхности планеты с 1974 по 1975 год.

Физические характеристики планеты аналогичны Луне. Поверхность Меркурия имеет множество кратеров и гладких плоских участков, как и Луна, у него нет известных естественных спутников и почти нет атмосферы. В отличие от Луны, Меркурий имеет большое планетарное ядро ​​из железа, которое создает магнитное поле примерно на 1 % сильнее магнитного поля Земли. Относительно большой размер ядра делает Меркурий чрезвычайно плотной планетой. Температура поверхности колеблется от −180 до 430 ° C, самые горячие места — экваториальные местности с подсолнечной стороны планеты, а самые холодные — кратеры вокруг полюсов. Зарегистрированные наблюдения Меркурия датируются как минимум первым тысячелетием до нашей эры. До IV века до н. э. древнегреческие астрономы считали планету двумя отдельными объектами: один видимый на восходе солнца, которого они назвали Аполлоном, а другой на закате, названный Гермесом.

Астрономический символ Меркурия, круг над короткой вертикальной линией с крестом внизу и полукругом вверху (☿).

Физические характеристики

Меркурий — одна из четырёх похожих на Землю планет Солнечной системы и, как и Земля, представляет собой каменистое тело. Расстояние от него до Солнца в 2,5 раза меньше, чем от Земли. Это самая маленькая планета Солнечной системы с экваториальным радиусом 2439,7 км. Меркурий меньше, хотя и массивнее, чем два самых больших естественных спутника Солнечной системы, Ганимед и Титан. Планета состоит из приблизительно на 70 % из металлов и на 30 % из силикатов. Средняя плотность планеты вторая по величине в Солнечной системе — 5427 кг/м³, что немного меньше, чем у Земли (5515 кг/м³).

Плотность Меркурия позволяет сделать выводы о строении планеты. В то время как высокая плотность Земли в значительной степени обусловлена ​​гравитационным сжатием, особенно в ядре, Меркурий намного меньше, и его внутренняя часть не так сжата. Чтобы иметь такую ​​высокую плотность, его ядро ​​должно быть большим и богатым железом. Ядро Меркурия занимает 42 % объёма планеты по сравнению с 17 % у Земли. Толщина окружающей мантии составляет 600 км.

Меркурий имеет самое высокое содержание железа среди всех объектов Солнечной системы. Было выдвинуто несколько теорий, объясняющих высокое содержание металлов на планете. Согласно одной теории, Меркурий изначально содержал пропорциональное количество силикатов и металлов, как и большинство метеоритов, и примерно в 2,25 раза превышал его нынешнюю массу. Однако вскоре после своего образования он, вероятно, столкнулся с небольшой планетой примерно в 6 раз легче. В результате Меркурий потерял большую часть своей первоначальной коры и мантии, оставив непропорционально большое железное ядро. Подобная теория также пытается объяснить происхождение Луны (Теория Гигантского Столкновения). Согласно другой теории, Меркурий образовался очень рано в солнечной туманности, до того, как стабилизировался поток энергии от Солнца. Первоначальная масса планеты была примерно в 2 раза больше. Когда молодая протозвезда и будущее Солнце достаточно сконденсировались, температуры в окрестностях Меркурия составляли 2500-3500 К, а возможно, даже 10000 К. Большая часть каменистого поверхностного материала планеты буквально испарялась от высокой температуры, образуя атмосферу из «каменного пара», который, в свою очередь, быстро уносился в межпланетное пространство интенсивным небулярным ветром. Другая теория, близкая к предыдущей, утверждает, что поверхностный каменный материал подвергался эрозии солнечным ветром в течение более длительного периода.

Кратеры на поверхности Меркурия делают его очень похожим на Луну. Крупнейшим образованием на поверхности планеты (с той части, которая была нанесена на карту) является равнина Жары, представляющая собой огромный кратер диаметром примерно 1350 км. Одна часть равнин планеты относительно молода и образовалась, вероятно, под влиянием метеоритных столкновений и последующих потоков расплавленной лавы. Меркурий вытянут (значительно больше, чем другие планеты) в эллипсоидальную форму, ориентированную своей длинной осью к Солнцу, из-за солнечных приливных сил.

Атмосфера и магнитосфера

Средняя температура поверхности Меркурия составляет 178,85 ° C, но локальная температура может варьироваться от −180 до 430 ° C, в основном из-за его медленного вращения и отсутствия атмосферы. На темной стороне планеты средняя температура составляет около −163,15 ° C,. Солнечная энергия, достигающая Меркурия, в 8,9 раз больше на единицу площади, чем у Земли. (9126,6 Вт/м²).

Наблюдения 1992 года показали, что на северном полюсе планеты есть замерзшая вода. Вероятно, её можно найти в постоянно затененных кратерах (подобных лунным) и она была принесена на планету кометами и / или образовался из газов из недр планеты. Меркурий имеет только следы атмосферы. Его атмосфера крайне разрежена, о чём свидетельствует тот факт, что молекулы газа чаще сталкиваются с поверхностью планеты, чем друг с другом. Газообразное содержание в основном состоит из атомарного кислорода и газообразных калия и натрия. Атмосфера Меркурия находится в динамическом равновесии — с одной стороны, её часть постоянно «улетает» в межпланетное пространство, а с другой стороны, новые частицы солнечного ветра перехватываются магнитным полем планеты. Атомы калия и натрия находятся в атмосфере в среднем 3 часа (когда Меркурий находится в перигелии — всего 1 час). Помимо захвата частиц солнечным ветром, атмосфера обогащается испарением от ударов микрометеоритов, испарением льда в полярных кратерах и газами из недр планеты.

Несмотря на медленное вращение, Меркурий имеет относительно сильную магнитосферу с напряженностью магнитного поля 1 % от земной. Вполне возможно, что это магнитное поле было создано способом, подобным земному, с помощью динамо-машины, образованной циркуляцией расплавленных материалов в ядре планеты. Железо-никелевое ядро ​​Меркурия считается нетронутым, а циркуляция осуществляется легкоплавкими элементами, такими как сера. Согласно другой теории, магнитное поле Меркурия является остаточным эффектом предыдущей намагниченности (когда у планеты было расплавленное ядро). Иными словами, Меркурий постепенно размагничивается.

Орбита

Орбита Меркурия эксцентрична с удалением от Солнца от 46 до 70 миллионов километров. Из всех планет Солнечной системы только Плутон имеет более эксцентричную орбиту. Медленная прецессия орбиты не могла быть полностью объяснена классической механикой Исаака Ньютона, и какое-то время прецессия объяснялась наличием планеты, расположенной ближе к Солнцу даже, чем Меркурий, — гипотетической планеты Вулкан. Однако эта аномалия орбиты Меркурия полностью объясняется теорией относительности Альберта Эйнштейна.

Причина ошибочного представления о том, что Меркурий всегда обращен к Солнцу одной и той же стороной, возникла из-за того, что он всегда обращен к Земле одной и той же стороной при наибольшем сближении. Из-за орбитального резонанса планеты её звездные сутки составляют 58,7 земных дня, а солнечные — примерно 176 земных суток. Наблюдатель в определённых точках на поверхности Меркурия сможет увидеть, как Солнце появляется на полпути на восходе, затем заходит и снова восходит в течение одного и того же меркурианского дня. Это зрелище возможно потому, что примерно за четыре дня до перигелия орбитальная скорость планеты равна скорости её вращения. Так останавливается видимое движение Солнца. В перигелии орбитальная скорость превышает скорость вращения, и Солнце начинает садиться. Однако через четыре дня орбитальная скорость снова становится меньше скорости вращения, и Солнце снова останавливается и начинает восходить.

Исследования

Меркурий — наименее изученная планета земной группы. Вероятно наиболее раннее известное наблюдение Меркурия было зафиксировано в таблицах «Муль апин» (сборник вавилонских астрологических таблиц). Это наблюдение, скорее всего, было выполнено ассирийскими астрономами примерно в XIV веке до н. э. Первое телескопическое наблюдение Меркурия было сделано Галилео Галилеем в начале XVII века. Он наблюдал фазы Венеры, но его телескоп не был достаточно мощным для наблюдения фаз Меркурия. 7 ноября 1631 года Пьер Гассанди сделал первое телескопическое наблюдение планеты, проходящей через диск Солнца. Момент прохождения был рассчитан ранее Иоганном Кеплером; в 1639 году Джованни Дзупи с помощью своего телескопа обнаружил, что орбитальная фаза Меркурия похожа на фазы Луны и Венеры. Наблюдения окончательно доказали, что Меркурий вращается вокруг Солнца.

Наблюдения за Меркурием сильно осложняются его близостью к Солнцу, так как планета обычно теряется в сиянии звезды. Меркурий можно наблюдать только в течение короткого периода в утренних и вечерних сумерках.

Подобно Венере и Луне, Меркурий проходит фазы. При максимальном удлинении видно примерно 50 % диска планеты. Когда он находится в максимальной западной элонгации, Меркурий восходит в самое раннее утро, а когда он находится в максимальной восточной элонгации, он заходит не позднее вечера. Численное значение максимального удлинения зависит от того, находится ли планета в перигелии (18,5°) или в афелии (28,3°).

Меркурий кажется самым ярким, если смотреть с Земли, когда освещено чуть более половины его диска, в отличие от Венеры, которая достигает максимальной яркости при видимости диска менее 50 %. Меркурий приближается к Земле в среднем каждые 116 дней (от 111 до 121 дня из-за эксцентриситета орбиты). Любопытным фактом является то, что Меркурий легче всего наблюдать из южного полушария в связи с тем, что при максимальной западной элонгации в южном полушарии приходится на раннюю осень, а максимальная восточная элонгация в том же полушарии совпадает с поздней зимой. В обоих случаях угол между Меркурием и эклиптикой достигает максимального значения, а в умеренных зонах таких стран, как Аргентина и Австралия, это позволяет наблюдать его за несколько часов до восхода и после захода солнца. В умеренных широтах северного полушария планета почти никогда не видна над горизонтом.

Послать зонд к Меркурию очень сложно. Сначала он должен замедлиться, чтобы выйти на эллиптическую орбиту, а затем увеличить скорость, чтобы выйти на орбиту Меркурия, как только он приблизится к Меркурию. Для второго манёвра требуется большое количество топлива из-за скорости, набранной во время полета, и слабой гравитации Меркурия. Именно поэтому только два космических аппарата исследовали Меркурий. Первым был запущенный из США «Маринер-10», который в 1974—1975 годах трижды пролетел мимо планеты; максимальное сближение составляло 320 км; в результате было получено несколько тысяч снимков, покрывающих примерно 45 % поверхности. Вторым был также американский аппарат «Мессенджер», запущенный к планете в 2004 году, аппаратом был проведён анализ распространённости химических элементов на планете. В 2015 году зонд «Мессенджер» упал на Меркурий, образовав пятнадцатиметровый кратер.

Третий космический аппарат «BepiColombo», был запущен к планете Европейским космическим агентством в 2018 году, он должен достигнуть орбиты Меркурия в 2025 году.