Ближе всех к Солнцу располагается планета Меркурий. Это самая маленькая, не имеющая спутников планета земной группы, расположенная в нашей солнечной системе. За 88 суток (около 3 месяцев), она делает 1 оборот вокруг нашего Солнца.
Лучшие фотографии, были получены с единственного космического зонда «Маринер-10», отправленного для исследования Меркурия еще в 1974 году. На этих снимках отчетливо видно, что почти вся поверхность Меркурия усыпана кратерами, поэтому довольно схожа с Лунной структурой. Большая их часть образовалась при столкновении с метеоритами. Там есть равнины, горы и плоскогорья. Встречаются так же и уступы, высота которых может доходить до 3х километров. Все эти неровности связаны с разломом коры, из-за резких перепадов температур, резкого охлаждения и последующего потепления. Скорее всего, это случилось еще при формировании планеты.
Наличие плотного металлического ядра у Меркурия, характеризуется высокой плотностью и сильным магнитным полем. Мантия и кора довольно тонкие, а значит, почти вся планета состоит из тяжелых элементов. По современным подсчетам, плотность в центре ядра планеты, достигает почти 10г/см3 , а радиус ядра составляет 75% радиуса планеты и равен 1800 км. Довольно сомнительно, что такое огромное и тяжелое железосодержащее ядро было у планеты с самого начала. Ученые полагают, что при сильном столкновении, с другим небесным телом, во время формирования солнечной системы, значительная часть мантии откололась.
Орбита Меркурия
Орбита Меркурия имеет форму эксцентрика и располагается приблизительно на расстоянии 58 000 000 км от Солнца. При движении по орбите, расстояние меняется до 24 000 000 км. Скорость вращения зависит от положения планеты к Солнцу. В афелии – наиболее удаленной от Солнца точки орбиты планеты или другого небесного тела –Меркурий движется со скоростью около 38 км/с, а перигелии – самой близкой к Солнцу точки орбиты – его скорость составляет 56 км/с. Таким образом, средняя скорость движения Меркурия составляет около 48 км/с. Так как и Луна и Меркурий, располагаются между Землей и Солнцем их фазы имеют много общих черт. В ближайшей точке к Земле он имеет форму тонкой фазы полумесяца. Но из-за очень близкого положения к Солнцу, полную его фазу увидеть очень проблематично.
День и ночь на Меркурии
Одно из полушарий Меркурия, в течение длительного срока обращено к Солнцу, из-за его медленного вращения. Поэтому смена дня и ночи там происходит значительно реже, чем на других планетах солнечной системы, да и вообще, практически не заметна. День и ночь на Меркурии равны году планеты, потому что продолжаются целых 88 суток! Так же, на Меркурии характерны значительные перепады температур: днем температура поднимается до +430 °С, а ночью, опускается до – 180 °С. Ось Меркурия практически перпендикулярна к плоскости орбиты, и составляет всего 7° , поэтому смены времен года здесь нет. Зато, рядом с полюсами, наблюдаются места, куда ни когда не проникает солнечный свет.
Характеристики Меркурия
Масса: 3,3*1023 кг (0,055 массы Земли)
Диаметр на экваторе: 4880 км
Наклон оси: 0,01°
Плотность: 5,43 г/см3
Средняя температура поверхности: –73 °С
Период обращения вокруг оси (сутки): 59 дней
Расстояние от Солнца (среднее): 0, 390 а. е. или 58 млн. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 88 дней
Скорость вращения по орбите: 48 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,0206
Наклон орбиты к эклиптике: i = 7°
Ускорение свободного падения: 3,7 м/c2
Спутники: нет
– планета Солнечной системы, орбита которой находится внутри орбиты Земли. То, что Меркурий находится вблизи Солнца – делает ее практически невидимой невооруженным глазом. Фактически Меркурий можно наблюдать возле Солнца 2 часа после заката и 2 часа после восхода.
Меркурий обозначается символом ☿.
Несмотря на это, Меркурий был известен, по крайней мере, с шумерских времен, около 5000 лет назад. В классической Греции его называли Аполлоном, когда он появилась как утренняя звезда перед восходом Солнца и называли Гермесом, когда он появился, как вечерняя звезда сразу после заката.
До конца 20-го века, Меркурий был одной из наименее изученных планет, и даже сейчас можно говорить о недостаточной информации об этой планете.
Так, например, длина его суток, то есть период полного оборота вокруг своей оси не был определен до 1960 года.
Наиболее сопоставим Меркурий по размерам и форме рельефа с Луной, но
Меркурий гораздо плотнее, с металлическим ядром, которое занимает около 61% от его объема (по сравнению с 4% у Луны и 16% процентами у Земли).
Поверхность Меркурия отличается от лунного ландшафта отсутствием массивных темных лавовых потоков.
Близость Меркурия к Солнцу не позволяет проводить полноценные изучения, непосредственно с Земли. Для более углубленного изучения планеты США запустили космический аппарат, которому дали название Посланник ("Мессенджер” – как указывалось в средствах массовой информации).
Посланник был запущен в 2004 году, пролетел мимо планеты в 2008, в 2009 году, вышел на орбиту Меркурияв 2011 году.
Близости Меркурия к Солнцу, используется для изучения теории о том, как гравитация влияет на пространство и время.
Основные характеристики Меркурия
Меркурий является самой близкой к Солнцу планетой Солнечной системы.
Среднее орбитальное расстояние 58 млн. км, он имеет самую короткую продолжительность года (период обращения 88 дней) и получает наиболее интенсивное солнечное излучение по сравнению со всеми планетами.
Меркурий является самой маленькой планетой Солнечной системы, его радиус составляет 2440 км, он меньше, чемсамый большой спутник Юпитера - Ганимед, или самый большой спутник Сатурна - Титан.
Меркурий необычайно плотная планета, его средняя плотность составляет примерно такую как у Земли, но он имеет меньшую массу и поэтому менее сжат под действием собственной гравитации, с поправкой на самосжатие, плотность Меркурия - самая высокая по сравнению с любой из планет Солнечной системы.
Почти две трети массы Меркурия содержится в железном ядре, который простирается от центра планеты с радиусом около 2100, или около 85% его объема. Скалистая внешняя оболочка планеты - ее кора и слой мантии имеют толщину (глубину) всего лишь 300 км.
Проблемы изучения планеты Меркурий
Меркурий с Земли никогда не наблюдается более чем 28° в угловом расстоянии от Солнца.
Синодический период Меркурия равен 116 дням. Близость при видимом наблюдении к горизонту означает, что Меркурий всегда виден через более турбулентные потоки атмосферы Земли, которые размывают видимое изображение.
Даже за пределами атмосферы, на орбитальных обсерваториях, таких как космический телескоп, Хаббл для наблюдения за Меркурием необходимы специальные настройки и высокочувствительные датчики.
Поскольку орбита Меркурия находится в пределах орбиты Земли, он время от времени проходит непосредственно между Землей и Солнцем. Это событие, когда планета может наблюдаться т как маленькая черная точка, котораяпересекает яркий солнечный диск, называется транзитным затмением, это происходит около десятка раз в столетие.
Меркурий также создает трудности для изучения космическим зондам. Планета находится глубоко в гравитационном поле Солнца, очень большая энергия необходима для формирования траектории космического корабля, что бы выйти на орбиту Меркурия с Земли.
Первый космический корабль, который приблизился к Меркурию, был - Mariner 10, он сделал три коротких пролета возле планеты в 1974-75 гг. Но он находился на орбите Солнца, а не Меркурия.
При разработке последующих миссий к Меркурию космических аппаратов Messenger в 2004 году, инженерампришлось рассчитывать сложные маршруты, используя гравитацию от повторных облетов Венеры и Меркурия в течение нескольких лет. Дело еще и в том, что тепловое излучение идет не только от Солнца, но и от самого Меркурия, таким образом, при разработке космических аппаратов для изучения Меркурия приходится разрабатывать систему защиты от теплового излучения.
Меркурий и тесты теории относительности.
Меркурий позволил провести и еще раз доказать состоятельность теории относительности Эйнштейна. Суть в чем, что масса должна влиять на пространство и скорость. Эксперимент состоял в следующем. Когда расположение Земли, Меркурия и Солнца становится таким, что между Меркурием и Землей находится Солнце, но не на прямой линии, а несколько сбоку. С Земли на Меркурий посылают электромагнитный сигнал, он отражается от Меркурия и приходит на Землю обратно.Зная расстояние до Меркурия в данный момент времени и скорость распространения сигнала, ученые пришли к выводу, что сигнал до Меркурия шел в искривленном пространстве. На искривление этого пространства влияла огромная масса Солнца, то есть сигнал шел не по условной прямой, а немного отклонился к Солнцу.Таким образом, это было второе важное подтверждение теории относительности.
Данные от космических аппаратов Mariner 10, Messenger.
Mariner 10 трижды пролетел вблизиМеркурия, но Mariner 10 находился на орбите Солнца? А не Меркурия и его орбита частично совпадала с орбитой самого Меркурия, в связи с этим не удалось изучить 100% поверхности планеты, снимки были сделаны на площади около 45% всей поверхности планеты. У Меркурия было обнаружено магнитное поле, причем ученые не ожидали, что такая маленькая планета и так медленно вращающаяся будет иметь столь мощное магнитное поле. Спектральное изучение показало, что у Меркурия есть очень разряженная атмосфера.
Первые существенные телескопические исследования Меркурия после миссии Mariner 10 привели к открытию в его атмосфере натрия, это произошло в середине 1980-ых годов. Кроме того, изучения с более совершенных наземных радаров привело к созданию карт полушария, невидимого Mariner 10 и, в частности к открытию конденсированного материала в кратерах возле полюсов, возможно льда.
В 2008 исследования Messenger-а , позволило получить фотографии более 1/3 поверхности планеты.Исследование прошло в пределах 200 км от поверхности планеты и позволило рассмотреть много ранее неизвестных геологических особенностей. В 2011 Messenger вышел на орбиту Меркурия и начал исследования.
Атмосфера меркурия
Планета очень мала и раскалена температурой, так что у Меркурия практически нет возможности сохранить свою атмосферу, даже если она и когда то существовала. Надо отметить, что давление на поверхности Меркурия составляет менее одной триллионной, давления на поверхности Земли.
Тем не менее, следы атмосферных компонентов, которые были обнаружены, предоставили к разгадке планетарных процессов.
Маринер-10 обнаружил небольшое количество атомов гелия и еще меньшее количество атомарного водорода вблизи поверхности Меркурия. Эти атомы в основном образуются от солнечного ветра, - потока заряженных частиц от Солнца, но эти вещества постоянно образуются и постоянно уходят опять во внешние просторы Солнечной Системы. Возможно, задержка вещества происходит не дольше нескольких часов.
Маринер-10также обнаружен атомный кислород, который, наряду с натрием, калием и кальцием, обнаруженными впоследствии телескопическими наблюдениями, вероятно, образуются от поверхности почвы Меркурия или от воздействия метеоритов, и выбрасывается в атмосферу либо путем воздействия или бомбардировкой частиц солнечного ветра.
Атмосферные газы, как правило, накапливаются на ночной стороне Меркурия и рассеиваются пот действием Солнца - утром.
Многие атомы ионизируются солнечным ветром и магнитосферой Меркурия. В отличие от Mariner 10, космический аппарат Messenger имеет инструменты, которыми можно обнаруживать ионы. Во время первого пролета Messenger в 2008 году, были обнаружены ионы кислорода, натрия, магния, калия, кальция и серы. Кроме того, у Меркурия наблюдается своеобразный хвост, который обнаруживается при просмотре линий излучения натрия.
Идея о том, что планета, ближайшая к Солнцу может иметь значительные запасы водяного льда, первоначально казалась странным.
Тем не менее, Меркурий должен был накопить запасы воды за всю его историю, например, от воздействия комет. Водяной лед на раскаленной поверхности Меркурия сразу же превратится в пар, а отдельные молекулы воды будут двигаться в случайных направлениях, по баллистической траектории.
Расчеты показывают, что возможно, 1 из 10 молекул воды, в конце концов, могут сконцентрироваться на полярных областях планеты.
Поскольку ось вращения Меркурия, по существу перпендикулярно к плоскости ее орбиты, солнечный свет на полюсах попадает почти горизонтально.
В таких условиях полюса планеты постоянно находятся в тени и обеспечивают холодные ловушки, в которые могут попадать молекулы воды за миллионы или миллиарды лет. Постепенно полярный лед будет расти. Но отраженные лучи Солнца, от краев кратеров будут останавливать его рост, и он будет покрываться пылью, и обломками от метеоритной бомбардировки, скажем так – мусором.
Радиолокационные данные позволяют предположить, что отражающий слой действительно покрыт слоем в 0,5 метра такого мусора.
Нельзя со 100% уверенностью утверждать, что шапки Меркурия покрыты льдом или хоть частично содержал лед.
Это может быть и атомарная сера, - весьма распространенное вещество в космосе.
Исследования Меркурия продолжаются и со временем откроются новые тайны этой планеты.
Характеристики Меркурия:
Масса: 03302x10 24 кг
Объем: 6.083x10 10 км 3
Радиус: 2439.7 км
Средняя плотность: 5427 кг/м 3
Гравитация (ed ): 3.7 м/сек
Ускорение свободного падения: 3.7 м/сек
Вторая космическая скорость: 4.3 км/сек
Солнечная энергия: 9126.6 W /м 2
Расстояние от Солнца:57.91x 10 6 км
Синодический период: 115.88 дней
Максимальная орбитальная скорость: 58.98 км/сек
Минимальная орбитальная скорость: 38.86 км/сек
Наклон орбиты: 7 o
Период вращения вокруг своей оси: 1407,6 часов
Продолжительность светового дня:4226,6 часов
Наклон оси к плоскости эклиптики:0.01 о
Минимальное расстояние до Земли: 77.3 x 10 6 км
Максимальное расстояние до Земли: 221.9x 10 6 км
Средняя температура на освещенной стороне: +167 С
Средняя температура на теневой стороне:-187 С
Размеры Меркурия по сравнению с Землей:
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 является первой планетой Солнечной системы. По отношению к светилу он расположен ближе других планет земной группы и уж тем более газовых гигантов. У этого космического тела много своих индивидуальных особенностей, которые в основном касаются его орбиты. Вокруг Солнца оно делает полный оборот за 87,969 земных суток, а вокруг собственной оси обращается за 58,646 земных суток.
А теперь самое интересное. Умножьте 87,969 на 2, а затем 58,646 на 3. Вы получите одну и ту же величину, которая немного различается лишь на тысячные доли. То есть Меркурий за 2 оборота вокруг Солнца делает 3 оборота вокруг собственной оси. Это уникальное явление в Солнечной системе. Называется оно орбитальным резонансом , а его соотношение в данном случае соответствует 3:2.
Орбитальный резонанс напрямую зависит от приливных сил Солнца. И так получилось, что за один меркурианский год первая планета поворачивается на полтора оборота. То есть если в перигелии (ближайшая точка орбиты по отношению к Солнцу) какая-то местность на поверхности Меркурия обращена к Солнцу, то при следующем прохождении перигелия эта местность окажется на противоположной стороне планеты. А ещё через год Солнце опять окажется над этой местностью. В результате этого солнечные сутки на планете соответствуют 176 земным суткам.
Но мы отвлеклись и совсем забыли, что наш главный вопрос – это расстояние от Земли до Меркурия . Тут надо сразу сказать, что первая планета значительно уступает по размерам нашей родной голубой планете. Её масса в 18 раз меньше земной, а объём меньше соответственно в 17,8 раз. То есть мы можем ласково называть Меркурий малышом. И этот малыш мчится вокруг Солнца по вытянутой орбите, эксцентриситет которой равен 0,205636.
В афелии его расстояние до Солнца составляет 69,817 млн. км, а в перигелии равно 46 млн. км. Разброс более чем в 20 млн. км, на что и указывает довольно высокий эксцентриситет. По отношению к Земле тоже не всё гладко, а причина опять же заключается в высоком орбитальном эксцентриситете планеты.
Меркурий приближается на минимальное расстояние к Земле каждые 116 земных дней. Но это в среднем. Данный интервал колеблется в пределах от 105 до 129 земных дней из-за эксцентриситета. В настоящее время минимальное расстояние от Земли до Меркурия составляет 82,2 млн. км . Но надо заметить, что оно медленно снижается. В 2679 году его величина составит 82,1 млн. км, а в 4487 году она станет равна 82 млн. км.
Дальнейшие расчёты показывают, что через 27 тыс. лет расстояние станет равно 80 млн. км. И после этого должно начаться отдаление малыша от голубой планеты. Вот такие сюрпризы принесёт нам в будущем орбита первой планеты Солнечной системы. Что же касается максимального расстояние от Земли до Меркурия, то оно равно 217 млн. км .
Первая планета солнечной системы подвержена такому астрономическому эффекту, как прохождению по диску Солнца при наблюдении с Земли. Впервые подобное телескопическое наблюдение было осуществлено в 1631 году французский астроном Пьером Гассенди.
Данное событие редкое, но ещё реже Меркурий проходит по диску Солнца одновременно с Венерой. Одни раз такое затенение Венерой Меркурия лицезрел 28 мая 1737 года английский астроном Джон Бевис. Это единственный случай за всю историю мировой астрономии. Следующий произойдёт лишь 3 декабря 2133 года.
Владислав Иванов
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.
