Планета расположенная рядом с меркурием. Характеристика планеты Меркурий: описание, строение, фото. Краткая характеристика структуры и состав планеты
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.
Характеристики планеты:
- Расстояние от Солнца: 57,9 млн км
- Диаметр планеты: 4878 км
- Сутки на планете: 58 сут. 16 ч. *
- Год на планете: 88 суток *
- t° на поверхности: от -180°C до +430°C
- Атмосфера: почти не присутствует
- Спутники: не имеет
* период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)
Меркурий — это восьмая по величине планета, самая близкая к Солнцу, среднее расстояние до которого составляет 0.387 АЕ (астрономических единиц) или 57.910.000 километров. Масса планеты составляет 3.30e23 кг, а диаметр — 4,880 км (меньше только у Плутона).
Презентация: планета Меркурий
Внутреннее строение
В центре планеты расположено металлическое ядро, наподобие земного, разница только в размерах. Если земное ядро занимает только 17% объема планеты, то у Меркурия — 42% объема.
Вокруг ядра находится слой мантии — 500-700 километров силикатной породы. Следующий слой — это кора, которая имеет толщину примерно в 100-300 километров. Верхний слой планеты имеет много повреждений, большинство ученых придерживаются теории, что они возникли вследствие медленного охлаждения Меркурия.
Атмосфера и поверхность
Атмосфера Меркурия очень разряжена и практически приравнивается к вакууму. Состав:
- водород (70 атомов на 1 см³);
- гелий (4 500 атомов на 1 см³).
Из-за практически нулевой атмосферы и близости к Солнцу, температура на поверхности планеты колеблется в пределах -180….+440 °C. Поверхность напоминает лунную — множество кратеров (от столкновения с астероидами), и горы высотой до 4 км (лунные могут быть в полтора раза выше).
В отличие от спутника Земли, на обратной стороне Меркурия расположены вздутия, которые образовались под действием солнечных приливов. Также имеются высокие уступы, чья протяженность может достигать нескольких сотен километров.
Название планете дали древние римляне, которые почитали бога Меркурия как покровителя воров, путешественников и торговцев. Однако считается, что первую от Солнца планету знали еще 3000 лет до н.э. (со времен Самаритян).
В Древней Греции её называли сразу двумя именами — Аполлоном (бог солнечного света, покровитель искусств и науки) утром и Гермесом (шустрый посланник богов) вечером. Причем греки не знали, что видят одну и ту же планету.
Долгое время астрономы не могли разобраться в движении Меркурия по небу, а всё из-за аномальной прецессии его орбиты. Механика Ньютона никак не подходила для объяснения слишком вытянутой орбиты: перигелий = 46 млн км от Солнца, афелий = 70 млн км. Ученые XIX века даже считали, что близко к Меркурию перемещается какая-то другая планета (иногда называемая Вулканом), которая и влияет на его орбиту. Корректно предсказывать движение планеты стало возможным только после открытия Эйнштейном его Общей Теории Относительности.
Изучение планеты
Изучение Меркурия очень осложнено из-за его близкого расположения к Солнцу, с американского телескопа Хаббл невозможно получить качественные снимки.
К планете приближалась только одна межпланетная станция — Mariner 10, которая совершила три облета в 1974-1975 годах. Получилось сделать картографию только 45% процентов планеты.
Также проводились радиолокационные наблюдения, но эти данные скорее относятся к теории, нежели к железным фактам. Так, подобное исследование показало присутствие замороженной воды на северном полюсе Меркурия (Mariner эту область не картографировал).
0,147 Земных
0,056 Земных
0,055 Земных
0,984 Земных
0,38
281.01°
0,106 (геом. альбедо)
24,9 % натрий
9,5 %, А. кислород
7,0 % аргон
5,9 % гелий
5,6 %, М. кислород
5,2 % азот
3,6 % углекислый газ
3,4 % вода
3,2 % водород
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
Поверхность Меркурия, кратко говоря, напоминает Луну. Обширные равнины и множество кратеров говорят о том, что геологическая активность на планете прекратилась миллиарды лет назад.
Характер поверхности
Поверхность Меркурия (фото приведено далее в статье), снятая зондами «Маринер-10» и «Мессенджер», внешне была похожа на лунную. Планета в значительной мере усеяна кратерами разных размеров. Мельчайшие из видимых на самых детальных фотографиях «Маринера» измеряются несколькими сотнями метров в диаметре. Пространство между крупными кратерами относительно плоское и представляет собой равнины. Оно похоже на поверхность Луны, но занимает намного больше места. Подобные области окружают наиболее заметную ударную структуру Меркурия, образованную в результате столкновения, - бассейн равнины Жары (Caloris Planitia). При встрече с «Маринером-10» была освещена только ее половина, а полностью она была открыта «Мессенджером» во время его первого пролета мимо планеты в январе 2008 года.
Кратеры
Наиболее распространенными структурами рельефа планеты являются кратеры. Они в значительной мере покрывают поверхность (фото приведены далее) на первый взгляд похожа на Луну, но при более близком изучении у них выявляются интересные различия.
Гравитация на Меркурии более чем в два раза превышает лунную, отчасти из-за большой плотности его огромного ядра, состоящего из железа и серы. Большая сила тяжести стремится удержать вещество, выброшенное из кратера, вблизи места столкновения. По сравнению с Луной, оно падало на расстоянии, составляющем лишь 65% от лунного. Это может быть одним из факторов, которые способствовали возникновению на планете вторичных кратеров, образованных под воздействием выброшенного материала, в отличие от первичных, возникших непосредственно при столкновении с астероидом или кометой. Более высокая сила тяжести означает, что сложные формы и конструкции, характерные для крупных кратеров — центральные пики, крутые склоны и ровное основание, — на Меркурии наблюдаются у меньших кратеров (минимальный диаметр около 10 км), чем на Луне (около 19 км). Структуры меньше этих размеров имеют простые чашеподобные очертания. Кратеры Меркурия отличаются от марсианских, хотя эти две планеты имеют сопоставимую гравитацию. Свежие кратеры на первой, как правило, глубже, чем соразмерные образования на второй. Это может быть следствием низкого содержания летучих веществ в коре Меркурия или более высоких ударных скоростей (поскольку скорость объекта на солнечной орбите увеличивается при приближении к Солнцу).
Кратеры больше 100 км в диаметре начинают приближаться к овальной форме, характерной для подобных крупных образований. Эти структуры - полициклические бассейны - имеют размеры 300 км и более и являются результатом наиболее мощных столкновений. Несколько десятков их было обнаружено на сфотографированной части планеты. Изображения «Мессенджера» и лазерная альтиметрия внесли большой вклад в понимание этих остаточных шрамов от ранних астероидных бомбардировок Меркурия.
Равнина Жары
Эта ударная структура простирается на 1550 км. При первоначальном ее обнаружении «Маринером-10» считалось, что ее размеры значительно меньше. Внутреннее пространство объекта представляет собой гладкие равнины, укрытые складчатыми и изломанными концентрическими окружностями. Крупнейшие хребты простираются на несколько сотен километров в длину, около 3 км в ширину и менее 300 метров в высоту. Более 200 изломов, сопоставимых по размерам краями, исходят от центра равнины; многие из них являются впадинами, ограниченными бороздами (грабенами). Там, где грабены пересекаются с гребнями, они, как правило, проходят через них, что свидетельствует об их более позднем формировании.
Типы поверхности
Равнину Жары окружают два типа местности — ее кромка и рельеф, образованный выброшенной породой. Кромка представляет собой кольцо неправильных горных блоков, достигающих 3 км в высоту, которые являются самыми высокими горами, обнаруженными на планете, с относительно крутыми склонами в направлении к центру. Второе гораздо меньшее кольцо отстоит на 100-150 км от первого. За внешними склонами расположена зона линейных радиальных хребтов и долин, частично заполненных равнинами, некоторые из которых усеяны многочисленными буграми и холмами в несколько сотен метров. Происхождение образований, составляющих широкие кольца вокруг бассейна Жары, противоречиво. Некоторые равнины на Луне образовались в основном в результате взаимодействия выбросов с уже существующим рельефом поверхности, и это, возможно, также справедливо для Меркурия. Но результаты «Мессенджера» дают основание предположить, что значительную роль в их формировании сыграла вулканическая активность. Там не только мало кратеров, по сравнению с бассейном Жары, что указывает на затяжной период становления равнин, но они обладают другими чертами, более явно связанными с вулканизмом, чем можно было увидеть на изображениях, полученных «Маринером-10». Решающие доказательства вулканизма были получены с помощью снимков «Мессенджера», показывающих жерла вулканов, многие из которых расположены вдоль внешнего края равнины Жары.
Кратер Радитлади
Caloris является одной из самых молодых крупных полицикличных равнин, по крайней мере на исследованной часть Меркурия. Она, вероятно, образовалось тогда же, когда и последняя гигантская структура на Луне, - около 3,9 млрд лет назад. Изображения «Мессенджера» выявили еще один, гораздо меньший ударный кратер с видимым внутренним кольцом, который мог образоваться намного позже, названный бассейном Радитлади.
Странный антипод
На другой стороне планеты, в точности в 180° напротив равнины Жары, расположен участок странно искаженной местности. Ученые интерпретируют этот факт, говоря об их одновременном формировании путем фокусировки сейсмических волн от событий, которые затронули антиподальную поверхность Меркурия. Холмистая и испещренная линиями местность является обширной зоной возвышенностей, представляющих собой холмистые многоугольники шириной 5-10 км и высотой до 1,5 км. Существовавшие до этого кратеры были превращены в холмы и трещины сейсмическими процессами, в результате которых и сформировался данный рельеф. У некоторых из них дно было ровным, но затем его форма изменилась, что свидетельствует о более позднем их заполнении.
Равнины
Равнина - это относительно ровная или плавно волнистая поверхность Меркурия, Венеры, Земли и Марса, которая встречается повсеместно на этих планетах. Представляет собой «полотно», на котором развивался ландшафт. Равнины являются свидетельством процесса разрушения грубого рельефа и создания сглаженного пространства.
Существует как минимум три способа «шлифовки», благодаря которой, вероятно, выравнивалась поверхность Меркурия.
Один из способов - повышение температуры - снижает прочность коры и ее способность удерживать высокий рельеф. На протяжении миллионов лет горы «тонут», дно кратеров поднимется и поверхность Меркурия выравнивается.
Второй способ включает перемещение пород в сторону более низких участков местности под действием силы тяжести. С течением времени порода накапливается в низинах и заполняет более высокие уровни по мере увеличения ее объема. таким образом ведут себя потоки лавы из недр планеты.
Третий способ заключается в попадании фрагментов пород на поверхность Меркурия сверху, что в конечном итоге приводит к выравниванию грубого рельефа. Примером этого механизма могут служить выбросы породы при образовании кратеров и вулканический пепел.
Вулканическая активность
Некоторые доказательства, склоняющие к гипотезе о влиянии вулканической активности на формирование многих равнин, окружающих бассейн Жары, уже были приведены. Другие относительно молодые равнины на Меркурии, особенно заметные в регионах, освещенных под небольшим углом во время первого облета «Мессенджера», демонстрируют характерные особенности вулканизма. Например, несколько старых кратеров были заполнены до краев потоками лавы, подобно таким же образованиям на Луне и Марсе. Однако широко распространенные равнины на Меркурии оценить сложнее. Поскольку они старше, то очевидно, что вулканы и других вулканические образования могли подвергнуться эрозии или разрушиться иначе, затрудняя их объяснение. Понимание этих старых равнин имеет важное значение, поскольку они, вероятно, причастны к исчезновению большей части кратеров диаметром 10-30 км, по сравнению с Луной.
Эскарпы
Важнейшими формами рельефа Меркурия, которые позволяют получить представление о внутреннем строении планеты, являются сотни зубчатых уступов. Протяженность этих скал варьируется от десятков до более чем тысяч километров, а высота - от 100 м до 3 км. Если смотреть сверху, то края их кажутся округлыми или зубчатыми. Понятно, что это - результат трещинообразования, когда часть грунта поднялась и легла на прилегающую местность. На Земле такие структуры ограничены в объемах и возникают при местном горизонтальном сжатии в земной коре. Но вся исследованная поверхность Меркурия покрыта эскарпами, из чего следует, что кора планеты в прошлом уменьшилась. Из количества и геометрии эскарпов следует, что планета уменьшилась в диаметре на 3 км.
Кроме того, усадка, должно быть, продолжалась до сравнительно недавнего в геологической истории времени, так как некоторые эскарпы изменили форму хорошо сохранившихся (и, следовательно, относительно молодых) ударных кратеров. Замедление первоначально высокой скорости вращения планеты приливными силами произвело сжатие в экваториальных широтах Меркурия. Глобально распределенных эскарпы, однако, наводят на другое объяснение: позднее охлаждение мантии, возможно, в сочетании с затвердеванием части некогда полностью расплавленного ядра, привело к сжатию сердцевины и деформации холодной коры. Сокращение размеров Меркурия при охлаждении его мантии должно было привести к большему количеству продольных структур, чем можно увидеть, что говорит о незавершенности процесса сжатия.
Поверхность Меркурия: из чего состоит?
Ученые пытались выяснить состав планеты, исследуя солнечный свет, отраженный от разных ее участков. Одним из различий между Меркурием и Луной, помимо того, что первый немного темнее, является то, что спектр поверхностных яркостей его меньше. Например, моря спутника Земли — гладкие пространства, видимые невооруженным глазом как большие темные пятна — гораздо темнее, чем испещренные кратерами нагорья, а равнины Меркурия всего лишь немного темнее. Цветовые различия на планете менее выражены, хотя снимки «Мессенджера», сделанные с помощью набора цветных фильтров, показали небольшие очень красочные участки, связанные с жерлами вулканов. Эти особенности, а также относительно невыразительный видимый и ближний инфракрасный спектр отраженного солнечного света, предполагают, что поверхность Меркурия состоит из небогатых на железо и титан силикатных минералов более темного цвета, по сравнению с лунными морями. В частности, в породах планеты может быть низкое содержание окислов железа (FeO), и это приводит к предположению, что она была сформирована в гораздо более восстанавливающих условиях (т. е. при недостатке кислорода), чем другие представители земной группы.
Проблемы дистанционного исследования
Очень затруднено определение состава планеты путем дистанционного зондирования солнечного света и спектра теплового излучения, который отражает поверхность Меркурия. Планета сильно нагревается, что изменяет оптические свойства частиц минералов и осложняет прямую интерпретацию. Однако «Мессенджер» был оснащен несколькими инструментами, отсутствовавшими на борту «Маринера-10», измерявшими химический и минеральный состав напрямую. Этим приборам требовался длительный период наблюдения, пока корабль оставался вблизи Меркурия, поэтому конкретных результатов после трех первых кратких пролетов не было. Только во время орбитальной миссии «Мессенджера» появилось достаточно новой информации о составе поверхности планеты.
Первое место в списке планет нашей солнечной системы занимает Меркурий. Несмотря на достаточно скромные размеры, этой планете выпала почетная роль: находиться ближе всех к нашей звезде, быть приближенным космическим телом нашего светила. Однако такое месторасположения нельзя назвать очень удачным. Меркурий является самой близкой к Солнцу планетой и вынужден терпеть всю силу горячей любви и теплоты нашей звезды.
Астрофизические характеристики и особенности планеты
Меркурий является самой маленькой планетой солнечной системы, относящейся вместе с Венерой, Землей и Марсом к планетам земной группы. Средний радиус планеты составляет всего 2439 км, а диаметр этой планеты в районе экватора составляет 4879 км. Следует отметить, что размер делает планету не только самой маленькой среди других планет солнечной системы. По размерам она даже меньше некоторых самых крупных спутников.
Спутник Юпитера Ганимед и спутник Сатурна Титан имеют диаметр свыше 5 тыс. км. Спутник Юпитера Каллисто имеет практически такие же размеры, как и Меркурий.
Планета названа в честь пронырливого и стремительного Меркурия — древнеримского бога, покровительствующего торговле. Выбор названия неслучаен. Небольшая и шустрая планета быстрее всех движется по небосклону. Движение и длина орбитального пути вокруг нашей звезды занимает 88 земных суток. Такая скорость обусловлена близким расположением планеты к нашей звезде. Планета пребывает на расстоянии от Солнца в пределах 46-70 млн. км.
К небольшим размерам планеты следует добавить следующие астрофизические характеристики планеты:
- масса планеты составляет 3 х 1023 кг или 5,5% от массы нашей планеты;
- плотность маленькой планеты немного уступает земной и равняется 5.427 г/см3;
- сила гравитации на ней или ускорение свободного падения составляет 3,7 м/с2;
- площадь поверхности планеты равна 75 млн. кв. километрам, т.е. всего 10% от площади земной поверхности;
- объем Меркурия составляет 6.1 х 1010 км3 или 5,4% от объема Земли, т.е. 18 таких планет как уместились бы в нашей Земле.
Вращение Меркурия вокруг собственной оси происходит с частотой 56 земных дней, при этом меркурианский день длится на поверхности планеты половину земного года. Другими словами в течение меркурианского дня Меркурий греется в лучах Солнца на протяжении 176 земных дней. В данной ситуации одна сторона планеты нагревается до экстремальных температур, тогда как обратная сторона Меркурия в это время остывает до состояния космического холода.
Имеются весьма интересные факты состояния орбиты Меркурия и положения планеты по отношению к другим небесным телам. На планете практически отсутствует смена времен года. Другими словами, здесь происходит резкий переход от жаркого и горячего лета к лютой космической зиме. Это объясняется тем, что планета имеет ось вращения, расположенную перпендикулярно к орбитальной плоскости. В результате такого положения планеты на ее поверхности есть области, которых солнечные лучи никогда не касаются. Полученные данные с космических зондов «Маринер» подтвердили, что на Меркурии, как и на Луне , обнаружена пригодная для употребления вода, которая правда пребывает в замершем состоянии и находится глубоко под поверхностью планеты. На данный момент считается, что такие участки можно отыскать в районах, близких к областям полюсов.
Другим интересным свойством, которым характеризуется орбитальное положение планеты, является несоответствие скорости вращения Меркурия вокруг собственной оси с движением планеты вокруг Солнца. Планета имеет постоянную частоту обращения, тогда как вокруг Солнца оббегает с разной скоростью. Вблизи перигелия Меркурий движется быстрее, чем угловая скорость вращения самой планеты. Такое несоответствие вызывает интересное астрономическое явление — Солнце начинает двигаться по меркурианскому небосклону в обратную сторону, с Запада в восточном направлении.
Учитывая тот факт, что принято считать Венеру самой близко расположенной к Земле планетой, Меркурий часто находится к нашей планете гораздо ближе, чем «утренняя звезда». У планеты нет спутников, поэтому она в гордом одиночестве сопровождает нашу звезду.
Атмосфера Меркурия: происхождение и современное состояние
Несмотря на близкое положение к Солнцу, поверхность планеты отделяют от звезды в среднем 5-7 десятков млн. километров, зато на нем наблюдаются самые значительные суточные перепады температур. Днем поверхность планеты раскаляется до состояния раскаленной сковородки, температура которой составляет 427 градусов Цельсия. Ночью здесь господствует космический холод. Поверхность планеты имеет низкую температуру, ее максимум достигает отметки минус 200 градусов Цельсия.
Причина таких экстремальных температурных перепадов кроется в состоянии меркурианской атмосферы. Она пребывает в крайне разреженном состоянии, не оказывая никакого влияния на термодинамические процессы на поверхности планеты. Атмосферное давление здесь очень мало и составляет всего 10-14 бар. Атмосфера имеет очень слабое влияние на климатическую обстановку планеты, которая определяется орбитальным положением по отношению к Солнцу.
В основном атмосфера планеты состоит из молекул гелия, натрия, водорода и кислорода. Эти газы были либо захвачены магнитным полем планеты из частиц солнечного ветра, либо возникли в результате испарения меркурианской поверхности. О разреженности атмосферы Меркурия свидетельствует тот факт, что ее поверхность хорошо видна не только с борта автоматических орбитальных станций, но и в современный телескоп. Над планетой отсутствует облачность, открывая солнечным лучам свободный доступ к меркурианской поверхности. Ученые считают, что такое состояние меркурианской атмосферы объясняется близким положением планеты к нашей звезде, ее астрофизическими параметрами.
Долгое время астрономы не имели представления о том, какого цвета Меркурий. Однако, наблюдая за планетой в телескоп и рассматривая снимки, полученные с космических аппаратов, ученые обнаружили серый и непривлекательный меркурианский диск. Этому виной отсутствие у планеты атмосферы и скалистый ландшафт.
Сила магнитного поля явно не в состоянии сопротивляться влиянию силе тяготения, которое оказывает на планету Солнце. Потоки солнечного ветра снабжают атмосферу планеты гелием и водородом, однако ввиду постоянного нагрева, происходит диссипация нагревающихся газов обратно в космическое пространство.
Краткая характеристика структуры и состав планеты
При таком состоянии атмосферы Меркурий не в состоянии защититься от атаки космических тел, падающих на поверхность планеты. На планете нет следов естественной эрозии, на поверхность более вероятно воздействуют космические процессы.
Как и другие планеты земной группы, Меркурий имеет собственную твердь, однако в отличие от Земли и Марса, которые в основном состоят из силикатов, он на 70% состоит из металлов. Этим и объясняется достаточно высокая плотность планеты и ее масса. По многим физическим параметрам Меркурий очень сильно напоминает наш спутник. Как и на Луне, поверхность планеты представляет собой безжизненную пустыню, лишенную плотной атмосферы и открытую для космического воздействия. При этом кора и мантия у планеты имеют тонкий слой, если проводить сравнение с земными геологическими параметрами. Внутренняя часть планеты в основном представлены тяжелым железным ядром. Она имеет ядро, которое полностью состоит из расплавленного железа и занимает почти половину всего планетарного объема и ¾ диаметра планеты. Только незначительная по толщине мантия, всего 600 км., представленная силикатами, отделяет ядро планеты от коры. Слои меркурианской коры имеют различную толщину, которая варьируется в диапазоне 100-300 км.
Этим объясняется очень высокая плотность планеты, которая нехарактерна для аналогичных по размеру и происхождению небесных тел. Наличие расплавленного железного ядра дает Меркурию магнитное поле, его силы достаточно для того, чтобы противодействовать солнечному ветру, захватывая заряженные частицы плазмы. Такая структура планеты является нехарактерной для большинства планет солнечной системы, где на ядро приходится 25-35% от общей планетарной массы. Вероятно, такая меркурология вызвана особенностями происхождения планеты.
Ученые считают, что на состав планеты оказало сильное влияние происхождение Меркурия. По одной версии он является бывшим спутником Венеры, который утратил впоследствии вращательный момент и был вынужден под влиянием притяжения Солнца перейти на собственную вытянутую орбиту. По другим версиям, на стадии формирования, более 4,5 млрд. лет назад Меркурий столкнулся либо с Венерой, либо с другой планетезималью, в результате чего большая часть меркурианской коры была снесена и рассеяна в космическом пространстве.
Третья версия происхождения Меркурия основывается на предположении, что планета сформировалась из остатков космического вещества, оставшегося после формирования Венеры, Земли и Марса. Тяжелые элементы, в основном металлы, сформировали ядро планеты. Для формирования внешней оболочки планеты более легких элементов было явно недостаточно.
Судя по фото, полученным из космоса, время меркурианской активности давно прошло. Поверхность планеты представляет собой скудный ландшафт, на котором главным украшением являются кратеры, большие и малые, представленные в огромном количестве. Меркурианские долины представляют собой обширные участки застывшей лавы, которая свидетельствует о былой вулканической активности планеты. Кора не имеет тектонических плит и слоями покрывает мантию планеты.
Размеры кратеров на Меркурии поражают воображение. Самый крупный и большой кратер, который получил название Равнина Жары, имеет диаметр в поперечнике более полтора тысяч километров. Гигантская кальдера кратера, высота которой составляет 2 км, говорит о том, что столкновение Меркурия с космическим телом таких размеров имело масштаб вселенского катаклизма.
Раннее прекращение вулканической активности привело к быстрому остыванию поверхности планеты и формированию волнистого ландшафта. Остывшие слои коры наползали на нижние, формируя чешуйки, а удары астероидов и падение крупных метеоритов только сильнее изуродовали лик планеты.
Космические аппараты и техника, занимавшиеся исследованием Меркурия
Долгое время космические тела, астероиды, кометы, спутники планеты и звезды мы наблюдали в телескопы, не имея технической возможности изучить наше космическое соседство более детально и подробно. Совсем иначе мы взглянули на наших соседей и Меркурий в том числе, когда появилась возможность запускать к дальним планетам космические зонды и аппараты. Мы получили совершенно другое представление о том, как выглядит внешний космос, объекты нашей солнечной системы.
Основная масса научной информации о Меркурии была получена в результате астрофизических наблюдений. Исследование планеты осуществлялось с помощью новых мощных телескопов. Значительный прогресс в вопросах изучения самой маленькой планеты солнечной системы дал полет американского космического аппарата «Маринер-10». Такая возможность появилась в ноябре 1973 году, когда с мыса Канаверал стартовала ракета Атлас с астрофизическим автоматическим зондом.
Американская космическая программа «Маринер» предполагала запуск к ближайшим планетам, к Венере и к Марсу серии автоматических зондов. Если первые аппараты в основном были направлены к Венере и к Марсу, то последний, десятый зонд, изучив по дороге Венеру, улетел в сторону Меркурия. Именно полет маленького космического аппарата дал астрофизикам необходимую информацию о поверхности планеты, о составе атмосферы и о параметрах его орбиты.
Космический аппарат совершал обследования планеты с пролетной траектории. Полет космического аппарата был рассчитан таким образом, чтобы «Маринер-10» сумел как можно больше раз пройти в непосредственной близости от планеты. Первый пролет состоялся в марте 1974 года. Аппарат прошел от планеты на расстоянии 700 км, делая первые снимки далекой планеты с близкого расстояния. Во время второго пролета расстояние сократилось еще больше. Американский зонд пронесся над поверхностью Меркурия на высоте 48 км. Третий раз «Маринер-10» отделяло от Меркурия расстояние в 327 км. В результате полетов «Маринера» удалось получить снимки поверхности планеты и составить приблизительную ее карту. Планета оказалась с виду мертва, негостеприимна и неприспособлена для существующих и известных науке форм жизни.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
