Меркурій - найближча до сонцю планета Сонячної системи, що обертається навколо сонця за 88 земних діб. Тривалість одних зоряної доби на Меркурії складає 58,65 земних, а сонячних - 176 земних. Планета названа древніми римлянами в честь бога торгівлі швидконогого Меркурія, оскільки вона рухається по небу швидше за інших планет.
Меркурій відноситься до внутрішніх планет, так як його орбіта лежить усередині орбіти землі . Після позбавлення Плутона в 2006 році статусу планети, Меркурію перейшло звання найменшої планети сонячної системи . Видима зоряна величина Меркурія коливається від -1,9 до 5,5, але його нелегко помітити через невеликого кутового відстані від сонця (Максимум 28,3 °). Про планеті поки відомо порівняно небагато. Тільки в 2009 році вчені склали першу повну карту Меркурія, використовуючи знімки апаратів «Маринер-10» і «Мессенджер». Наявність будь-яких природних супутників у планети не виявлено.
Меркурій - найменша планета земної групи. Його радіус становить всього 2439,7 ± 1,0 км, що менше радіуса супутника Юпітера Ганімеда і супутника Сатурна Титана. Маса планети дорівнює 3,3 · 1023 кг. Середня щільність Меркурія досить велика - 5,43 г / см3, що лише незначно менше щільності Землі. З огляду на, що Земля більше за розмірами, значення щільності Меркурія вказує на підвищений вміст в його надрах металів. Прискорення вільного падіння на Меркурії одно 3,70 м / с2. Друга космічна швидкість - 4,25 км / с. Незважаючи на менший радіус, Меркурій все ж перевершує за масою такі супутники планет-гігантів, як Ганімед і Титан.
Планети земної групи
Астрономічний символ Меркурія являє собою стилізоване зображення крилатого шолома бога Меркурія з його кадуцеєм.
рух планети
Меркурій рухається навколо сонця по досить сильно витягнутій еліптичній орбіті (ексцентриситет 0,205) на середній відстані 57,91 млн км (0,387 а. е.). У перигелії Меркурій перебуває в 45,9 млн км від сонця (0,3 а. Е.), В афелії - в 69,7 млн км (0,46 а. Е.) У перигелії Меркурій більш ніж в півтора рази ближче до сонцю , Ніж в афелії. Нахил орбіти до площини екліптики дорівнює 7 °. На один оберт навколо Землі Меркурій витрачає 87,97 земної доби. Середня швидкість руху планети по орбіті 48 км / с. Відстань від Меркурія до землі змінюється в межах від 82 до 217 млн км.
рух Меркурія
Протягом довгого часу вважалося, що Меркурій постійно звернений до Сонця однією і тією ж стороною, і один оборот навколо осі займає у нього ті ж 87,97 земної доби. Спостереження деталей на поверхні Меркурія не суперечили цьому. Дане оману було пов'язано з тим, що найбільш сприятливі умови для спостереження Меркурія повторюються через період, приблизно рівний шестикратному періоду обертання Меркурія (352 діб), тому в різний час спостерігався приблизно один і той же ділянку поверхні планети. Істина розкрилася тільки в середині 1960-х років, коли була проведена радіолокація Меркурія.
Виявилося, що меркуріанські зоряні добу рівні 58,65 земної доби, тобто 2/3 меркуріанський року. Така сумірність періодів обертання навколо осі і обертання Меркурія навколо сонця є унікальним для сонячної системи явищем. Воно, імовірно, пояснюється тим, що приливної вплив сонця відбирало момент кількості руху і гальмувало обертання, яке було спочатку більш швидким, до тих пір, поки обидва періоду не виявилися пов'язані цілочисельним ставленням. В результаті за один меркуріанський рік Меркурій встигає повернутися навколо своєї осі на півтора обороту. Тобто якщо в момент проходження Меркурієм перигелію певна точка його поверхні звернена точно до сонцю , То при наступному проходженні перигелію до сонцю буде звернена в точності протилежна точка поверхні, а ще через один меркуріанський рік сонце знову повернеться в зеніт над першою точкою. В результаті сонячна доба на Меркурії триває два меркуріанський року або троє меркуріанський зоряної доби.
В результаті такого руху планети на ній можна виділити «гарячі довготи» - два протилежних меридіана, які по черзі звернені до Сонця під час проходження Меркурієм перигелію, і на яких через це буває особливо гаряче навіть по меркуріанським мірками.
На Меркурії не існує таких пір року, як на Землі. Це відбувається через те, що вісь обертання планети знаходиться під прямим кутом до площини орбіти. Як наслідок, поряд з полюсами є області, до яких сонячні промені не доходять ніколи. Обстеження, проведене радіотелескопом «Аресібо», дозволяє припустити, що в цій студеної і темної зоні є льодовики. Льодовиковий шар може досягати 2 м і покритий шаром пилу.
обсерваторія Аресібо
Комбінація рухів планети породжує ще одне унікальне явище. Швидкість обертання планети навколо осі - величина практично постійна, в той час як швидкість орбітального руху постійно змінюється. На ділянці орбіти поблизу перигелію протягом приблизно 8 діб кутова швидкість орбітального руху перевищує кутову швидкість обертового руху. В результаті Сонце на небі Меркурія зупиняється і починає рухатися в зворотному напрямку - із заходу на схід. Цей ефект іноді називають ефектом Ісуса Навина, на ім'я головного героя Книги Ісуса Навина з Біблії, який зупинив рух Сонця. Для спостерігача на довготах, віддалених на 90 ° від «гарячих довгот», Сонце при цьому сходить (або заходить) двічі.
Цікаво також, що, хоча найближчими по розташуванню орбіт до Землі є Марс і Венера, Меркурій частіше інших є найближчою до Землі планетою (оскільки інші віддаляються в більшій мірі, не будучи настільки «прив'язаними» до Сонця).
поверхня Меркурія
За своїми фізичними характеристиками Меркурій нагадує Місяць. У планети немає природних супутників, але є дуже розріджена атмосфера. Планета має велике залізним ядром, що є джерелом магнітного поля по своїй сукупності становлять 0,01 від земного. Ядро Меркурія складає 83% від усього обсягу планети. Температура на поверхні Меркурія коливається від 90 до 700 К (від -180 до +430 ° C). Сонячна сторона нагрівається набагато більше, ніж полярні області і зворотна сторона планети.
поверхня Меркурія
Поверхня Меркурія також багато в чому нагадує місячну - вона сильно кратерірованних. Щільність кратерів різна на різних ділянках. Передбачається, що більш густо всіяні кратерами ділянки є давнішими, а менш густо всіяні - більш молодими, що утворилися при затопленні лавою старої поверхні. У той же час великі кратери зустрічаються на Меркурії рідше, ніж на Місяці. Найбільший кратер на Меркурії названий на честь великого голландського живописця Рембрандта, його діаметр становить 716 км. Однак подібність неповне - на Меркурії видно освіти, які на Місяці не зустрічаються. Важливим відмінністю гористих ландшафтів Меркурія і Місяця є присутність на Меркурії численних зубчастих укосів, що тягнуться на сотні кілометрів, - ескарпів. Вивчення їх структури показало, що вони утворилися при стисненні, що супроводжував охолодження планети, в результаті якого площа поверхні Меркурія зменшилася на 1%. Наявність на поверхні Меркурія добре збережених великих кратерів говорить про те, що протягом останніх 3-4 млрд років там не відбувалося в широких масштабах рух ділянок кори, а також була відсутня ерозія поверхні, останнім майже повністю виключає можливість існування в історії Меркурія скільки-небудь істотної атмосфери.
В ході досліджень, проведених зондом «Мессенджер», було сфотографовано понад 80% поверхні Меркурія і виявлено, що вона однорідна. Цим Меркурій не схожий на Місяцем або Марсом, у яких одна півкуля різко відрізняється від іншого.
Міжпланетна станція Мессенджер
Перші дані дослідження елементного складу поверхні за допомогою рентгенофлуоресцентного спектрометра апарату «Мессенджер» показали, що вона бідна алюмінієм і кальцієм в порівнянні з плагіоклазових польовим шпатом, характерним для материкових областей Місяця. У той же час поверхню Меркурія порівняно бідна титаном і залізом і багата на магній, займаючи проміжне положення між типовими базальтами і ультраосновнимі гірськими породами типу земних коматіітов. Виявлено також порівняльне достаток сірки, що передбачає відновні умови формування планети.
Геологія і внутрішню будову
1. Кора, товщина - 100-300 км.
2. Мантія, товщина - 600 км.
3. Ядро, радіус - 1800 км.
До недавнього часу передбачалося, що в надрах Меркурія знаходиться металеве ядро радіусом 1800-1900 км, що містить 60% маси планети, так як КА «Марінер-10» виявив слабке магнітне поле, і вважалося, що планета з таким малим розміром не може мати рідкого ядра. Але в 2007 році група Жана-Люка Марго підвела підсумки п'ятирічних радарних спостережень за Меркурієм, в ході яких були помічені варіації обертання планети, занадто великі для моделі з твердим ядром. Тому на сьогоднішній день можна з високою часткою впевненості говорити, що ядро планети саме рідке.
Міжпланетна станція Маринер-10
Процентний вміст заліза в ядрі Меркурія вище, ніж у будь-який іншої планети Сонячної системи. Було запропоновано кілька теорій для пояснення цього факту. Згідно найбільш широко підтримуваної в науковому співтоваристві теорії, Меркурій спочатку мав таке ж співвідношення металу і силікатів, як в звичайному метеориті, маючи масу в 2,25 рази більше, ніж зараз.
Однак на початку історії Сонячної системи в Меркурій вдарилося планетоподобні тіло, що має в 6 разів меншу масу і кілька сот кілометрів в діаметрі. В результаті удару від планети відокремилася велика частина початкової кори і мантії, через що відносна частка ядра в складі планети збільшилася. Подібний процес, відомий як теорія гігантського зіткнення, був запропонований і для пояснення формування Місяця.
Однак перші дані дослідження елементного складу поверхні Меркурія за допомогою гамма-спектрометра АМС «Мессенджер» не підтверджують цю теорію: достаток радіоактивного ізотопу калій-40 помірно летючого хімічного елемента калію в порівнянні з радіоактивними ізотопами торій-232 і уран-238 більш тугоплавких елементів урану і торію не стикується з високими температурами, неминучими при зіткненні. Тому передбачається, що елементний склад Меркурія відповідає первинному елементного складу матеріалу, з якого він сформувався, близькому до енстатітових хондритів і безводних кометним часткам, хоча вміст заліза в досліджених до теперішнього часу енстатітових хондрітах недостатньо для пояснення високої середньої щільності Меркурія.
Ядро оточене силікатної мантією товщиною 500-600 км. Згідно з даними від «Маринер-10» і спостереженнями з Землі товщина кори планети становить від 100 до 300 км.
Магнітне поле Меркурія
Меркурій володіє магнітним полем, напруженість якого в 100 разів менше земного. Магнітне поле Меркурія має дипольні структуру і найвищою мірою симетрично, а його вісь всього на 10 градусів відхиляється від осі обертання планети, що накладає істотне обмеження на коло теорій, що пояснюють його походження. Магнітне поле Меркурія, можливо, утворюється в результаті ефекту динамо, тобто так само, як і на Землі. Цей ефект є результатом циркуляції рідкого ядра планети. Через вираженого ексцентриситету планети виникає надзвичайно сильний приливної ефект. Він підтримує ядро в рідкому стані, що необхідно для прояву ефекту динамо.
Магнітне поле Меркурія
Магнітне поле Меркурія досить сильне, щоб змінювати напрямок руху сонячного вітру навколо планети, створюючи магнітосферу. Магнітосфера планети, хоча і настільки мала, що може поміститися усередині Землі, досить потужна, щоб зловити плазму сонячного вітру. Результати спостережень, отримані «Маринер-10», виявили низькоенергетичну плазму в магнітосфері на нічному боці планети. У хвості магнітосфери були виявлені вибухи активних частинок, що вказує на динамічні якості магнітосфери планети.
Під час другого прольоту планети 6 жовтня 2008 року «Мессенджер» виявив, що магнітне поле Меркурія може мати значну кількість вікон. Космічний апарат зіткнувся з явищем магнітних вихорів - сплетених вузлів магнітного поля, що з'єднують корабель з магнітним полем планети. Вихор досягав 800 км в поперечнику, що становить третину радіуса планети. Дана вихрова форма магнітного поля створюється сонячним вітром.
Так як сонячний вітер обтікає магнітне поле планети, воно пов'язується і проноситься з ним, завиваючись в віхреподобние структури. Ці вихори магнітного потоку формують вікна в планетарному магнітному щиті, через які сонячний вітер проникає і досягає поверхні Меркурія. Процес зв'язку планетного і міжпланетного магнітних полів, названий магнітним перез'єднання, - звичайне явище в космосі. Воно виникає і у Землі, коли вона генерує магнітні вихори. Однак, за спостереженнями «Мессенджера», частота перез'єднання магнітного поля Меркурія в 10 разів вище.
Умови на Меркурії
Близькість до Сонця і досить повільне обертання планети, а також вкрай слабка атмосфера призводять до того, що на Меркурії спостерігаються різкі перепади температур в Сонячній системі. Цьому сприяє також пухка поверхню Меркурія, яка погано проводить тепло (а при повністю відсутньою або вкрай слабкою атмосфері тепло може передаватися вглиб тільки за рахунок теплопровідності). Поверхня планети швидко нагрівається і остигає, але вже на глибині в 1 м добові коливання перестають відчуватися, а температура стає стабільною, рівною приблизно +75 ° C.
Меркурій
Середня температура його денної поверхні дорівнює 623 К (349,9 ° C), нічний - всього 103 К (-170,2 ° C). Мінімальна температура на Меркурії дорівнює 90 К (-183,2 ° C), а максимум, що досягається опівдні на «гарячих довготах» при знаходженні планети поблизу перигелію, - 700 К (426,9 ° C).
Незважаючи на такі умови, останнім часом з'явилися припущення про те, що на поверхні Меркурія може існувати лід. Радарні дослідження приполярних областей планети показали наявність там ділянок деполяризації від 50 до 150 км, найбільш вірогідним кандидатом відбиває радіохвилі речовини може бути звичайний водяний лід. Поступаючи на поверхню Меркурія при ударах про неї комет, вода випаровується і подорожує по планеті, поки не замерзне в полярних областях на дні глибоких кратерів, куди ніколи не заглядає Сонце, і де лід може зберігатися практично необмежено довго.
При прольоті космічного апарату «Марінер-10» повз Меркурія було встановлено наявність у планети гранично розрідженої атмосфери, тиск якої в 5 · 1011 разів менше тиску земної атмосфери. В таких умовах атоми частіше стикаються з поверхнею планети, ніж один з одним. Атмосферу складають атоми, захоплені з сонячного вітру або вибиті сонячним вітром з поверхні, - гелій, натрій, кисень, калій, аргон, водень. Середній час життя окремого атома в атмосфері - близько 200 діб.
Концентрація натрію в атмосфері Меркурія
Водень і гелій, ймовірно, надходять на планету з сонячним вітром, диффундируя в її магнітосферу, і потім йдуть назад в космос. Радіоактивний розпад елементів в корі Меркурія є іншим джерелом гелію, натрію і калію. Присутні водяні пари, що виділяються в результаті ряду процесів, таких як удари комет об поверхню планети, освіта води з водню сонячного вітру і кисню каменів, сублімація з льоду, який знаходиться в постійно затінених полярних кратерах. Знаходження значного числа родинних воді іонів, таких як O +, OH- і H2O +, стало несподіванкою.
Так як значне число цих іонів було знайдено в навколишньому Меркурій космосі, вчені припустили, що вони утворилися з молекул води, зруйнованих на поверхні або в екзосфері планети сонячним вітром.
5 лютого 2008 групою астрономів з Бостонського університету під керівництвом Джеффрі Бомгарднера було оголошено про відкриття кометоподібний хвоста у планети Меркурій довжиною понад 2,5 млн км. Виявили його при спостереженнях з наземних обсерваторій в лінії натрію. До цього було відомо про хвості довжиною не більше 40 тис. Км. Перше зображення даною групою було отримано в червні 2006 року на 3,7-метровому телескопі Військово-повітряних сил США на горі Халеакала (Гаваї), а потім використовували ще три менших інструменту: один на Халеакала і два на обсерваторії Макдональд (штат Техас). Телескоп з 4-дюймової апертурою (100 мм) використовувався для створення зображення з великим полем зору. Зображення довгого хвоста Меркурія було отримано в травні 2007 року Джоді Вілсоном (старший науковий співробітник) і Карлом Шмідтом (аспірант). Видима довжина хвоста для спостерігача із Землі становить близько 3 °.
хвіст Меркурія
Нові дані про хвості Меркурія з'явилися після другого і третього прольоту АМС «Мессенджер» на початку листопада 2009 року. На основі цих даних співробітники НАСА змогли запропонувати модель даного явища /
