МЕРКУРІЙ (ПЛАНЕТА): ВІДКРИТТЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, СКЛАД, ОРБІТА, РУХ - АРТЕ - 2025

Меркурій - найближча до Сонця планета, а також найменша з 8 основних планет Сонячної системи. Його можна побачити неозброєним оком, хоча знайти його нелегко. Незважаючи на це, ця маленька планета була відома з давніх часів.

Шумерські астрономи зафіксували своє існування близько чотирнадцятого століття до нашої ери, у Мул-Апіні, трактаті про астрономію. Там вони дали йому назву Уду-Ідім-Гу або «планету стрибка», тоді як вавилоняни називали його Набу, посланцем богів, те саме значення, яке ім'я Меркурія мало для стародавніх римлян.

Малюнок 1. Планета Меркурій. Джерело: Pixabay.

Оскільки Меркурій видно (із труднощами) на світанку чи сутінках, стародавні греки повільно усвідомлювали, що це той самий небесний об’єкт, тому вони називали Меркурій на світанку Аполлона, а той, що був у сутінках Гермесом, поштою богів.

Великий математик Піфагор був впевнений, що це та сама зірка, і запропонував, щоб Меркурій міг пройти перед сонячним диском, побаченим із Землі, як це робиться.

Це явище відоме як транзит, і воно трапляється в середньому 13 разів на кожне століття. Останній транзит Меркурія відбувся у листопаді 2019 року, а наступний - у листопаді 2032 року.

Інші астрономи давніх культур, такі як майя, китайці та індуїсти, також збирали враження від Меркурія та інших світних точок, які рухалися в небі швидше, ніж зірки на задньому плані: планети.

Винахід телескопа спонукало до вивчення невловимого об’єкта. Галілей першим побачив Меркурій з оптичними інструментами, хоча небесний вісник зберігав багато своїх таємниць прихованими до приходу космічної ери.

Загальна характеристика

Внутрішня планета

Меркурій - одна з 8 головних планет Сонячної системи і разом із Землею, Венерою та Марсом складають 4 внутрішні планети, найближчі до Сонця і характеризуються скелястості. Він найменший серед усіх і той, що має найменшу масу, але з іншого боку, найгустіший після Землі.

Отримані дані

Значна частина даних про Меркурій походить від зонда Mariner 10, запущеного NASA в 1973 році, метою якого було збирання даних із сусідньої Венери та Меркурія. До цього часу багато характеристик малої планети були невідомі.

Слід зазначити, що не можна вказувати телескопи, такі як Хаббл у бік Меркурія, з огляду на чутливість обладнання до сонячного випромінювання. З цієї причини, окрім зондів, значна частина даних про планету надходить із спостережень, зроблених за допомогою радарів.

Атмосфера

Атмосфера Меркурія дуже тонка, а атмосферний тиск там - трильйонна частина атмосфери Землі. Тонкий газоподібний шар складається з водню, гелію, кисню та натрію.

У Меркурія також є власне магнітне поле, майже таке ж старе, як і сама планета, за формою схоже на магнітне поле Землі, але набагато менш інтенсивне: ледь 1%.

Температури

Що стосується температури на Меркурії, то вони є найбільш екстремальними серед усіх планет: вдень місцями вони досягають палючих 430 ° С, достатньо для розплавлення свинцю. Але вночі температура опускається до -180 ºC.

Однак день і ніч Меркурія сильно відрізняються від того, що ми переживаємо на Землі, тому пізніше пояснюється, як би їх бачив гіпотетичний мандрівник, який вийшов на поверхню.

Підсумок основних фізичних характеристик планети

-Маса: 3,3 × 10 ²³ кг

-Екваторіальний радіус : 2440 км або 0,38-кратний радіус Землі.

-Форма: планета Меркурій - це майже досконала сфера.

-Середня відстань до Сонця: 58 000 000 км

-Температура: в середньому 167 ºC

-Гравітація: 3,70 м / с ²

-Власне магнітне поле: так, близько 220 нТ.

-Атмосфера: тьмяний

-Щільність: 5430 кг / м ³

-Сателіти: 0

-Кільця: не має.

Перекладацький рух

Меркурій здійснює поступальний рух навколо Сонця згідно із законами Кеплера, що вказує на те, що орбіти планет еліптичні. Меркурій слідує за найбільш еліптичною - або витягнутою - орбітою з усіх планет і тому має найвищий ексцентриситет: 0,2056.

Максимальна відстань Меркурій-Сонце - 70 мільйонів кілометрів, а мінімальна 46 мільйонів. Планеті потрібно близько 88 днів, щоб здійснити один оберт навколо Сонця, із середньою швидкістю 48 км / с.

Це робить найбільш швидким з планет орбіту Сонця, живучи своєю назвою крилатого месенджера, однак швидкість обертання навколо своєї осі значно повільніше.

Малюнок 2. Анімація орбіти Меркурія навколо Сонця (жовтий), поряд із Землею (синій). Джерело: Wikimedia Commons.

Але найсмішніше те, що Меркурій не йде за тією ж траєкторією, що і попередня орбіта, іншими словами, він не повертається до тієї ж відправної точки, що і попередній час, але зазнає невеликого зміщення, званого прецесією.

Ось чому деякий час вважали, що існує хмара астероїдів чи, можливо, невідома планета, яка порушила орбіту, яку називали Вулкан.

Однак теорія загальної відносності могла б задовільно пояснити вимірювані дані, оскільки кривизна простору-часу здатна зміщувати орбіту.

У випадку з Меркурієм орбіта зазнає зміщення 43 дугових секунд на століття, значення, яке можна обчислити саме від відносності Ейнштейна. Інші планети мають дуже малі власні переміщення, які досі не вимірювались.

Дані руху ртуті

Нижче наведені цифри, які відомі про рух Меркурія:

-Середній радіус орбіти: 58 000 000 км.

- нахил орбіти : 7º щодо орбітальної площини Землі.

-Ексцентричність: 0,2056.

- Середня орбітальна швидкість : 48 км / год

- Термін передачі: 88 днів

- Період обертання: 58 днів

- Сонячний день : 176 земних днів

Коли і як спостерігати за Меркурієм

З п’яти планет, видимих ​​неозброєним оком, Меркурій виявити найважче, бо він завжди виявляється дуже близько до горизонту, затемнений сонячним відблиском, і зникає через короткий час. Крім того, його орбіта є найбільш ексцентричною (овальною) з усіх.

Але є більш підходящі пори року для сканування неба у вашому пошуку:

- у північній півкулі : з березня по квітень під час сутінків та з вересня по жовтень до світанку.

-У тропіках : протягом усього року за сприятливих умов: чисте небо та далеко від штучних вогнів.

- у південній півкулі : протягом вересня та жовтня до сходу сонця та з березня по квітень після заходу сонця. З цих широт зазвичай простіше бачити, оскільки планета довше залишається над горизонтом.

Малюнок 3. Ртуть видно дуже низько на горизонті. Джерело: Pixabay.

Меркурій виглядає як злегка жовтувато-біла точка світла, яка не мерехтить, на відміну від зірок. Найкраще мати бінокль або телескоп, за допомогою якого можна побачити його фази.

Ртуть іноді залишається видимою на горизонті довший час, залежно від того, де вона знаходиться на її орбіті. І хоч він яскравіший у повній фазі, як не парадоксально, він виглядає краще при депіляції або зменшенні стану. Щоб знати фази Меркурія, доцільно відвідувати веб-сайти, спеціалізовані з астрономії.

У будь-якому випадку, найкращі можливості є тоді, коли воно знаходиться на своєму максимальному подовженні: якнайдалі від Сонця, тим темніше небо полегшує його спостереження.

Ще один хороший час для спостереження за цим та іншими планетами - під час повного затемнення Соня, з тієї ж причини: небо темніше.

Обертальний рух

На відміну від свого швидкого орбітального руху, Меркурій обертається повільно: на обертання навколо своєї осі потрібен майже 59 земних днів, який відомий як бічний день. Тому бічний день на Меркурії триває майже так само, як і рік: адже на кожні 2 "роки" минають 3 "дні".

Сили припливу, що виникають між двома тілами при гравітаційному притягуванні, відповідають за уповільнення швидкості обертання одного з них або обох. Коли це відбувається, кажуть, що припливна зв'язка існує.

Припливне приплив дуже часто зустрічається між планетами та їх супутниками, хоча це може відбуватися між іншими небесними тілами.

Малюнок 4. Припливна зв'язок між Землею та Місяцем. Випадок Меркурія та Сонця є складнішим. Джерело: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Особливий випадок з’єднання відбувається, коли період обертання одного з них дорівнює періоду перекладу, як Місяць. Він завжди показує нам одне обличчя, тому воно знаходиться в синхронному обертанні.

Однак з Меркурієм та Сонцем це не відбувається саме так, оскільки періоди обертання та перекладу планети не рівні, але у співвідношенні 3: 2. Це явище відоме як спіно-орбітальний резонанс, воно також поширене у Сонячній системі.

Завдяки цьому на Меркурії можуть трапитися особливі речі, подивимось:

День і ніч на Меркурії

Якщо сонячний день - це час, який потрібно, щоб Сонце з’явилося в одній точці, а потім знову з’явилося в тому самому місці, то на Меркурії Сонце піднімається двічі за той же день (сонячний), який займає там 176 земних днів (див. малюнок 5)

Виявляється, бувають випадки, коли орбітальна швидкість і швидкість обертання рівні, тому здається, що Сонце відступає в небі і повертається до тієї ж точки, з якої воно пішло, а потім знову рухається вперед.

Якби червона смужка на фігурі була горою, починаючи з позиції 1, опівдні буде полудень. У позиціях 2 і 3 Сонце освітлює частину гори, поки не заходить на заході, у положенні 4. До того часу вона проїхала половину орбіти і пройшло 44 земні дні.

У позиціях 5, 6, 7, 8 і 9 вночі в горах. Займаючи 5, він вже здійснив повний оберт на своїй осі, обернувшись ¾ повороту на своїй орбіті навколо Сонця. О 7 це півночі і 88 земних днів минуло.

Інша орбіта потрібна, щоб повернутися до полудня, маючи пройти через положення 8-12, що займає ще 88 днів, загалом 176 земних днів.

Першим вивчив і пояснив резонанс руху Меркурія 3: 2 італійський астроном Джузеппе Коломбо (1920-1984).

Малюнок 5. День і ніч на Меркурії: орбітальний резонанс, після ½ орбіти планета повернула ¾ на свою вісь. Джерело: Wikimedia Commons.

Склад

Середня щільність Меркурія становить 5,430 кг / м ³ , трохи менше, ніж у Землі. Ця величина, відома завдяки зонду Mariner 10, все ще дивує, враховуючи, що Меркурій менший за Землю.

Малюнок 6. Порівняння ртуті-Землі. Джерело: Wikimedia Commons. Зображення Ртуті в НАСА: NASA / APL (від MESSENGER)

Усередині Землі тиск вище, тому відбувається додаткове стиснення речовини, що зменшує об'єм і збільшує щільність. Якщо цей ефект не враховувати, Меркурій виявляється планетою з найвищою відомою щільністю.

Вчені вважають, що це пов’язано з великим вмістом важких елементів. А залізо - найпоширеніший важкий елемент Сонячної системи.

Загалом, за оцінками, склад Ртуті становить 70% вмісту металів і 30% силікатів. За своїм обсягом є:

-Натрій

-Магній

-Калій

-Кальцій

-Ірон

А серед газів є:

-Коксиген

-Відводень

-Гелій

-Сліди інших газів.

Присутність заліза в Меркурії є в його ядрі, в кількості, що набагато перевищує оцінену на інших планетах. Також ядро ​​Меркурія порівняно найбільше в усіх сонячних системах.

Ще одна несподіванка - наявність льоду на полюсах, який також покритий темною органікою. Це дивно, адже середня температура планети дуже висока.

Одне пояснення полягає в тому, що полюси Меркурія завжди знаходяться у вічній темряві, захищеній високими скелями, що перешкоджають надходженню сонячного світла, а також тому, що нахил осі обертання дорівнює нулю.

Що стосується її походження, припускається, що вода, можливо, дісталася Меркурію, принесеному кометами.

Внутрішня структура

Як і всі земні планети, на Меркурії є три характерні структури:

-Металевий сердечник у центрі, твердий всередині, розплавлений зовні

-Проміжний шар, який називається мантією

-Зовнішній шар або кірка.

Це та сама будова, яку має Земля, з тією різницею, що ядро ​​Меркурія набагато більше, пропорційно кажучи: приблизно 42% об'єму планети займає ця структура. З іншого боку, на Землі ядро ​​займає лише 16%.

Малюнок 7. Внутрішня будова Меркурія подібна до структури Землі. Джерело: NASA.

Як можна дійти цього висновку із Землі?

Саме за допомогою радіоспостереження, проведеного за допомогою зонда MESSENGER, було виявлено гравітаційні аномалії на Меркурії. Оскільки сила тяжіння залежить від маси, аномалії дають підказки про щільність.

Гравітація Меркурія також помітно змінила орбіту зонда. До цього додаються радіолокаційні дані, які виявили прецесійні рухи планети: вісь обертання планети має власне віджимання, ще одна вказівка ​​на наявність чавунного ядра.

Підсумовуючи:

-Гравітаційна аномалія

-Прицесійний рух

-Розміни на орбіті ПОСІБНИКА.

Цей набір даних, а також все, що зонду вдалося зібрати, узгоджується з наявністю металевого сердечника, великого і твердого всередині, а чавуну зовні.

Ядро Меркурія

Існує кілька теорій для пояснення цього цікавого явища. Один з них стверджує, що Меркурій зазнав колосального впливу під час своєї молодості, який знищив земну кору та частину мантії новоствореної планети.

Малюнок 8. Порівняльний переріз Землі та Меркурія, що показує відносний розмір шарів. Джерело: NASA.

Матеріал, легший за серцевину, був викинутий у космос. Пізніше гравітаційне тягнення планети відтягнуло частину сміття і створило нову мантію і тонку скоринку.

Якби величезний астероїд був причиною удару, його матеріал міг би поєднуватися з первинним ядром Меркурія, надаючи йому високий вміст заліза, який він має сьогодні.

Інша можливість полягає в тому, що з моменту появи кисню на планеті бракувало, таким чином залізо зберігається як металеве залізо замість утворення оксидів. У цьому випадку потовщення ядра було поступовим процесом.

геологія

Меркурій скелястий і пустельний, з широкими рівнинами, покритими ударними кратерами. Взагалі його поверхня досить схожа на поверхню Місяця.

Кількість ударів вказує на вік, оскільки чим більше кратерів там, тим старша поверхня.

Малюнок 9. Кратер Домінічі (найяскравіший вгорі) та кратер Гомера зліва. Джерело: NASA.

Більшість цих кратерів датуються часом пізнього важкого обстрілу, періодом, коли астероїди та комети часто вражали планети та місяці Сонячної системи. Тому планета була геологічно неактивною протягом тривалого часу.

Найбільший з кратерів - басейн Калоріса, діаметром 1550 км. Ця западина оточена стіною заввишки 2–3 км, створеною колосальним ударом, який утворив басейн.

У антиподах басейну Калоріс, тобто на протилежному боці планети, поверхня розтріскується внаслідок ударних хвиль, що виникають під час удару, що рухається всередині планети.

Зображення показують, що ділянки між кратерами плоскі або м'яко хвилясті. У якийсь момент свого існування Меркурій мав вулканічну активність, тому що ці рівнини, ймовірно, були створені потоками лави.

Ще однією відмітною рисою поверхні Меркурія є численні довгі круті скелі, звані ескарпами. Ці скелі, мабуть, утворилися під час охолодження мантії, що при усадці спричиняло численні тріщини в корі.

Ртуть скорочується

Найменша із планет Сонячної системи втрачає розміри, і вчені вважають, що це не має тектоніки плит, на відміну від Землі.

Тектонічні плити - це великі ділянки кори і мантії, які плавають над астеносферою, більш рідкий шар, що належить до мантії. Така мобільність надає Землі гнучкість, якої планети, яким не вистачає тектонізму, не мають.

У своїх початках Меркурій був набагато гарячішим, ніж зараз, але, коли він охолоджується, він поступово стискається. Як тільки охолодження припиниться, особливо серцевина, планета перестане скорочуватися.

Але те, що вражає цю планету, - це те, наскільки швидко це відбувається, для чого досі немає послідовного пояснення.

Місії до Меркурія

Він був найменш дослідженим із внутрішніх планет до 70-х років, але з тих пір відбулося кілька безпілотних місій, завдяки яким про цю дивовижну маленьку планету відомо набагато більше:

Марина 10

Малюнок 10. Маринер 10. Джерело: Вікімедіа. POT

Останній з зондів NASA Mariner пролетів над Меркурієм три рази, з 1973 по 1975 рік. Їй вдалося скласти карту трохи під половиною поверхні, лише на стороні, освітленій Сонцем.

З витраченим паливом Mariner 10 знаходиться на сучасному етапі, але він надав неоціненну інформацію про Венеру та Меркурій: зображення, дані про магнітне поле, спектроскопію тощо.

МЕСЕНГЕР (Меркурій, Поверхня, Космічне оточення, Геохімія

Цей зонд був запущений в 2004 році і йому вдалося вийти на орбіту Меркурія в 2011 році, першим це вдалося зробити, оскільки Марінер 10 міг пролетіти лише над планетою.

Серед його внесків:

-Високоякісні зображення поверхні, включаючи неосвітлену сторону, яка була схожа на сторону, яка вже була відома завдяки Mariner 10.

-Геохімічні вимірювання різними методами спектрометрії: нейтрон, гамма-і рентген.

-Магнітометрія.

-Спектрометрія з ультрафіолетовим, видимим та інфрачервоним світлом для характеристики атмосфери та проведення мінералогічного картографування поверхні.

Дані, зібрані MESSENGER, показують, що активне магнітне поле Меркурія, як і Земне, виробляється ефектом динамо, створеного рідкою областю ядра.

Він також визначив склад екзосфери, дуже тонкого зовнішнього шару атмосфери Меркурія, який має своєрідну форму хвоста довжиною 2 мільйони кілометрів, завдяки дії сонячного вітру.

Зонд MESSENGER закінчив свою місію у 2015 році, врізавшись у поверхню планети.

BepiColombo

Малюнок 11. Італійський астроном Джузеппе (Бепі) Коломбо. Джерело: Wikimedia Commons.

Цей зонд був запущений у 2018 році Європейським космічним агентством та Японським агентством аерокосмічних досліджень. Він був названий на честь Джузеппе Коломбо, італійського астронома, який вивчав орбіту Меркурія.

Він складається з двох супутників: MPO: Меркурій планетарний орбітер та MIO: Меркурій магнітосферний орбітер. Очікується, що він дістанеться до околиць Меркурія в 2025 році, а його мета - вивчення основних характеристик планети.

Деякі цілі - BepiColombo донести нову інформацію про чудове магнітне поле Меркурія, центр маси планети, релятивістський вплив сонячної сили тяжіння на планету та своєрідну структуру її внутрішніх приміщень.

Список літератури

1. Colligan, L. 2010. Космос! Ртуть. Показник Маршалла Кавендіша.
2. Елкінс-Тантон, Л. 2006. Сонячна система: Сонце, Меркурій і Венера. Будинок Челсі.
3. Естебан, Е. Меркурій невловимий. Відновлено з: aavbae.net.
4. Холлар, С. Сонячна система. Внутрішні планети. Навчальне видавництво "Британіка"
5. Джон Хопкінс Лабораторія прикладної фізики. Месенджер. Відновлено з: messenger.jhuapl.edu.
6. Ртуть. Відновлено з: astrofisicayfisica.com.
7. POT. Вогонь та лід: підсумок того, що відкрив космічний корабель Messenger. Відновлено: science.nasa.gov.
8. Насіння, М. 2011. Сонячна система. Сьоме видання. Cengage Learning.
9. Таллер, М. NASA Discovery Alert: Поглиблений погляд на спину і тяжкість Меркурія розкриває внутрішнє тверде ядро ​​планети. Відновлено з: solarsystem.nasa.gov.
10. Вікіпедія. Меркурій (планета). Відновлено з: es.wikipedia.org.
11. Вікіпедія. Меркурій (планета). Відновлено з: en.wikipedia.org.
12. Вільямс, М. Орбіта Меркурія. Як довгий рік на Ртуті ?. Відновлено з: universetoday.com.