Меркурий

МЕРКУ́РИЙ – ближайшая к Солнцу планета Солнечной системы, наименьшая из планет земной группы. Астрономический знак ☿. Предполагается, что на Меркурии могут быть найдены стёршиеся на других планетах следы процессов, сопутствовавших формированию Солнечной системы.

Меркурий как планета Солнечной системы

Источник раздела: Большая российская энциклопедия

История и мифология

Меркурий был известен с глубокой древности в числе пяти других планет и выделялся среди них быстрым движением на фоне неба. В древнегреческой мифологии Меркурий считался звездой бога Гермеса, в древнеримской мифологии – бога Меркурия. Поэтому в англоязычной научной литературе с существительными, имеющими отношение к Меркурий, используются два прилагательных-синонима: mercurian и hermean (меркурианский).

Общая характеристика

Луна (слева) и Меркурий (справа) в одинаковом масштабе. Изображение Меркурия построено обработкой мозаики из снимков, сделанных КА «Мессенджер» в 2008.

Угловое расстояние Меркурия от Солнца в наибольшей элонгации не превышает 28,3°. Наблюдать Меркурий можно только в периоды, продолжающиеся около 10 суток и наступающие несколько раз в году (наилучших периодов, как правило, два в году). Наблюдения возможны обычно менее часа в сутки в вечерние или утренние часы, когда Меркурий становится заметен на фоне сумеречного неба. В высоких широтах наблюдения Меркурий практически невозможны. В дневное время Меркурий можно видеть только с помощью телескопа, причём различить какие-либо детали на его поверхности практически не удаётся.

Масса Меркурия составляет 3,302·10²³ кг (0,055 массы Земли), экваториальный радиус – 2440±1 км (0,38 радиуса Земли), ускорение свободного падения – 3,72 м/с² (0,38 земного), первая и вторая космическая скорости равны соответственно 3,0 км/с и 4,25 км/с. Орбита Меркурия наклонена к плоскости эклиптики на 7° и сильно вытянута (эксцентриситет орбиты 0,206). Большая полуось орбиты (среднее расстояние от Солнца) составляет 0,387 а. е. (58 млн. км); в перигелии расстояние от Меркурия до Солнца равно 0,31 а. е., в афелии – 0,47 а. е.

Сидерический период обращения Меркурия 87,9694 суток, орбитальная скорость в среднем составляет 48 км/с, а в перигелии достигает 54 км/с, что почти вдвое превышает орбитальную скорость Земли. Средний поток солнечного излучения у поверхности Меркурий 9,08 кВт/м² (в 6,6 раза больше, чем на орбите Земли). Геометрическое альбедо составляет 0,106, сферическое – 0,119. Имеются следы крайне разреженной атмосферы (экзосферы) с непостоянной плотностью около 10⁷ атомов/см³. Ср. температура поверхности планеты составляет 340 К, максимальная – до 710 К, минимальная – 88 К. Спутников у Меркурия нет.

Сидерический период вращения равен 58,6461 суток; ось вращения Меркурия практически перпендикулярна к плоскости орбиты. До 2-й половины 20 века предполагалось, что период вращения Меркурия синхронизирован с периодом его обращения вокруг Солнца. В 1965 методами межпланетной радиолокации установлено, что Меркурий находится в резонансном, но не синхронном вращении: за время двух оборотов вокруг Солнца Меркурий совершает ровно три оборота вокруг своей оси. Из-за резонансного вращения и высокого эксцентриситета орбиты на Меркурии можно выделить так называемые горячие долготы – секторы у двух противоположных меридианов, которые попеременно обращены к Солнцу при прохождении перигелия. Здесь поверхность Меркурия подвергается наиболее интенсивному нагреву.

Из-за высокого эксцентриситета орбиты скорость орбитального движения Меркурия меняется, в то время как скорость собственного вращения планеты остаётся постоянной. Эти скорости сравнимы, и в перигелии орбитальное движение в течение примерно 8 суток обгоняет вращение планеты, из-за чего на долготах, отстоящих от «горячих долгот» на 90°, наблюдаются двукратные восходы и закаты.

Поверхность Меркурия

Поверхность Меркурия (снимок с космического аппарата «Мессенджер»).

Обилием метеоритных кратеров на поверхности Меркурия напоминает обратную сторону Луны. Однако здесь нет обширных лавовых равнин, создающих лунные моря. Равнина, покрытая многочисленными перекрывающимися метеоритными кратерами, является наиболее древним типом рельефа Меркурия. Большинство кратеров образовалось около 3,9 млрд. лет назад в период максимума выпадения крупных метеоритных тел. Аналогичные лунные кратеры имеют значительно бóльшие диаметры, чем кратеры на Меркурии, образованные такими же по массе метеороидами. Это объясняется тем, что ускорение свободного падения на Меркурии 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 Меркурии, в 5 раз меньше, чем на Луне. Другой тип поверхности – бескратерные равнины (обширные промежутки между кратерами), характерные только для Меркурия. Необычная деталь рельефа Меркурия – эскарпы (обрывы) – уступы высотой 1–2 км, разделяющие два ничем не отличающихся района. Протяжённость таких обрывов – многие сотни километров. Например, 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 отдельных участков утолщающейся коры. По-видимому, именно этот процесс предотвратил мощные выбросы лавы.

Меркурий покрыт мелко раздробленным материалом (реголитом), который имеет примерно такие же отражательные свойства, как и реголит Луны. Кора Меркурия обеднена минералами, содержащими FeO (менее 3%), и обогащена полевыми шпатами; возможно присутствие щелочных базальтов, а также горных пород, включающих обеднённые железом пироксены. На поверхности Меркурия распространены такие породы, как анортозиты. Инфракрасные спектры указывают также на присутствие нефелиновых сиенитов. Длины волн максимумов спектров соответствуют горным породам среднего и основного состава со значительной степенью неоднородности.

Особенности строения Меркурия

Высокая средняя плотность Меркурия (5430 кг/м³, чуть ниже средней плотности Земли) и большое значение безразмерного момента инерции (характеризующего концентрацию вещества к центру Меркурия и составляющего около 0,324) указывают на массивное металлическое ядро планеты. Радиус металлического ядра Меркурия достигает 0,75 радиуса планеты. Оно занимает около 45% объёма планеты, на его долю приходится 75–80% массы Меркурия (у Земли – 32%), причём так называемая освобождённая (от сжатия в недрах планеты) плотность Меркурия значительно выше земной. Над ядром расположена силикатная оболочка толщиной 500–600 км, а плотность поверхностных пород Меркурия, вероятно, имеет тот же порядок, что и у Луны. Таким образом, Меркурия не удаётся отнести ни к типу Земли, ни к типу Луны: поверхность планеты похожа на лунную, но железное ядро по своим размерам сравнимо с земным.

Меркурий обладает магнитным полем (открыто космическим аппаратом «Маринер-10» в 1974), что указывает на наличие у планеты жидкого ядра. Жидкое состояние ядра (или его сферического слоя) было подтверждено в 2007 радиолокационными наблюдениями, а также исследованиями, проведёнными космическим аппаратом «Мессенджер» в 2008. Вместе с тем расчёты показывают, что за время существования планеты исходно жидкое ядро должно было затвердеть, причём на его застывание хватило бы всего 1,5–2 млрд. лет. Чтобы объяснить этот парадокс, предполагают, что в металлическом ядре присутствуют легирующие элементы, снижающие температуру затвердевания.

Собственное магнитное поле Меркурия имеет дипольный характер. Индукция дипольного магнитного поля Меркурия на экваторе достигает 300 нТ, а у полюсов – 700 нТ, что составляет около 1% индукции земного магнитного поля. Наклон оси магнитного диполя к оси вращения Меркурия оценивается в пределах 5–12° (что близко к наклону диполя Земли), направление магнитных диполей у Меркурия и Земли совпадает. Отсутствие атмосферы в сочетании с заметным собственным магнитным полем планеты позволяет исследовать явления обтекания магнитосферы солнечным ветром в условиях, которые не реализуются больше ни у одной планеты Солнечной системы.

Благодаря близости к Солнцу физические процессы на Меркурии во многих отношениях уникальны. Локальное магнитное поле Солнца, вмороженное в плазму солнечного ветра, взаимодействует с магнитосферой Меркурия. Кроме того, солнечный ветер проникает непосредственно к поверхности планеты, принося в экзосферу Меркурия водород и гелий, которые могут временно имплантироваться в остывшую поверхность ночной стороны Меркурия. В условиях высокой температуры дневной стороны с поверхности Меркурия выделяются атомы натрия, калия и кальция, пополняя разреженную и непостоянную по плотности экзосферу Меркурия. По весьма приблизительным оценкам, экзосфера Меркурия имеет следующий состав: атомы калия (32%), натрия (25%), кислорода (около 10%), аргона (7%), гелия (6%), а также молекулы азота и кислорода (по 5%), диоксида углерода, воды и водорода (по 3%). Меркурий непрерывно теряет атомы и молекулы экзосферы и возобновляет их из указанных выше источников.

Происхождение Меркурия

Основной источник раздела: Naked Science 2014

Проблема образования Меркурия относится к главным темам его исследований. Согласно теории последовательной аккреции, одним из основных механизмов формирования планет были катастрофические соударения с ними крупных протопланетных тел; результате этого вещество внешней оболочки Меркурия было выброшено в околопланетное пространство и утеряно. Ядро Меркурия можно рассматривать как остатки структуры более крупной планеты.

Следы вулканической активности на фотографиях Меркурия заставили ученых изменить свое мнение о его происхождении. Согласно новой теории, мини-планета мигрировала в Солнечную систему извне.

Меркурий, непоседливый бог торговли, вероятно, вполне оправдал свое имя, данное людьми самой маленькой планете Солнечной системе. На ее поверхности обнаружены следы вулканических извержений, которые опровергают самые популярные теории возникновения Меркурия.

Подобные вулканические извержения на Земле возникают тогда, когда раскаленная лава нагревает воду и летучие соединения, которые затем вырываются из недр планеты.

Меркурий, однако, находится гораздо ближе к Солнцу, поэтому такие соединения должны были испариться от адских температур, царящих на поверхности, еще 4,5 млрд. лет назад, при рождении планеты.

На снимках, сделанных автоматической межпланетной станцией «Мессенджер» в 2008 году, явно видны залежи вулканического пепла. До сих пор ученые предполагали, что вулканические извержения произошли сразу же после возникновения планеты.

Однако тщательный анализ фотографий выявил, что кратеры меркурианских вулканов образовались в разные периоды времени, от 3,5 до 1 млрд. лет, то есть намного позже времени рождения Меркурия.

Это открытие позволило выдвинуть теорию формирования Меркурия вне Солнечной системы. По предположению ученых, мини-планета стала соседкой Земли и Марса по космическим меркам сравнительно недавно.

Обнаружение вулканической активности на Меркурии также входит в противоречие с другой известной теорией, согласно которой эта планета в свое время испытала столкновение с более крупным объектом, уничтожившим большую часть ее коры.

Ведь если бы кора Меркурия была разрушена, на нем не осталось бы и столь давних следов вулканической деятельности.

Ученые признаются, что мини-планета ставит перед ними вопросы о своем происхождении, на которые в настоящее время ответить невозможно.

Исследования Меркурия в 20–21 вв.

Из-за близости Меркурия к Солнцу обеспечить сближение космических аппаратов с Меркурием намного сложнее, чем с Марсом или Венерой. В этом случае в ходе полёта космический должен выполнять гравитационные манёвры (например, обмен угловым моментом с Венерой).

В 1973 запущен первый космический аппарат для исследования Меркурия – «Маринер-10» (США), в 2004 – космический аппарат «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 ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах спектра и исследований магнитосферы Меркурия, телевизионной съёмкой было охвачено около 45% поверхности планеты.

В январе 2008 «Мессенджер» после нескольких гравитационных манёвров приблизился к Меркурию и затем ещё дважды сближался с планетой. Уже при первом сближении на поверхности Меркурия были обнаружены соединения оксидов железа и титана. Лазерная локация позволила с высокой точностью получить сведения о рельефе планеты. В дальнейшем предусмотрена полная съёмка поверхности Меркурия. В марте 2011 аппарат стал первым искусственным спутником планеты. Результаты, полученные в 2011, позволили сделать выводы об эволюции планеты, рельефе и составе поверхности, экзосфере, истории вулканизма Меркурия, его магнитном поле и др.

Европейским космическим агентством совместно с Японским аэрокосмическим агентством разработана миссия «BepiColombo», состоящая из двух космических аппаратов, один из которых ориентирован на исследование поверхности Меркурия, а другой – на наблюдения магнитного поля и магнитосферы планеты.

Запуск в космос произошёл 20 октября 2018 года в 01:45 по UTC. Прибытие к Меркурию планируется в декабре 2025 года, после пролёта Земли, двух пролётов Венеры, и 6 пролётов Меркурия.

В начале 21 века в России разработан новый метод астрономических наблюдений Меркурия. Высокая чувствительность ПЗС-матриц позволила сократить экспозиции изображений Меркурия 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 Меркурия стала наземная радиолокация. С её помощью обнаружены необычные свойства грунта некоторых кратеров вблизи северного полюса планеты: возможно, в этих местах есть водяной лёд. Поскольку ось вращения Меркурия 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 Меркурий кометами или др. соударяющимися с планетой телами.

Литература статьи "Большой российской энциклопедии"

• Ксанфомалити Л. В. Неизвестный Меркурий // В мире науки. 2008. № 2.
• Ксанфомалити Л. В. Парад планет. М., 1997.
• Ксанфомалити Л. В. Поверхность Меркурия по наземным астрономическим наблюдениям // Астрономический вестник. 2008. Т. 42. № 6.
• Mercury / Ed. A. Balogh, L. Ksanfomality, R. von Steiger. Bern, 2008.
• Solomon S. C. a. o. Return to Mercury: a global perspective on MESSENGER’s first Mercury flyby // Science. 2008. Vol. 321. P. 59–62.
• Strom R. G., Sprague A. L. Exploring Mercury: the iron planet. L., 2003.

- - - - - Старая версия (в процессе переработки) - - - - -

Меркурий как планета Солнечной системы

Источник раздела: Научно-технический энциклопедический словарь

Меркурий трудно наблюдать, так как он очень близко расположен к Солнцу, однако, в телескопе можно различить светлые и темные области. У него нет спутников.

Об этой планете было известно очень мало до тех пор, пока автоматическая межпланетная станция «Маринер-10» не совершила три сближения на небольшое расстояние с планетой в 1974-1975 гг. и не прислала на Землю снимки почти половины поверхности Меркурия. Снимки свидетельствовали, что это сильно испещренная кратерами, похожая на Луну планета, на поверхности которой множество воронок, долин и хребтов.

Температура поверхности на экваторе в полдень может достигать более 800 К в перигелии, а на ночной стороне она может падать до 90 К.

В 1991-92 гг. радиолокационная съемка полярных районов Меркурия показала, что на дне кратеров, находящихся постоянно в тени, где температура, как полагают, никогда не повышается выше 112 К, лежит обычный лед.

У Меркурия очень разреженная атмосфера, состоящая главным образом из гелия и натрия.

Наличие у него слабого магнитного поля и высокая плотность для планеты такого размера говорят о том, что у планеты очень большое богатое железом ядро, пропорционально более крупное, чем у любого другого небесного тела Солнечной системы.

Происхождение Меркурия

Источник раздела: Naked Science 2014

Следы вулканической активности на фотографиях Меркурия заставили ученых изменить свое мнение о его происхождении. Согласно новой теории, мини-планета мигрировала в Солнечную систему извне.

Меркурий, непоседливый бог торговли, вероятно, вполне оправдал свое имя, данное людьми самой маленькой планете Солнечной системе. На ее поверхности обнаружены следы вулканических извержений, которые опровергают самые популярные теории возникновения Меркурия.

Подобные вулканические извержения на Земле возникают тогда, когда раскаленная лава нагревает воду и летучие соединения, которые затем вырываются из недр планеты.

Меркурий, однако, находится гораздо ближе к Солнцу, поэтому такие соединения должны были испариться от адских температур, царящих на поверхности, еще 4,5 млрд лет назад, при рождении планеты.

На снимках, сделанных автоматической межпланетной станцией «Мессенджер» в 2008 году, явно видны залежи вулканического пепла. До сих пор ученые предполагали, что вулканические извержения произошли сразу же после возникновения планеты.

Однако тщательный анализ фотографий выявил, что кратеры меркурианских вулканов образовались в разные периоды времени, от 3,5 до 1 миллиарда лет, т. е. намного позже времени рождения Меркурия.

Это открытие позволило выдвинуть теорию формирования Меркурия вне Солнечной системы. По предположению ученых, мини-планета стала соседкой Земли и Марса по космическим меркам сравнительно недавно.

Обнаружение вулканической активности на Меркурии также входит в противоречие с другой известной теорией, согласно которой эта планета в свое время испытала столкновение с более крупным объектом, уничтожившим большую часть ее коры.

Ведь если бы кора Меркурия была разрушена, на нем не осталось бы и столь давних следов вулканической деятельности.

Ученые признаются, что мини-планета ставит перед ними вопросы о своем происхождении, на которые в настоящее время ответить невозможно.

В астрологии

• Система обмена информацией.

Видео

• Вселенная. 1 сезон 7 серия. Внутренние планеты Меркурий и Венера

Ссылки

• Денис Куталёв. Небесный танец Меркурия.