Усыпанная алмазами планета: чем уникален меркурий

Исследования Меркурия в 20–21 вв.

Из-за близости М. к Солнцу обеспечить сближение КА с М. намного сложнее, чем с Марсом или Венерой. В этом случае в ходе полёта КА должен выполнять гравитац. манёвры (напр., обмен угловым моментом с Венерой). В 1973 запущен первый КА для исследования М. – «Маринер-10» (США), в 2004 – КА «Мессенджер» (США). «Маринер-10» трижды сближался с планетой в 1974–1975, причём повторные сближения, значительно увеличившие результативность миссии, не были предусмотрены проектом и оказались результатом орбитальных резонансов. Помимо открытия магнитного поля, измерений в УФ- и ИК-диапазонах спектра и исследований магнитосферы М., телевизионной съёмкой было охвачено ок. 45% поверхности планеты. В янв. 2008 «Мессенджер» после нескольких гравитац. манёвров приблизился к М. и затем ещё дважды сближался с планетой. Уже при первом сближении на поверхности М. были обнаружены соединения оксидов железа и титана. Лазерная локация позволила с высокой точностью получить сведения о рельефе планеты. В дальнейшем предусмотрена полная съёмка поверхности М. В марте 2011 аппарат стал первым искусств. спутником планеты. Результаты, полученные в 2011, позволили сделать выводы об эволюции планеты, рельефе и составе поверхности, экзосфере, истории вулканизма М., его магнитном поле и др.

Европ. космич. агентством совместно с Япон. аэрокосмич. агентством разрабатывается миссия «BepiColombo», состоящая из двух КА, один из которых ориентирован на исследование поверхности М., а другой – на наблюдения магнитного поля и магнитосферы планеты. Запуск миссии планируется на 2016.

В нач. 21 в. в России разработан новый метод астрономич. наблюдений М. Высокая чувствительность ПЗС-матриц позволила сократить экспозиции изображений М. до миллисекунд, в течение которых нестабильность земной атмосферы не успевает размыть изображения. После отбора и совместной обработки методом корреляционного совмещения нескольких тысяч наиболее удачных электронных снимков удаётся синтезировать снимки, чёткость которых в 20–50 раз превышает чёткость исходного материала.

Эффективным методом исследований М. стала наземная радиолокация. С её помощью обнаружены необычные свойства грунта некоторых кратеров вблизи сев. полюса планеты: возможно, в этих местах есть водяной лёд. Поскольку ось вращения М. перпендикулярна к плоскости орбиты, дно кратеров вблизи полюсов никогда не освещается Солнцем. Предполагают, что в таких кратерах под слоем реголита мог накопиться слой льда, принесённого на М. кометами или др. соударяющимися с планетой телами.

Исследование планеты

До момента первого полета беспилотных аппаратов мы многого не знали о морфологических характеристиках. Первым к Меркурию отправился Маринер в 1974-1975 гг. Он трижды приблизился и сделал ряд масштабных фото.

Космический аппарат НАСА Маринер-10, который в 1970-х гг. исследовал Венеру и Меркурий

Но аппарат обладал длительным орбитальным периодом, поэтому при каждом приближении подходил к одной и той же стороне. Так что карта составляла лишь 45% всей площади.

При первом сближении удалось зафиксировать магнитное поле. Последующие подходы показали, что оно сильно напоминает земное, отклоняющее звездные ветры.

В 1975 году у аппарата кончилось топливо, и мы потеряли связь. Однако Маринер-10 и сейчас может вращаться вокруг Солнца и наведываться к Меркурию.

Вторым посланником стал MESSENGER. Он должен был разобраться в плотности, магнитном поле, геологии, структуре ядра и атмосферных особенностях. Для этого установили специальные камеры, гарантирующие высшее разрешение, а спектрометры отмечали составляющие элементы.

Аппарат MESSENGER вращается вокруг Меркурия с марта 2011 года

MESSENGER стартовал в 2004 году и выполнил три пролета с 2008 года, компенсировав упущенную Маринером-10 территорию. В 2011 году он перешел на эллиптическую планетарную орбиту и начал снимать поверхность.

После этого стартовала следующая годичная миссия. Последний маневр пришелся на 24 апреля 2015 года. После этого закончилось топливо, и 30 апреля спутник разбился об поверхность.

В 2016 году ЕКА и JAXA объединились для создания BepiColombo, который должен добраться к планете в 2024 году. У него есть два зонда, которые будут изучать магнитосферу, а также поверхность во всех длинах волн.

Расширенное изображение Меркурия, созданное на основе снимков камер MESSENGER

Меркурий – интересная планета, раздираемая крайностями и противоречиями. Обладает расплавленной поверхностью и льдом, нет атмосферы, зато присутствует магнитосфера. Мы надеемся, что будущие технологии позволят узнать больше интригующих подробностей. Обязательно рассмотрите, как выглядит современная карта поверхности Меркурия в высоком разрешении.

Положение Меркурия в солнечной системе

После того как Международный астрономический союз изменил статус Плутона, признав его малой планетой относящейся к поясу Койпера, самым малым из основных космических тел в Солнечной системе стал считаться Меркурий.

Занимательные факты:

Меркурий в 18 раз меньше Земли по массе и почти в 17,8 раз – по объему. Скорость движения Меркурия 38,7–56,6 км/с (зависимо от положения на орбите).
Год на Меркурии — самой маленькой планете солнечной системы длится всего 88 земных суток – за это время она успевает сделать полный оборот вокруг звезды.
Одни звездные сутки на планете Меркурий длятся почти 2/3 его года. Солнечные – занимают целых два. Она вращается вокруг своей оси в 59 раз медленнее, чем Земля.

Меркурий относится к планетам земной группы, расположенным во внутренней части Солнечной системы, ограниченной широким поясом астероидов. В нее входят ближайшие соседи Меркурия Земля и Венера, а также Марс. Из всех крупных объектов, вращающихся вокруг «материнской» звезды, он обладает самой большой угловой скоростью.

Расстояние до Солнца

Расстояния между космическими объектами измеряются в астрономических единицах (а. е.). Величина 1 а. е. – 149,6 миллионов километров равна расстоянию от Солнца до Земли.

Дистанция от центра планетарной системы до внутренних планет в астрономических единицах:

Меркурий – 0,38 а. е.
Венера – 0,72 а. е.
Земля – 1,0 а. е.
Марс – 1,52 а. е.

Удаленность Меркурия от Солнца – величина непостоянная. В среднем она составляет 57 910 006 км. Орбита его движения эллиптическая. Она сильно вытянута и в ближайшей точке это значение уменьшается до 45,9 млн. км, а в наиболее удаленной – составляет 69,7 млн. км.

Средняя дистанция от центра планетарной системы до ближайших планет:

Меркурий – 57,9 млн. км.
Венера – 108 млн. км.
Земля – 150 млн. км.
Марс – 228 млн. км.

Оценить, насколько дальше Земля отстоит от Солнца, чем Меркурий, можно по таблице расстояний:

Планета	Меркурий	Венера	Земля	Марс
Расстояние в км	57 910 006	108 199 995	149 599 951	227 939 920
Расстояние в св. годах	0,0000061	0,0000114	0,0000158	0,0000240

Расстояние до Земли

Все планеты нашей системы вращаются по гелиоцентрическим орбитам с разным эксцентриситетом (степенью отклонения от окружности). Скорость их вращения также различна.

Наибольшее расстояние от Меркурия до Земли – 217 млн. км – достигается на момент противостояния, когда Солнце находится между Землей и Меркурием, находящимся в афелии своей орбиты, где он пребывает в полтора раза дальше от звезды, чем в перигелии.

Несмотря на то, что самой близкой по среднему значению к Земле планетой является Венера, из-за высокой скорости движения, Меркурий чаще других находится от нее на минимальной дистанции. Каждые 116 земных дней он подходит к нашей планете так же близко, как к Солнцу.

Наименьшее расстояние от Меркурия до Земли – всего 82, 2 млн. км – наблюдается во время схождения орбит небесных тел. Это значение непостоянно и постепенно уменьшается из-за движения Земли. Каждые 600 лет интервал сокращается на 100 000 км. По предварительным оценкам, максимальное схождение составит 80 млн. км. Оно наступит не ранее 29 012 года, после чего планеты снова начнут отдаляться.

Расстояние до Венеры

Минимальный промежуток между орбитами Меркурия и Венеры почти равен среднему расстоянию от Земли до Венеры. Если планеты встретятся в афелии, дистанция между ними сократится до 50,3 млн. км. Когда они разойдутся на максимальное расстояние, его значение составит около 166 млн. км.

Атмосфера Меркурия сильно разрежена. Она не защищает поверхность от охлаждения и позволяет ей отражать большую часть инфракрасных лучей. Вот почему более далекая Венера горячее Меркурия, находящегося ближе к источнику тепла. Венерианская атмосфера на 96,5% состоит из углекислого газа. Диоксид серы (0,018%) образует плотный облачный покров над всей планетой, препятствующий рассеиванию инфракрасных лучей. Благодаря парниковому эффекту, температура на всей поверхности планеты примерно одинакова (+464оС). Ее маленький сосед Меркурий остывает на «ночной» стороне до -173оС; на «дневной» – нагревается до +427оС.

Обе планеты слабо наклонены к плоскости эклиптики, не имеют естественных спутников, медленнее остальных вращаются вокруг своей оси, однако движутся по орбите в разных направлениях. Эти факты породили гипотезу о том, что первая планета изначально являлась спутником Венеры, впоследствии утраченным из-за столкновения. Гипотеза до сих пор не подтверждена.

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.

Интересные факты о Меркурии:

От Меркурия до Солнца около 58 млн.км.
Для достижения орбиты Меркурия «Месенджер» преодолел 79 млн. км и был вынужден 15 раз облететь Солнце, чтобы синхронизироваться с планетой.
Когда Меркурий находится в максимальной близости к Солнцу, он имеет размер в 3 раза больший, чем мы его видим с Земли.
Благодаря меньшей гравитации, на Меркурии человек был бы способен прыгнуть в 2,6 раз выше, чем на нашей планете.
Космический корабль долетает с Земли до Меркурия за 6 лет.
Радиосигнал Меркурия до Земли и обратно вернется за 5 минут.
По своим размерам маленькая планета проигрывает даже некоторым спутникам планет-гигантов, например, Титану и Ганимеду.
Ядро Меркурия соизмеримо с размером Луны.
Вблизи двух полюсов планеты находятся области, на которые никогда не попадают лучи Солнца.
Предполагается, что слой льда на Меркурии достигает 2 м.
Только на Меркурии можно наблюдать, как в течение одних суток Солнце дважды всходит (либо заходит).
Наибольший меркурианский кратер в диаметре равен 716 км, исследователи его назвали Рембрандт.
Самый большой уступ под названием Дискавери имеет длину 350 км, а его высота – 3 км.
На уровне 1 м под внешней оболочкой Меркурия отсутствуют колебания температуры. Здесь она постоянно находится на отметке +75°C.
Планета имеет каметоподобный хвост, длина которого превышает 2,5 млн. км.
Если бы Земля была пустая внутри, в нее поместилось бы 20 Меркуриев

Исследование планеты Меркурий[]

До момента первого полета беспилотных аппаратов мы многого не знали о морфологических характеристиках. Первым стал Маринер в 1974-1975 гг. Он трижды приблизился и сделал ряд масштабных снимков.

Строение, плотность

Внутри Меркурия, по мнению ученых, как и внутри Земли, находится тяжелое железное ядро. Его масса составляет чуть более 0,8 массы всей планеты. Средняя плотность Меркурия практически равна средней плотности Земли. Как полагают ученые, это говорит о том, что планета богата металлами. Существует гипотеза, что на заре образования Солнечной системы Меркурий был больше похож на Землю, но, столкнувшись с так называемой планетезималью – небесным телом, которое вращается вокруг протозвезды и накапливает собственную массу за счет других небесных тел и космической пыли, потерял значительную часть материи, сохранив практически одно ядро.

Размер, масса и орбита планеты Меркурий[]

При радиусе в 2440 км и массе 3.3022 х 1023 кг считается самой маленькой планетой в Солнечной системе. По размеру достигает всего 0.38 земного. Также уступает по параметрам некоторым спутникам, но по плотности стоит на втором месте после Земли – 5.427 г/см3.

Это обладатель наиболее эксцентричной орбиты. Удаленность Меркурия может колебаться от 46 миллионов км (перигелий) до 70 миллионов км (афелий). Средний орбитальная скорость равна – 47322 км/с, поэтому на прохождения орбитального пути уходит 87.969 дней.

Скорость осевого оборота составляет 10.892 км/ч, поэтому сутки на Меркурии длятся 58.646 дней. Это говорит о том, что планета находится в резонансе 3:2 (3 осевых вращения на 2 орбитальных).

Эксцентричность и замедленность вращения приводят к тому, что планета тратит 176 дней на то, чтобы вернуться в изначальную точку. Так что один день на планете вдвое длиннее года. Также это обладатель наиболее низкого осевого наклона – 0.027 градусов.

Интересные факты про Меркурий

Стоит отметить, что естественных спутников у него нет.
По одной из гипотез, когда-то давным-давно Меркурий являлся спутником Венеры. Хотя есть и другая версия, согласно которой во время формирования нашей системы он столкнулся с Венерой и она забрала часть его вещества. Хотя пока достоверное происхождение планеты неизвестно.
Самая маленькая планета содержит в своём ядре наибольшую концентрацию железа.
На поверхности обнаружили лавовую равнину Жары, которая располагается рядом с одной из горячих точек и находится внутри кратера. Что интересно, в самом центре этой равнины есть совокупность борозд, называемая Пантеон или Паук.
Один из меркурианских кратеров под именем Койпер простирается на 60 км и является крупнейшим молодым кратером среди остальных на поверхности. Причём это ярчайшее пятно на ней.
В 2008 году открыли кометоподобный хвост протяжённостью свыше 2,5 млн км.

Кратер Койпер

Поверхность планеты

Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы. Как известно, с недавнего времени Плутон исключён из списка планет Солнечной системы и теперь считается карликовой планетой. Диаметр Меркурия по экватору составляет 4878 км, что всего на 40 % больше экваториального диаметра нашей Луны (3476 км). Меркурий похож на Луну и во многих других отношениях. Его поверхность столь же бесплодна и испещрена складками, «бассейнами», взгорьями и так называемыми эскарпами. «Бассейны» (названные так по аналогии с лунными «морями») и изрытые кратерами взгорья сформировались, по-видимому, на раннем этапе истории Меркурия, в процессе так называемой «Тяжёлой бомбардировки» около 3800 млн. лет назад. В то время метеориты сыпались на поверхность планеты дождём, испещрив её кратерами. Самый большой из них, Равнина зноя, достигает 1300 км в диаметре и состоит из нескольких колец. Мощь ударной волны, вызванной падением гигантского метеорита, была столь велика, что на противоположной месту столкновения стороне планеты появилась огромная гряда холмов. Некоторые кратеры Меркурия названы в честь композиторов — например, второй по величине кратер носит имя Бетховена. Там, где метеоритам удавалось пробить поверхность планеты, из глубины выплёскивалась лава, в результате чего образовались обширные волнистые равнины.

Эти катаклизмы, видимо, сильно разогрели Меркурий, а когда метеоритная бомбардировка окончилась, планета стала остывать и сжиматься. Сжатие привело к появлению на поверхности складок и длинных извилистых утёсов, называемых эскарпами. Местами их высота может достигать 3 км.

Как и у Земли, относительно тонкая кора Меркурия покрывает толстый слой мантии, окружающей крупное тяжёлое железосодержащее ядро. Средняя плотность Меркурия чрезвычайно высока. Это позволяет предположить, что ядро планеты по отношению к остальной её части очень велико и тяжело. Астрономы утверждают, что ядро Меркурия составляет около 42 % его объёма, в то время как ядро Земли — всего 17 %.

Ядро

Анализируя данные с «Месенджера», исследователи выяснили, что железное ядро Меркурия находится в жидком состоянии, и имеет радиус около 2 тысяч километров. Что составляет 80% от общего радиуса планеты. Таких пропорций между ядром и остальными слоями не наблюдается ни у одной известной планеты.

Как объясняют феномен большого ядра?

Существует 2 рабочих версии:

Изначально Меркурий был в 2,25 раз больше своих нынешних размеров. После столкновения с крупным космическим телом он потерял большую часть внешних слоев и принял нынешний облик.
В момент формирования планеты Солнце вынесло легкие элементы в дальние области межпланетного пространства, поэтому его структура насыщена столь плотными веществами.

Эффект Иисуса Навина

В тот период, когда Меркурий достигает максимальной скорости движения по орбите, его угловая скорость вращения вокруг звезды начинает превышать угловую скорость собственного вращения. В результате наблюдатель на планете может наблюдать уникальное явление: Солнце, обычно идущее с востока запад, вдруг останавливается на небосводе, а потом и вовсе начинает идти в обратную сторону. В некоторых районах планеты можно даже наблюдать, как Солнце сначала восходит, а потом примерно в том же месте заходит за горизонт. Этот эффект назван в честь библейского персонажа, сумевшего остановить Солнце на небе.

Общие сведения

Меркурий является первой планетой от Солнца, и от небесного светила его отделяет в среднем 58 млн км. Вместе с Венерой, Землёй и Марсом составляет земную группу планет, которых объединяет некоторое сходство в размерах и строении.

Планета была названа в честь древнеримского бога торговли — быстрого Меркурия, поскольку она движется по небу быстрее других планет. Её период обращения вокруг Солнца составляет всего 87,97 земных суток. Это самое маленькое время вращения вокруг светила среди всех планет Солнечной системы.

Рис. 1. Меркурий на фоне ночного неба.

К важным физическим характеристикам планеты относят:

экваториальный радиус — 2439 км;
площадь поверхности — 7,48⋅107 кв. км;
объем — 6,083 x 1010 куб. км;
масса — 3,33×10²³ кг;
средняя плотность — 5,43 г/куб. cм.

Меркурий относится к планетам земной группы. По своим физическим характеристикам и внешнему виду Меркурий напоминает Луну.

Масса

Из-за относительно небольших значений массы, радиуса и площади поверхности, считается наименьшим небесным телом нашей системы.

Средний радиус планеты Меркурий равен 2420 км.
Экваториальный – 2440 км.
Масса Меркурия -3.3 х 1023 кг.
Вес в тоннах равен 203 т.

Планета меньше Земли в 18 раз по объему. Наименьшая в системе площадь поверхности меньше площади Земли в 10 раз.

Размер планеты равняется 0,38 от размера Земли.
По плотности занимает второе место системы, уступая Земле 5.427 г/см3. Из-за высокой плотности вес 100 земных килограмм равняется примерно 40 меркурианским кг.

Меркурианская Орбита наиболее эксцентричная в системе.

Планета может приближаться на расстояние 46 млн.км. в период перигелия.
В афелии отдаляется от основной звезды на 70 млн.км.
Средняя орбитальная скорость равняется 47322 километров в секунду.

Меркурий занимает первое место по приближенности к Солнцу, Плутон занимал последнее место в списке. Диаметр Меркурия равняется примерно 4900 км, что на 62% меньше по сравнению с Землей. Площадь планеты равна 75 млн квадратных км. Объем Земли может вместить 18 тел с подобным объемом.

Год длится около 88 дней. Осевое вращение занимает 58 дней, солнечный день длится 176 дней. Из-за этого можно считать, что один солнечный день длится больше, чем меркурианский год. Угол наклона наименьший среди планет нашей системы (примерно 0,03 градуса, земной 23,4).

Зная, сколько весит планета, учеными сделан вывод о том, что Меркурий — самая маленькая и легкая, после исключения Плутона из списка планет солнечной системы.

Недра планеты хранят огромные запасы металла, составляющие ядро планеты. Расстояние от центра до поверхности в среднем равно 2420 км. Ядро занимает примерно 80% площади небесного тела.