Характеристики поля
В МЕССЕНДЖЕР Spacraft отметил, что магнитное поле Меркурия является причиной нескольких магнитных «торнадо» — скрученных пучков магнитных полей, соединяющих планетное поле с межпланетное пространство — это около 800 км в ширину или треть общего радиуса планеты.
Ученые отметили, что магнитное поле Меркурия может быть чрезвычайно «проницаемым». потому что МЕССЕНДЖЕР столкнулись с магнитными «торнадо» во время своего второго пролета 6 октября 2008 г., которые, возможно, могут пополнить атмосфера (или «экзосфера», как называют астрономы). Когда Маринер 10 совершил пролет Меркурия еще в 1974 году, его сигналы измеряли головную ударную волну, вход и выход из магнитопаузы, и что полость магнитосферы в ~ 20 раз меньше, чем у Земли, и все они предположительно распались во время МЕССЕНДЖЕР облет. Несмотря на то, что поле чуть более чем на 1% сильнее земного, его обнаружение Маринер 10 был воспринят некоторыми учеными как указание на то, что внешнее ядро Меркурия все еще жидкость, или, по крайней мере, частично жидкость с утюг и, возможно, другие металлы.
BepiColombo миссия
BepiColombo это совместная миссия Европейское космическое агентство (ЕКА) и Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) на Меркурий. Он запущен в октябре 2018 года.Частью целей его миссии будет выяснение магнитного поля Меркурия.
Магнитные полюсы Земли
На поверхности Земли магнитное поле образует два полюса (диполь), северный и южный, с противоположной полярностью.
Невидимые линии магнитного поля движутся по замкнутой непрерывной петле, попадая в Землю на северном полюсе и выходя на южном. Солнечный ветер задает форму поля: она сжата на обращенной к Солнцу стороне Земли и вытянута на миллионы километров на теневой стороне.
Визуализация геомагнитного поля Земли в момент равноденствия. Изображение: Студия научной визуализации NASA
Но силы, от которых зависит магнитное поле Земли, переменчивы, и само поле также находится в постоянном потоке. Это приводит к постепенному смещению северного и южного магнитных полюсов Земли и их полной смене примерно каждые 300 000 лет. К слову, такие изменения никак не влияют на климат во временном масштабе человеческой жизни.
Нужно понимать, что магнитные полюса Земли отличаются от географических. Расположение последних определяется осью, вокруг которой вращается планета.
На сегодняшний день по сравнению с 1831 годом положение северного магнитного полюса сдвинулось на северо-запад более чем на 1100 км, а скорость движения при этом выросла примерно с 16 до 55 км/год. Сейчас эта точка движется в направлении Сибири и полуострова Таймыр.
781Местоположение северного полюса в период с 1831 по 2007 гг. (желтые точки). Траектория смещения в период с 1590 по 2020 гг. обозначена линией, переходящей от синего к желтому. Изображение: NOAA /NCEI
К счастью, эти колебания также не влияют на повседневную жизнь, но их важно учитывать для точной работы навигационных спутниковых систем
Общие сведения о Меркурии
Первая. Это слово можно применить к меркурию описывая его расположение по отношению к Солнцу. Он известен людям с древности. Его описывают многие мировые культуры. Планета Меркурий получила свое название в честь одноименного бога торговли в римском пантеоне божеств. Его атмосфера настолько разряжена, что практически не препятствует попаданию прямых лучей на его поверхность. Аномальная жара выплавляет металлы из горных пород и поверхность Меркурия укрыта серебристыми ручейками и лужицами. Ядро планеты генерирует импульсы и создавая вокруг планеты магнитосферу. Атмосфера имеет остаточное состояние и сильно разряжена. Вся поверхность планеты испещрена огромными кратерами и похожа по строению на наш спутник.
Спутники
Изучая астрономию, многие задавались вопросом. Какие есть спутники Меркурия и какое они имеют происхождение. Эта планета, как и Венера, их не имеет.
Возраст Меркурия
Возраст Меркурия, как и любой другой планеты — понятие относительное. Для этого нужно знать, как возникла наша звезда — Солнце, а потом и сами планеты. Вначале был взрыв, названый Большой из-за его масштабности. Ученые сравнивают его с образованием Сверхновой звезды.
Собой он запустил процессы в облаках, состоящих из газообразного водорода и они начали саморазрушаться. После вспышки образовалось несколько объектов, а среди них и Солнце. Возникший импульс не рассеялся в космосе. Он спровоцировал вращение этих облаков придавая им форму диска с центром в виде звезды. Это притянуло к диску много космической пыли. Мелкие частички, захваченные вихрем, сталкивались. Образовывали протозародыши из которых и возникли все планеты.
Поэтому их возраст практически идентичный. Исследуя упавшие к нам на планету фрагменты метеоритов, ученые вычислили их возраст — он одинаков. Для исследования применили углеродный анализ. Поэтому, все планеты существуют много миллиардов лет, а точнее — 4.6.
Астрономические характеристики
По отношению к Солнцу эта планета расположена под углом. Поэтому точно определить какая звездная величина к нему применима — сложно. По одним данным она составляет 1,9m по другим — 5,5m. Это делает наблюдение за ним — целой проблемой и влияет на малоизученность. Второй причиной стало совсем небольшая, по нашим меркам, расстояние от солнца до собственно Меркурия. Оно составляет 58 млн км. Наиболее благоприятны для наблюдения — низкие или экваториальные широты. Обусловлено это преобладанием светового дня над сумерками. В высоких широтах понаблюдать за этой планетой не выйдет. Увидеть его можно только при солнечном затмении. Во время равноденствий, вне зависимости от полушарий, наблюдать за планетой могут астрономы, проживающие на средних широтах. Делают это при первых наступлениях сумерек вечером или перед рассветом — утром. Главным условием при этом выступает и фаза элонгации Меркурия. Для наблюдений планета должна достигнуть максимального удаления от Звезды. Для обозначения этой планеты в астрономии используют изображение крылатого бога со своим посохом — кадуцеем.
Вопрос 3: Какова природа магнитного поля Меркурия?
Меркурий обладает глобальным внутренним магнитным полем, как и Земля, а Марс и Венера — нет. Характеризуя магнитное поле Меркурия, «Мессенджер» помог ответить на вопрос, как внутренние планеты различаются по своей магнитной истории.
В северном регионе Меркурия преобладают обширные вулканические равнины
Возникающая в результате магнитосфера, создаваемая взаимодействием магнитного поля Меркурия с солнечным ветром, уникальны во многих отношениях. Оно у Меркурия в форме «диполя» и похоже На Земле магнитное поле было бы похоже на поле Меркурия, если бы в центре планеты находился гигантский стержневой магнит. В отличие от него, у Венеры, Марса и Луны нет сведений об их дипольных магнитных полях, но Луне и Марсе имеются их локальные магнитные поля, сосредоточенные на месторождениях горных пород.
Магнитосфера Земли очень динамична и постоянно изменяется в ответ на активность Солнца, включая как солнечные бури, так и более скромные изменения солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Мы видим влияние этой динамики на Землю, поскольку она влияет на электросети и электронику, вызывая отключение электроэнергии и помехи для радиоприемников и телефонов. «Маринер 10» показал, что магнитосфера Меркурия испытывает аналогичную динамику; Понимание этих вариаций поможет нам понять взаимодействие Солнца с планетными магнитосферами в целом.
Хотя магнитное поле Меркурия считается миниатюрной версией Земли, «Маринер 10» недостаточно хорошо измерил поле Меркурия, чтобы охарактеризовать его. Существует даже значительная неопределенность в силе и источнике магнитного поля. «Мессенджер» подтвердил, что на Меркурии существует глобальное магнитное поле, которое, скорее всего, возникает из-за движений жидкости во внешней жидкой части металлического ядра Меркурия. Но существует неопределенность относительно расплавленной фракции ядра, а также от того, имеют ли поле композиционные или термические различия. Тем не менее, различные идеи относительно движущей силы магнитного поля Меркурия предсказывают немного другую геометрию поля, поэтому тщательные измерения на космическом корабле могут быть потенциально отличны от существующих теорий.
Откуда у Меркурия магнитное поле?
Схема внутреннего строения Меркурия
Не у каждой планеты есть магнитное поле. Среди каменных планет Солнечной системы, только Земля и Меркурий обладают им. У Марса тоже когда-то было магнитное поле, но он его потерял. Меркурий при этом выглядит слишком маленьким, чтобы обладать собственным магнитным полем. И хотя почти в сто раз слабее земного, оно всё же существует.
Магнитное поле Земли создаётся быстро вращающимся жидким железным ядром в её центре. Раньше считалось, что Меркурий в силу значительно меньшего размера должен был уже сильно остыть, так что в его центре не должно быть жидкого ядра, и тогда существование магнитного поля оказывается сложно объяснимым.
Чтобы проверить, не является ли всё же ядро Меркурия частично расплавленным, можно попробовать зафиксировать небольшие приливные деформации на его поверхности. В процессе обращения планеты вокруг Солнца и взаимодействия с его гравитацией, на её поверхности должна наблюдаться небольшая выпуклость. Её размер будет меняться в зависимости от расстояния до Солнца, которое меняется от 46 до 70 млн км из-за эллиптичности орбиты.
По оценкам максимальная высота выпуклости должна составлять порядка 14 метров. BepiColombo будет способен измерить изменение этой высоты в ходе своей работы в течение нескольких меркурианских лет.
Ещё одна загадка, связанная с магнитным полем Меркурия, заключается в том, что центр магнитного момента, который создаёт это поле, не находится в центре планеты, как у Земли, а сдвинут на 400 км (почти 10% от диаметра Меркурия) по направлению к северному полюсу.
Основные магнитометрические измерения будет проводить второй аппарат, входящий в состав миссии BepiColombo, Mercury Magnetospheric Orbiter, курируемый Японским космическим агентством. Его измерения позволят просканировать магнитное поле Меркурия в пространстве и времени, и выяснить, насколько сильное влияние на него оказывает Солнце и потоки солнечного ветра, идущего от него.
Поверхность Меркурия
Рис. 2. Поверхность Меркурия (снимок КА «Мессенджер»).
Обилием метеоритных кратеров на поверхности М. напоминает обратную сторону Луны. Однако здесь нет обширных лавовых равнин, создающих лунные моря (рис. 1). Равнина, покрытая многочисл. перекрывающимися метеоритными кратерами (рис. 2), является наиболее древним типом рельефа М. Большинство кратеров образовалось ок. 3,9 млрд. лет назад в период максимума выпадения крупных метеоритных тел. Аналогичные лунные кратеры имеют значительно бóльшие диаметры, чем кратеры на М., образованные такими же по массе метеороидами. Это объясняется тем, что ускорение свободного падения на М. в 2,4 раза выше, чем на Луне. Поэтому выброшенный при ударе материал выпадал ближе к центру кратера: при одинаковой энергии площадь, которую покрывает выброс на М., в 5 раз меньше, чем на Луне. Др. тип поверхности – бескратерные равнины (обширные промежутки между кратерами), характерные только для М. Необычная деталь рельефа М. – эскарпы (обрывы) – уступы выс. 1–2 км, разделяющие два ничем не отличающихся района. Протяжённость таких обрывов – мн. сотни километров. Напр., эскарп Дискавери тянется от 56° ю. ш., 38° в. д. до 50° ю. ш., 36° в. д. Местами он пересекается крупными кратерами. Эскарпы образовались при охлаждении планеты, когда происходило её сжатие, повлёкшее за собой сдвиги отд. участков утолщающейся коры. По-видимому, именно этот процесс предотвратил мощные выбросы лавы.
М. покрыт мелко раздробленным материалом (реголитом), который имеет примерно такие же отражат. свойства, как и реголит Луны. Кора М. обеднена минералами, содержащими FeO (менее 3%), и обогащена полевыми шпатами; возможно присутствие щелочных базальтов, а также горных пород, включающих обеднённые железом пироксены. На поверхности М. распространены такие породы, как анортозиты. ИК-спектры указывают также на присутствие нефелиновых сиенитов. Длины волн максимумов спектров соответствуют горным породам среднего и основного состава со значит. степенью неоднородности.
Геологическая история и гипотезы образования
В настоящее время согласно доминирующей гипотезе геологического формирования Меркурия считается, что планета первоначально являлась спутником планеты Венера. В рамках данного предположения учёные построили две модели:
- Согласно первой Меркурий был потерян Венерой. Причиной этому послужило возрастание скорости движения Меркурия. Высокая скорость и относительно небольшая масса позволили Меркурию преодолеть силу притяжения Венеры. Поскольку гравитационное поле Венеры не смогло более удерживать Меркурий, то Меркурий был захвачен мощным гравитационным полем звезды Солнце. И таким образом из планеты-спутника Венеры Меркурий превратился в самостоятельную планету Солнечной системы.
- Согласно второй модели на начальном этапе формирования Солнечной системы в ней существовали прото-Меркурий и прото-Венера, то есть планеты-прародители этих современных планет. И в это время произошло столкновение этих двух прото-планет по касательной линии. Следствием стало то, что Меркурий занял существующую ныне орбиту. На этом удалении от Солнца и началось геологическое формирование Меркурия, то есть формирование его ядра, мантии и коры до сегодняшнего состояния.
Внутреннее ядро
Планета Меркурий, как и планета Земля, имеет внутреннее ядро. Изучая планету Меркурий, учёные выдвинули 2 основные гипотезы формирования внутреннего ядра планеты до сегодняшнего состояния:
Гипотеза 1. Первоначально масса планеты Меркурий была в два раза больше, чем ныне. Соотношение металлических веществ и веществ силикатных по их массам было обычным в составе планетного материала..
Меркурий столкнулся с планетезималью (космическим телом, которое образуется за счёт приращения более мелких космических тел, состоящих из частиц космической пыли). Масса планетезимали была равной одной шестой части массы Меркурия.
В результате столкновения планеты Меркурий с планетезималью произошло следующее:
- массивная часть коры Меркурия была унесена в космос и рассеяна;
- крупная часть верхнего слоя мантии Меркурия унесена в космос и рассеяна;
- ядро Меркурия из тяжёлых металлов сохранилось.
Гипотеза 2. Протопланетный диск планеты Меркурий с самого начала был беден содержанием во внутренней части легковесных металлов. Причиной этому послужило выметание лёгких металлов под действием солнечного света (светового давления), а также солнечным ветром. В результате сохранилось ядро Меркурия, состоящее из тяжёлых металлов.
История изучения
Меркурий (снимок «Мессенджера»). У правого края в южном полушарии виден кратер Толстой.
Точная дата обнаружения Меркурия неизвестна, поскольку планету описывали еще шумеры в 3000 году до нашей эры. Знали о планете также вавилонские и древнеегипетские жрецы, прекрасные астрономы древнего мира.
Название планеты идет от римлян, которые дали ей имя в честь античного бога Меркурия (в греческом варианте Гермеса), покровителя торговли, ремесел и посланца других олимпийских богов.
Также астрономы прошлого Меркурий порой поэтически называли утренней или вечерней зарей, по времени его появления на звездном небосводе.
Античные астрономы полагали, что Меркурий и его ближайшая соседка планета Венера вращаются вокруг Солнца, а не вокруг Земли. А вот Солнце уже в свою очередь вращается вокруг Земли
Точный возраст Меркурия неизвестен. Но он, вероятно, образовался примерно в тот же период, что и остальные планеты солнечной системы. На это указывают результаты радиоуглеродного анализа. На основе данных ученые установили, что Меркурий появился приблизительно 4,6 млрд лет назад.
Изучению планеты мешает близость расположения к Солнцу. Первые четкие фотографии планеты были получены в 1974 году, когда космический зонд «Маринер-10» осуществил 3 пролета над ней. Спустя более чем 40 лет до Меркурия добрался аппарат «Мессенджер», который тоже совершил облет планеты и через 7 лет он закрепился на ее орбите. Благодаря этому зонду ученые получили информацию о магнитном поле, атмосфере и особенностях рельефа планеты.
Меркурий в натуральном цвете, снимок пролёта «Маринера-10» в 1974/1975 годах.
Первые изображения Меркурия с высоким разрешением, полученные АМС «Мессенджер», 22 января 2008.
Первый обзор планеты в телескоп сделал в 17 веке Галилео Галилей. Но несовершенство его оптики не помогло получить сколько-нибудь существенных данных. Транзит планеты в 1631 году отметил Пьер Гассенди. Астроном Джованни Зупи заметил орбитальные фазы Меркурия. Случилось это в 1639 году и подтвердило вращение вокруг звезды и правильность гелиоцентрической модели.
Пояс Койпера: где находится, как проходит его исследование, характеристики основных объектов
Планета Макемаке — суровая ледяная пустыня, которая никогда не станет колыбелью жизни
Ганимед — крупнейший спутник Юпитера, под ледяным покровом которого плещется океан
Планеты-газовые гиганты, в пределах и за пределами Солнечной системы
Прохождение Меркурия по диску Солнца 8 ноября 2006 года. Меркурий виден как маленькая точка чуть ниже центра фотографии.
Более точные сведения о планете представил в 1880 году Джованни Скиаперелли, который высчитал длительность орбитального пути Меркурия. В 1934 году Юджиос Антониади создал детально прорисованную карту поверхности планеты.
В 1962 году советские ученые смогли отбить первый радиолокационный сигнал Меркурия. А через 3 года американские астрономы повторили этот эксперимент и закрепили осевой оборот в 59 дней.
Но обычные оптические наблюдения не позволили рассмотреть особенности поверхности планеты. При этом с помощью интерферометров ученым удалось открыть физические и химические характеристики подповерхностных слоев.
Первые серьезные сведения о характеристиках поверхности Меркурия были получены только в начале 2000 годов. Сотрудники обсерватории Маунт-Вильсон составили большую часть карты планеты с помощью радиолокационного телескопа Аресибо с расширением 5 км.
Венера
Следующей после Меркурия планетой Солнечной системы является Венера. Она ближе всех находится к Земле, расстояние между планетами составляет 42 млн. км. Расстояние между Солнцем и Венерой 108,2 млн. км. Данная цифра практически не меняется, так как планета вращается по относительно круглой орбите.
Это один из самых ярких и красивых объектов на небосклоне, так как наблюдать его можно уже во время вечерней зари. С наступлением сумерек Венера сияет все ярче и ярче, что позволяет увидеть ее невооруженным глазом среди звезд. Иногда планета видна и в дневное время, но тогда она напоминает всего лишь белую точку.
То, что во время заката и рассвета на небе появляется яркое небесное тело, люди заметили еще в давние времена. Тогда считали, что это не один объект, а два. Первый появлялся в утреннее время, а второй – в вечернее. Потребовалась не одна сотня лет, чтобы ученые доказали, что утром и вечером люди видят одну и ту же планету.
Максимальный угол отдаление планеты Венеры от Солнца составляет 46. Именно поэтому ее заход наблюдается через 3-4 часа после заката Солнца, а восход – за 3-4 часа перед рассветом.Раз в 121,5 лет Венера проходит между небесным Светилом и Земным шаром. Тогда планета видна на фоне солнечного диска как черная точка. Такой феномен наблюдался в 1761, 1882 и 2004 году.
Год на Венере длится 225 дней, за это время планета совершает полный оборот вокруг Солнца. Продолжительность суток 243 дня, что на 18 дней больше, чем венерианский год. Скорость вращения по орбите 35 км/с. Спутников у Венеры нет. Диаметр планеты 12 104 км.
Наблюдая за Венерой в телескоп во время ее прохождения по Солнцу, известный русский ученый М.В. Ломоносов сделал вывод, что над поверхностью планеты расположен достаточно плотный слой газов, в котором солнечные лучи преломляются и огибают ее и появляются вокруг нее в виде огненного ободка. Данное открытие сыграло очень важную роль в развитии астрономии, так как именно Ломоносов обнаружил, что на других планетах, как и на Земле, есть атмосфера.
Атмосфера Венеры имеет существенные отличия от земной. Над планетой всегда наблюдается большое скопление облаков, что мешает изучению поверхности. Только благодаря техническому прогрессу человеку все же удалось увидеть, что же скрыто за слоем венерианских облаков.
В ходе исследований было установлено, что давление на Венере в 92 раза больше чем на Земном шаре. В таких условиях человек не может передвигаться даже в скафандре. Такое давление не выдерживают даже самые дорогостоящие космические аппараты. Всего несколько недель работы над поверхностью способны превратить их в груду металла.
Частично изучить рельеф удалось только благодаря радиолокационным волнам, которые способны проникать сквозь облака. Ученые установили, что на венерианской поверхности есть многочисленные следы вулканической деятельности, однако действующих вулканов там нет. В ходе сканирования поверхности было выявлено 2 материка – земля Иштар и земля Афродиты. На Иштаре расположены самые высокие горы планеты – Максвелл, их высота достигает 11 км. Состав горных пород чем-то похож на земной базальт. Также на венерианской поверхности есть около тысячи кратеров, они заполнены лавой, а в диаметре не превышают 40 км.
96% атмосферы приходится на углекислый газ, 3% на азот и 1% на остальные газы. Массивность венерианской атмосферы в 90 раз превосходит земную. Высота атмосферного слоя примерно 250-350 км. Средняя температура на поверхности 460 градусов Цельсия. Такие показатели достигаются за счет парникового эффекта, причиной которого является углекислый газ.
Немного о поверхности и не только
С помощью всё — той же станции «Маринер – 10» были получены снимки поверхности и ученые смогли узнать, как выглядит Меркурий. Оказалось, что очень много есть схожего с лунной поверхностью. Присутствуют старые и более молодые кратеры, есть равнины, горы, долины.
Самая большая по размерам равнина получила название Жара, ее просторы впечатляют 1530 на 1320 км. Образовалась она в кратере, вал которого в высоту превышает два километра. Ученые обнаружили интересной формы кратерную цепочку, которая напоминает мордочку мультяшного мышонка — Микки Мауса. Пока рассматриваются варианты для названия, но вполне возможно, что свой Микки появится и на Меркурии.
По мнению ученых нынешний вид поверхности планеты создавался поэтапно. После того как планета сформировалась, произошла атака астероидами, чем и объясняют появление кратеров, которые по размерам очень сильно отличаются. Есть маленькие всего от нескольких километров, до самых огромных, свыше ста километров. различных по своей сохранности. Затем пошел период активных вулканов, что в впоследствии извержений привели к образованию лавовых равнин. При остывании, после вулканических извержений, стали образовываться характерные складки и наплывы на поверхности, напоминающие набегающие волны, но только состоящие из каменных пород.
И хотя считается, что Луна похожа на Меркурий, поверхность планеты все же отличается и имеет только ей присущие пейзажи. Такими характерными чертами и являются грабены — больше сотни очень длинных впадин, которые имеют плоское дно, и эскарпы —уступы, похожие на лопасти, достигающие высоты больше двух метров.
У Меркурия довольно массивное ядро, по предположениям находится в жидком состоянии и составляет 82% от общего объема планеты. Генерирует достаточно слабое магнитное поле, по напряженности в сто раз меньше напряженности магнитного поля нашей планеты.
Продолжение следует.
Источник