Планета Меркурий)

Меркурий

Изображение увеличено в цвете на MESSENGER в 2008
Обозначения
Произношение	/ М ɜːr K J ʊr I / ( слушать )
Прилагательные	Меркурианской / м ər к jʊər я ə п / , [1] Ртутный / м ər к jʊər я ə л / [2]
Орбитальные характеристики [5]
Эпоха J2000
Афелий	0,466 697  AU 69 816 900 км
Перигелий	0,307 499  AU 46 001 200 км
Большая полуось	0,387 098  AU 57 909 050 км
Эксцентриситет	0,205 630 [3]
Орбитальный период	87,9691 г 0,240 846  год 0.5 Меркурий синодический день
Синодический период	115,88 д [3]
Средняя орбитальная скорость	47,362 км / с [3]
Средняя аномалия	174,796 °
Наклон	7.005 ° до эклиптики 3,38 ° до Солнца «s экватора 6,34 ° к неизменной плоскости [4]
Долгота восходящего узла	48.331 °
Аргумент перигелия	29,124 °
Спутники	Никто
Физические характеристики
Средний диаметр	4880 км
Средний радиус	2439,7 ± 1,0 км [6] [7] 0,3829 Земли
Сплющивание	0,0000 [1]
Площадь поверхности	7,48 × 10 7  км 2 [6] 0.147 Земли
Объем	6.083 × 10 10  км 3 [6] 0,056 Земли
Масса	3,3011 × 10 23  кг [8] 0,055 Земли
Средняя плотность	5,427 г / см 3 [6]
Поверхностная гравитация	3,7 м / с 2 0,38 г [6]
Фактор момента инерции	0,346 ± 0,014 [9]
Скорость убегания	4,25 км / с [6]
Сидерический период вращения	58,646 г 1 407 0,5 ч [6]
Экваториальная скорость вращения	10,892 км / ч (3,026 м / с)
Осевой наклон	2,04 ′ ± 0,08 ′ (на орбиту) [9] (0,034 °) [3]
Северный полюс прямое восхождение	18 ч 44 м 2 с 281,01 ° [3]
Склонение северного полюса	61,45 ° [3]
Альбедо	0,088 ( облигация ) [10] 0,142 ( геометрия ) [11]
Температура поверхности . мин иметь в виду Максимум 0 ° с. Ш., 0 ° з. Д. [12] 100 К 340 К 700 К 85 ° с. Ш., 0 ° з. Д. [12] 80 К 200 К 380 К
Видимая величина	От −2,48 до +7,25 [13]
Угловой диаметр	4,5–13 ″ [3]
Атмосфера [14] [15]
Поверхностное давление	след (≲ 0,5 нПа)
Состав по объему	атомарный кислород натрий магний атомарный водород калий кальций гелий Следовые количества железа , алюминия , аргона , диазота , дикислорода , диоксид углерода , водяной пар , ксеноном , криптоном и неоном

Меркурий - самая маленькая и ближайшая к Солнцу планета в Солнечной системе . Его орбита вокруг Солнца занимает 87,97 земных дня, это самая короткая из всех планет Солнечной системы. Он назван в честь греческого бога Гермеса (Ερμής), что переводится на латынь как Меркурий ( Меркурий ), бог торговли, посланник богов, посредник между богами и смертными.

Как и Венера , Меркурий вращается вокруг Солнца по орбите Земли как нижняя планета , и его видимое расстояние от Солнца, если смотреть с Земли, никогда не превышает 28 °. Эта близость к Солнцу означает, что планету можно увидеть только около западного горизонта после захода солнца или восточного горизонта перед восходом солнца , обычно в сумерках . В это время он может выглядеть как яркий звездообразный объект, но его часто гораздо труднее наблюдать, чем Венеру. Планета телескопически отображает полный диапазон фаз , подобно Венере и Луне, когда она движется по своей внутренней орбите относительно Земли, которая повторяется в течение синодического периода. примерно 116 дней.

Меркурий вращается уникальным образом для Солнечной системы. Он приливно заблокирован с Солнцем в 3: 2 спин-орбитального резонанса , ^[16] означает , что относительно неподвижных звезд , она вращается вокруг своей оси ровно три раза за каждые два оборота он делает вокруг Солнца ^{[a] [17]} Как видно из Солнца, в системе отсчета, которая вращается вместе с орбитальным движением, кажется, что оно вращается только один раз каждые два меркурианских года. Следовательно, наблюдатель на Меркурии будет видеть только один день каждые два меркурианских года.

Ось Меркурия имеет наименьший наклон любой из планет Солнечной системы (около ⁺¹ / ₊₃₀ градусов). Его орбитальный эксцентриситет - самый большой из всех известных планет Солнечной системы; ^[b] в перигелии расстояние от Меркурия до Солнца составляет лишь около двух третей (или 66%) его расстояния в афелии . Поверхность Меркурия сильно испещрена кратерами и внешне похожа на Луну.s, указывая на то, что он был геологически неактивным в течение миллиардов лет. Практически не имея атмосферы для удержания тепла, температура поверхности планеты меняется в течение суток сильнее, чем на любой другой планете Солнечной системы, от 100 К (-173 ° C; -280 ° F) ночью до 700 K (427 ° C). ; 800 ° F) в течение дня в экваториальных регионах. ^[18] В полярных регионах постоянно ниже 180 К (-93 ° C; -136 ° F). У планеты нет известных естественных спутников .

Два космических корабля посетили Меркурий: Маринер-10 пролетел в 1974 и 1975 годах; и MESSENGER , запущенный в 2004 году, совершил оборот вокруг Меркурия более 4000 раз за четыре года, прежде чем исчерпать все топливо и упасть на поверхность планеты 30 апреля 2015 года. ^{[19] [20] [21]} Космический корабль BepiColombo должен прибыть к Меркурию в 2025 г.

Физические характеристики

Внутренняя структура

Ртуть, по-видимому, имеет твердую силикатную кору и мантию, покрывающую твердый внешний слой ядра из сульфида железа, более глубокий жидкий слой ядра и твердое внутреннее ядро. ^{[22] [23]}

Меркурий - одна из четырех планет земной группы в Солнечной системе и представляет собой твердое тело, подобное Земле. Это самая маленькая планета в Солнечной системе с экваториальным радиусом 2439,7 км (1516,0 миль). ^[3] Меркурий также меньше - хотя и массивнее - чем крупнейшие естественные спутники Солнечной системы, Ганимед и Титан . Ртуть состоит примерно из 70% металлического и 30% силикатного материала. ^[24] Плотность Меркурия является второй по величине в Солнечной системе и составляет 5,427 г / см ³ , что лишь немного меньше плотности Земли, равной 5,515 г / см.³ . ^[3] Если бы эффект гравитационного сжатия был исключен из обеих планет, материалы, из которых состоит Меркурий, были бы плотнее, чем материалы Земли, с плотностью без сжатия 5,3 г / см ^{3 по} сравнению с 4,4 г / см ³ Земли. . ^[25]

Плотность Меркурия можно использовать для вывода деталей его внутренней структуры. Хотя высокая плотность Земли в значительной степени является результатом гравитационного сжатия, особенно в ядре , Меркурий намного меньше, а его внутренние области не так сжаты. Следовательно, чтобы он имел такую ​​высокую плотность, его ядро ​​должно быть большим и богатым железом. ^[26]

По оценкам геологов, ядро ​​Меркурия занимает около 55% его объема; для Земли эта доля составляет 17%. Исследование, опубликованное в 2007 году, предполагает, что у Меркурия есть расплавленное ядро. ^{[27] [28]} Ядро окружает мантия, состоящая из силикатов, длиной 500–700 км (310–430 миль) . ^{[29] [30]} На основании данных миссии Mariner 10 и наблюдений с Земли, толщина коры Меркурия оценивается в 35 км (22 мили). ^[31]Отличительной особенностью поверхности Меркурия является наличие множества узких хребтов, протянувшихся до нескольких сотен километров в длину. Считается, что они образовались, когда ядро ​​и мантия Меркурия охлаждались и сжимались в то время, когда кора уже затвердела. ^[32]

В ядре Меркурия больше железа, чем в ядре любой другой крупной планеты Солнечной системы, и для объяснения этого было предложено несколько теорий. Наиболее широко распространенная теория состоит в том, что Меркурий изначально имел соотношение металл-силикат, подобное обычным хондритовым метеоритам, которые, как считается, являются типичными для каменистого вещества Солнечной системы, а масса примерно в 2,25 раза больше ее нынешней массы. ^{[33] В} начале истории Солнечной системы Меркурий, возможно, был поражен планетезималью примерно 1/6 массы и несколько тысяч километров в поперечнике. ^[33] Удар снесло бы большую часть первоначальной коры и мантии, оставив ядро ​​в качестве относительно основного компонента. ^[33]Подобный процесс, известный как гипотеза гигантского удара , был предложен для объяснения образования Луны . ^[33]

В качестве альтернативы, Меркурий мог образоваться из солнечной туманности до того, как выработка энергии Солнцем стабилизировалась. Первоначально он имел бы вдвое большую массу, чем сейчас, но когда протосолнце сузилось , температура около Меркурия могла быть между 2500 и 3500 К и, возможно, даже до 10 000 К. ^[34] Большая часть поверхностных пород Меркурия могла быть испарена при таких температурах. температуры, образуя атмосферу «каменного пара», который мог быть унесен солнечным ветром . ^[34]

Третья гипотеза предполагает, что солнечная туманность вызвала сопротивление частиц, от которых аккрецировался Меркурий , а это означало, что более легкие частицы были потеряны из аккрецирующего материала, а не собраны Меркурием. ^[35] Каждая гипотеза предсказывает различный состав поверхности, и есть две космические миссии для проведения наблюдений. Программа MESSENGER , завершившаяся в 2015 году, обнаружила более высокие, чем ожидалось, уровни калия и серы на поверхности, предполагая, что гипотеза гигантского удара и испарение коры и мантии не произошло, потому что калий и сера были вытеснены экстремальной жарой. этих событий. ^[36] BepiColombo, который прибудет к Меркурию в 2025 году, проведет наблюдения для проверки этих гипотез. ^[37] Полученные данные подтверждают третью гипотезу; однако необходим дальнейший анализ данных. ^[38]

Геология поверхности

Поверхность Меркурия внешне похожа на поверхность Луны, на ней видны обширные равнины, похожие на кобылу, и тяжелые кратеры, что указывает на то, что она была геологически неактивной в течение миллиардов лет. Поскольку знание геологии Меркьюри было основано только на 1975 Mariner 10 облета и наземных наблюдениях, это наименее изученное из планет земной группы . ^[28] По мере обработки данных с орбитального аппарата MESSENGER эти знания будут увеличиваться. Например, обнаружен необычный кратер с расходящимися впадинами, который ученые назвали «пауком». ^[39] Позже он был назван Аполлодором . ^[40]

Элементы альбедо - это области с заметно различающейся отражательной способностью, как видно в телескоп. У Меркурия есть дорса (также называемая « морщинистыми гребнями »), луноподобные возвышенности , горы (горы), планитии (равнины), рупы (откосы) и долины (долины). ^{[41] [42]}

Названия функций на Меркурии происходят из разных источников. Имена, исходящие от людей, ограничиваются умершими. Кратеры названы в честь художников, музыкантов, художников и авторов, которые внесли выдающийся или фундаментальный вклад в свою область. Хребты, или дорса, названы в честь ученых, внесших вклад в изучение Меркурия. Впадины или ямки названы в честь произведений архитектуры. Монтес назван в честь слова «горячий» на разных языках. Равнины или планитии названы в честь Меркурия на разных языках. Обрывы или Rupes названы в честь кораблей научных экспедиций. Долины или долины названы в честь заброшенных городов, поселков или поселений древности.^[43]

Меркурий подвергся сильной бомбардировке кометами и астероидами во время и вскоре после его образования 4,6 миллиарда лет назад, а также во время, возможно, отдельного последующего эпизода, названного поздней тяжелой бомбардировкой, который закончился 3,8 миллиарда лет назад. ^[44] В течение этого периода интенсивного кратерообразования Меркурий получил удары по всей своей поверхности ^[42], чему способствовало отсутствие атмосферы, которая могла бы замедлить ударные волны. ^[45] В это время Меркурий был вулканически активным; бассейны, такие как Бассейн Калорис, были заполнены магмой , создавая гладкие равнины, похожие на моря.найдено на Луне. ^{[46] [47]}

Данные облетов MESSENGER в октябре 2008 г. дали исследователям большее представление о беспорядочной природе поверхности Меркурия. Поверхность Меркурия более неоднородна, чем поверхность Марса или Луны , каждая из которых содержит значительные участки схожей геологии, такие как моря и плато. ^[48]

Ударные бассейны и кратеры

Кратеры на Меркурии варьируются в диаметре от небольших полостей в форме чаши до многокольцевых ударных бассейнов в сотни километров в поперечнике. Они появляются во всех состояниях деградации, от относительно свежих лучевых кратеров до сильно разрушенных остатков кратеров. Кратеры Меркурия немного отличаются от лунных кратеров тем, что площадь, покрытая их выбросами, намного меньше, что является следствием более сильной поверхностной гравитации Меркурия. ^[49] Согласно правилам МАС , каждый новый кратер должен быть назван в честь художника, который прославился более пятидесяти лет и умер более трех лет, до того, как будет назван кратер. ^[50]

Самый большой известный кратер - это бассейн Калорис диаметром 1550 км. ^[51] Удар, создавший Бассейн Калорис, был настолько мощным, что вызвал извержения лавы и оставил концентрическое кольцо высотой более 2 км, окружающее ударный кратер . На противоположной стороне Бассейна Калорис находится большой регион необычной холмистой местности, известный как «Странная местность». Одна из гипотез его происхождения заключается в том, что ударные волны, образовавшиеся во время удара Калориса, прошли вокруг Меркурия, сходясь в антиподе бассейна (на 180 градусов). В результате высокие напряжения разрушили поверхность. ^[52]В качестве альтернативы было высказано предположение, что эта местность образовалась в результате схождения выбросов на антиподе этого бассейна. ^[53]

Всего на изображенной части Меркурия было идентифицировано около 15 ударных бассейнов. Примечательной впадиной является многокольцевая впадина Толстого шириной 400 км, которая имеет покров выброса, простирающийся до 500 км от ее края, и дно, заполненное гладкими равнинными материалами. Бассейн Бетховена имеет аналогичное по размеру одеяло выброса и бортик диаметром 625 км. ^[49] Как и Луна , поверхность Меркурия, вероятно, подверглась воздействию процессов космического выветривания , включая столкновения с солнечным ветром и микрометеоритами . ^[54]

Равнины

На Меркурии есть два геологически различных равнинных региона. ^{[49] [55]} Плавные холмистые равнины в областях между кратерами - самые старые видимые поверхности Меркурия, ^[49] предшествующие сильно изрезанной кратерами местности. Эти межкратерные равнины, кажется, стерли с лица земли многие более ранние кратеры, и в целом наблюдается небольшое количество меньших кратеров диаметром менее 30 км. ^[55]

Гладкие равнины - это широко распространенные плоские области, которые заполняют впадины различных размеров и очень похожи на лунные моря. Примечательно, что они заполняют широкое кольцо, окружающее Бассейн Калорис. В отличие от лунных морей, гладкие равнины Меркурия имеют такое же альбедо, что и более старые равнины между кратерами. Несмотря на отсутствие однозначно вулканических характеристик, локализация и округлая, лопастная форма этих равнин убедительно подтверждают вулканическое происхождение. ^[49] Все гладкие равнины Меркурия сформировались значительно позже бассейна Калорис, о чем свидетельствует заметно меньшая плотность кратеров, чем на одеяле выброса Калорис. ^[49]Дно бассейна Калорис заполнено геологически отчетливой плоской равниной, разбитой гребнями и трещинами в виде примерно многоугольной структуры. Неясно, являются ли они вулканическими лавами, вызванными ударом, или большим слоем ударного расплава. ^[49]

Компрессионные особенности

Одна необычная особенность поверхности Меркурия - многочисленные складки сжатия, или рупы , пересекающие равнины. Когда внутреннее пространство Меркурия остыло, оно сжималось, и его поверхность начала деформироваться, создавая морщинистые гребни и лопастные уступы, связанные с надвигами . Переходы могут достигать длины 1000 км и высоты до 3 км. ^[56] Эти детали сжатия можно увидеть поверх других деталей, таких как кратеры и гладкие равнины, что указывает на их недавнее происхождение. ^[57] Картирование особенностей предполагает полное сокращение радиуса Меркурия в диапазоне от ~ 1 до 7 км. ^[58]Были обнаружены мелкомасштабные уступы надвиговых разломов высотой в несколько десятков метров и длиной в диапазоне нескольких километров, возраст которых, по всей видимости, составляет менее 50 миллионов лет, что указывает на то, что сжатие внутренних поверхностей и, как следствие, геологическая активность на поверхности продолжаются. настоящее. ^{[56] [58]}

Lunar Reconnaissance Orbiter обнаружил , что существуют аналогичные небольшие надвиги на Луне .

Вулканизм

Изображения, полученные MESSENGER , выявили свидетельства пирокластических потоков на Меркурии из низкопрофильных щитовых вулканов . ^{[59] [60] [61]} Данные MESSENGER помогли идентифицировать 51 пирокластический отложение на поверхности, ^{[62] из} которых 90% находятся в ударных кратерах. ^[62] Изучение состояния деградации ударных кратеров, вмещающих пирокластические отложения, предполагает, что пирокластическая активность происходила на Меркурии в течение длительного периода времени. ^[62]

«Безбрежная впадина» внутри юго-западной границы бассейна Калорис состоит по крайней мере из девяти перекрывающихся друг с другом вулканических жерл, каждый по отдельности до 8 км в диаметре. Таким образом, это « сложный вулкан ». ^[63] Вентиляционные этажи находятся как минимум на 1 км ниже их краев, и они больше похожи на вулканические кратеры, образованные взрывными извержениями или преобразованные в результате обрушения в пустоты, образованные отводом магмы обратно в канал. ^[63] Ученые не смогли количественно определить возраст вулканической сложной системы, но сообщили, что он может составлять порядка миллиарда лет. ^[63]

Состояние поверхности и экзосфера

Температура поверхности Меркурия колеблется от 100 до 700 K (от –173 до 427 ° C; от –280 до 800 ° F) ^[18] в самых экстремальных местах: 0 ° N, 0 ° W или 180 ° W. Она никогда не поднимается выше 180 К на полюсах ^[12] из-за отсутствия атмосферы и крутого температурного градиента между экватором и полюсами. Подсолнечная точка достигает около 700 К во время перигелия (0 ° з. Д. Или 180 ° з. Д.), Но только 550 К в афелии (90 ° или 270 ° з. Д.). ^[65] На темной стороне планеты средняя температура составляет 110 К. ^{[12] [66]} Интенсивность солнечного света на поверхности Меркурия колеблется от 4,59 до 10,61 солнечной постоянной (1370 Вт · м ^-2 ).^[67]

Хотя дневная температура на поверхности Меркурия, как правило, чрезвычайно высока, наблюдения убедительно свидетельствуют о том, что на Меркурии существует лед (замороженная вода). Дно глубоких кратеров на полюсах никогда не попадает под прямые солнечные лучи, и температура там остается ниже 102 К; намного ниже, чем в среднем по миру. ^[68] Водяной лед сильно отражает радар , и наблюдения с помощью 70-метрового радара Солнечной системы Голдстоуна и VLA в начале 1990-х годов показали, что рядом с полюсами есть участки с сильным радарным отражением . ^[69] Хотя лед был не единственной возможной причиной появления этих отражающих областей, астрономы считают, что это наиболее вероятно. ^[70]

Области ледяные, по оценкам, содержат около 10 ¹⁴ -10 ¹⁵  кг льда, ^[71] и могут быть покрыты слоем реголита , который ингибирует сублимацию . ^[72] Для сравнения, антарктический ледяной щит на Земле имеет массу около 4 × 10 ¹⁸  кг, а южная полярная шапка Марса содержит около 10 ¹⁶  кг воды. ^[71] Происхождение льда по ртути, пока не известно, но две наиболее вероятные источники из дегазации воды из недр планеты или осаждения ударами комет . ^[71]

Ртуть слишком мала и горяча для своей силы тяжести, чтобы удерживать значительную атмосферу в течение длительных периодов времени; у него действительно есть тонкая ограниченная поверхностью экзосфера ^[73], содержащая водород , гелий , кислород , натрий , кальций , калий и другие вещества при поверхностном давлении менее примерно 0,5 нПа (0,005 пикобар). ^[14] Эта экзосфера нестабильна - атомы постоянно теряются и пополняются из различных источников. Атомы водорода и гелия, вероятно, происходят из солнечного ветра ,диффундирует в магнитосферу Меркурия, а затем улетает обратно в космос. Радиоактивный распад элементов в коре Меркурия - еще один источник гелия, а также натрия и калия. MESSENGER обнаружил высокое содержание кальция, гелия, гидроксида , магния , кислорода, калия, кремния и натрия. Присутствует водяной пар, выделяемый комбинацией таких процессов, как: кометы, ударяющиеся о его поверхность, разбрызгивание, создавая воду из водорода из солнечного ветракислород из горных пород и сублимация из резервуаров водяного льда в постоянно затененных полярных кратерах. Обнаружение большого количества связанных с водой ионов, таких как O ⁺ , OH ^- и H 3 O +, стало неожиданностью. ^{[74] [75]} Из-за количества этих ионов, которые были обнаружены в космической среде Меркурия, ученые предполагают, что эти молекулы были выброшены с поверхности или экзосферы солнечным ветром. ^{[76] [77]}

Натрий, калий и кальций были обнаружены в атмосфере в течение 1980–1990-х годов и, как полагают, возникли в основном в результате испарения поверхностных пород в результате ударов микрометеоритов ^{[78], в} том числе в настоящее время от кометы Энке . ^[79] В 2008 году MESSENGER открыл магний . ^[80] Исследования показывают, что иногда выбросы натрия локализуются в точках, соответствующих магнитным полюсам планеты. Это указывало бы на взаимодействие между магнитосферой и поверхностью планеты. ^[81]

29 ноября 2012 года НАСА подтвердило, что изображения с MESSENGER обнаружили кратеры на северном полюсе, содержащие водяной лед . MESSENGER «s главный исследователь Шон Соломон цитируется в The New York Times оценивая объем льда , чтобы быть достаточно большим , чтобы„Encase Вашингтон, округ Колумбия, в замороженном блоке два с половиной мили глубокой“. ^{[64] [c]}

Магнитное поле и магнитосфера

Несмотря на свой небольшой размер и медленное 59-дневное вращение, Меркурий обладает значительным и, по-видимому, глобальным магнитным полем . Согласно измерениям, проведенным Mariner 10 , это примерно 1,1% прочности Земли. Напряженность магнитного поля на экваторе Меркурия составляет около 300 нТл . ^{[82] [83]} Как и у Земли, магнитное поле Меркурия диполярное . ^[81] В отличие от Земли, полюса Меркурия почти совпадают с осью вращения планеты. ^[84] Измерения космических зондов Mariner 10 и MESSENGER показали, что сила и форма магнитного поля стабильны. ^[84]

Вполне вероятно, что это магнитное поле создается динамо- эффектом аналогично магнитному полю Земли. ^{[85] [86]} Этот динамо-эффект был бы результатом циркуляции богатого железом жидкого ядра планеты. Особенно сильные приливные эффекты, вызванные высоким эксцентриситетом орбиты планеты, будут способствовать поддержанию ядра в жидком состоянии, необходимом для этого динамо-эффекта. ^[29]

Магнитное поле Меркурия достаточно сильное, чтобы отклонять солнечный ветер вокруг планеты, создавая магнитосферу . Магнитосфера планеты, хотя и достаточно мала, чтобы поместиться на Земле ^[81], достаточно сильна, чтобы удерживать плазму солнечного ветра . Это способствует космическому выветриванию поверхности планеты. ^[84] Наблюдения, проведенные космическим кораблем Маринер-10, обнаружили эту низкоэнергетическую плазму в магнитосфере на ночной стороне планеты. Всплески энергичных частиц в хвосте магнитосферы планеты указывают на динамическое качество магнитосферы планеты. ^[81]

Во время своего второго пролета над планетой 6 октября 2008 года MESSENGER обнаружил, что магнитное поле Меркурия может быть чрезвычайно "проникающим". Космический корабль столкнулся с магнитными «торнадо» - скрученными пучками магнитных полей, соединяющих магнитное поле планеты с межпланетным пространством, - шириной до 800 км, или одной трети радиуса планеты. Эти закрученные трубки магнитного потока, технически известные как события передачи потока , образуют открытые окна в магнитном щите планеты, через которые солнечный ветер может проникать и напрямую воздействовать на поверхность Меркурия посредством магнитного пересоединения ^[87]. Это также происходит в магнитном поле Земли. MESSENGERНаблюдения показали, что скорость пересоединения на Меркурии в десять раз выше, но его близость к Солнцу составляет лишь около трети скорости пересоединения, наблюдаемой MESSENGER . ^[87]

Орбита, вращение и долгота

У Меркурия самая эксцентричная орбита из всех планет Солнечной системы; его эксцентриситет составляет 0,21, а расстояние от Солнца составляет от 46 000 000 до 70 000 000 км (от 29 000 000 до 43 000 000 миль). Полный оборот по орбите занимает 87,969 земных суток. Диаграмма иллюстрирует эффекты эксцентриситета, показывая орбиту Меркурия, наложенную на круговую орбиту, имеющую ту же большую полуось . Более высокая скорость Меркурия, когда он находится около перигелия, очевидна с большего расстояния, которое он преодолевает за каждый 5-дневный интервал. На диаграмме изменяющееся расстояние от Меркурия до Солнца представлено размером планеты, который обратно пропорционален расстоянию от Меркурия до Солнца. Это различное расстояние до Солнца приводит к тому, что поверхность Меркурия изгибается приливными волнами.поднятые Солнцем , которые примерно в 17 раз сильнее, чем Луна на Земле. ^{[88] В} сочетании со спин-орбитальным резонансом 3: 2 вращения планеты вокруг своей оси это также приводит к сложным изменениям температуры поверхности. ^[24] Резонанс заставляет один солнечный день на Меркурии длиться ровно два года на Меркурии, или около 176 земных дней. ^[89]

Орбита Меркурия наклонена на 7 градусов к плоскости орбиты Земли ( эклиптике ), как показано на схеме справа. В результате, прохождение Меркурия через поверхность Солнца может происходить только тогда, когда планета пересекает плоскость эклиптики в то время, когда она находится между Землей и Солнцем, то есть в мае или ноябре. Это происходит в среднем каждые семь лет. ^[90]

Наклон оси Меркурия почти равен нулю ^[91] с лучшим измеренным значением всего 0,027 градуса. ^[92] Это значительно меньше, чем у Юпитера , который имеет второй по величине наклон оси среди всех планет на 3,1 градуса. Это означает, что для наблюдателя на полюсах Меркурия центр Солнца никогда не поднимается над горизонтом более чем на 2,1 угловых минуты . ^[92]

В определенных точках на поверхности Меркурия наблюдатель сможет увидеть, как Солнце выглядывает немного больше, чем на две трети пути над горизонтом, затем переворачивается и садится, прежде чем снова восстать, и все это в один и тот же меркурианский день . ^[93] Это потому, что примерно за четыре земных дня до перигелия , угловая орбитальная скорость Меркурия равна его угловой скорости вращения, так что видимое движение Солнца прекращается; ближе к перигелию угловая орбитальная скорость Меркурия превышает угловую скорость вращения. Таким образом, гипотетическому наблюдателю на Меркурии кажется, что Солнце движется ретроградно.направление. Через четыре земных дня после перигелия возобновляется нормальное видимое движение Солнца. ^[24] Подобный эффект произошел бы, если бы Меркурий находился в синхронном вращении: чередование усиления и потери вращения по сравнению с оборотом вызвало бы либрацию 23,65 ° по долготе. ^[94]

По той же причине на экваторе Меркурия есть две точки, разнесенные по долготе на 180 градусов., в любой из которых, вокруг перигелия в чередующиеся меркурианские годы (один раз в меркурианские дни), Солнце проходит над головой, затем меняет свое видимое движение и снова проходит над головой, затем обращается во второй раз и проходит над головой в третий раз, в сумме около 16 земных дней на весь этот процесс. В другие альтернативные меркурианские годы то же самое происходит в другой из этих двух точек. Амплитуда ретроградного движения мала, поэтому общий эффект состоит в том, что в течение двух или трех недель Солнце почти неподвижно над головой и является наиболее ярким, потому что Меркурий находится в перигелии, ближайшем к Солнцу. Это продолжительное пребывание на Солнце с максимальной яркостью делает эти две точки самыми горячими местами на Меркурии. Максимальная температура возникает, когда Солнце находится под углом примерно 25 градусов после полудня из-зазапаздывание суточной температуры : 0,4 меркурийных дня и 0,8 лет Меркурия после восхода солнца. ^[95] И наоборот, есть две другие точки на экваторе, удаленные от первых на 90 градусов долготы, где Солнце проходит над головой только тогда, когда планета находится в афелии в разные годы, когда видимое движение Солнца в небе Меркурия относительно быстро. Эти точки на экваторе, где происходит очевидное ретроградное движение Солнца, когда оно пересекает горизонт, как описано в предыдущем абзаце, получают гораздо меньше солнечного тепла, чем первые, описанные выше.

Меркурий достигает нижнего соединения (ближайшего сближения с Землей) в среднем каждые 116 земных дней ^[3], но этот интервал может варьироваться от 105 до 129 дней из-за эксцентрической орбиты планеты. Меркурий может приблизиться к Земле на расстояние 82,2 гига метра (0,549 астрономических единиц; 51,1 миллиона миль), и это медленно уменьшается: следующий подход с точностью до 82,1 Gm (51,0 миллиона миль) - это 2679, а в пределах 82,0 Gm (51,0 миллиона миль). миль) в 4487, но он не будет ближе к Земле, чем 80 Gm (50 миллионов миль) до 28 622. ^[96] Его период ретроградного движения, если смотреть с Земли, может варьироваться от 8 до 15 дней по обе стороны от нижнего соединения. Этот большой диапазон возникает из-за большого эксцентриситета орбиты планеты. ^[24]По сути, потому что Меркурий находится ближе всего к Солнцу, при усреднении по времени Меркурий является самой близкой планетой к Земле ^[97] и - в этом отношении - самой близкой планетой к каждой из других планет Солнечной системы. ^{[98] [99] [d]}

Соглашение о долготе

Согласно соглашению о долготе Меркурия, ноль долготы располагается в одной из двух самых горячих точек на поверхности, как описано выше. Однако, когда Mariner 10 впервые посетил эту область , этот нулевой меридиан был в темноте, поэтому было невозможно выбрать объект на поверхности, чтобы определить точное положение меридиана. Поэтому был выбран небольшой кратер, расположенный дальше на запад, под названием Хун Кал , который является точной точкой отсчета для измерения долготы. ^{[100] [101]} Центр Хун Кала определяет 20 ° западного меридиана. В резолюции Международного астрономического союза 1970 г. предлагается измерять долготы Меркурия положительно в западном направлении. ^[102]Таким образом, два самых жарких места на экваторе находятся на долготах 0 ° з.д. и 180 ° з.д., а самые холодные точки на экваторе - на долготах 90 ° з.д. и 270 ° з. Д. Однако в проекте MESSENGER используется положительное с востока соглашение. ^[103]

Спин-орбитальный резонанс

В течение многих лет считалось, что Меркурий синхронно приливно заблокирован с Солнцем, вращаясь один раз для каждой орбиты и всегда сохраняя одну и ту же сторону, направленную к Солнцу, точно так же, как одна и та же сторона Луны всегда обращена к Земле. Радиолокационные наблюдения в 1965 году показали, что планета имеет спин-орбитальный резонанс 3: 2, вращаясь три раза за каждые два оборота вокруг Солнца. Эксцентриситет орбиты Меркурия делает этот резонанс стабильным - в перигелии, когда солнечный прилив наиболее сильный, Солнце почти неподвижно в небе Меркурия. ^[104]

Редкий резонансный приливный захват 3: 2 стабилизируется дисперсией приливной силы вдоль эксцентрической орбиты Меркурия, действующей на постоянную дипольную составляющую распределения масс Меркурия. ^[105] На круговой орбите такой дисперсии нет, поэтому единственный стабилизированный резонанс на такой орбите - 1: 1 (например, Земля – Луна), когда приливная сила растягивает тело вдоль «центра тела». линия, создает крутящий момент, который выравнивает ось тела с наименьшей инерцией («самая длинная» ось и ось вышеупомянутого диполя) так, чтобы она всегда указывала в центре. Однако с заметным эксцентриситетом, как у орбиты Меркурия, приливная сила имеет максимум в перигелии и, следовательно, стабилизирует резонансы, как 3: 2,обеспечение того, чтобы планета направляла свою ось наименьшей инерции примерно на Солнце при прохождении перигелия.^[105]

Первоначальная причина, по которой астрономы думали, что он синхронно заблокирован, заключалась в том, что всякий раз, когда Меркурий был лучше всего расположен для наблюдения, он всегда был почти в одной и той же точке в своем резонансе 3: 2, следовательно, показывая одно и то же лицо. Это потому, что, по совпадению, период вращения Меркурия составляет почти ровно половину его синодического периода по отношению к Земле. Из-за спин-орбитального резонанса 3: 2 Меркурия солнечный день (промежуток между двумя меридиональными прохождениями Солнца) длится около 176 земных дней. ^[24] A сидерического день (период вращения) длится около 58,7 земных суток. ^[24]

Моделирование показывает, что эксцентриситет орбиты Меркурия хаотично изменяется от почти нуля (круговой) до более чем 0,45 за миллионы лет из-за возмущений со стороны других планет. ^{[24] [106]} Считалось, что это объясняет спин-орбитальный резонанс Меркурия 3: 2 (а не более обычный 1: 1), поскольку это состояние с большей вероятностью возникнет в период высокого эксцентриситета. ^[107] Однако точное моделирование, основанное на реалистичной модели приливной реакции, показало, что Меркурий был захвачен в состояние спиновой орбиты 3: 2 на очень ранней стадии своей истории, в течение 20 (более вероятно, 10) миллионов лет после его формирование. ^[108]

Численное моделирование показывает, что будущее вековое орбитальное резонансное взаимодействие перигелия с Юпитером может привести к увеличению эксцентриситета орбиты Меркурия до точки, при которой вероятность столкновения планеты с Венерой в течение следующих пяти миллиардов лет составляет 1%. ^{[109] [110]}

Продвижение перигелия

В 1859 году французский математик и астроном Урбен Леверье сообщил, что медленная прецессия орбиты Меркурия вокруг Солнца не может быть полностью объяснена ньютоновской механикой и возмущениями известных планет. Он предположил, среди возможных объяснений, что другая планета (или, возможно, вместо этого серия меньших «корпускул») могла существовать на орбите, даже более близкой к Солнцу, чем Меркурий, чтобы объяснить это возмущение. ^[111] (Среди других рассмотренных объяснений было небольшое сжатие Солнца). Успех поиска Нептуна на основе его возмущений орбиты Урана.заставило астрономов поверить в это возможное объяснение, и гипотетическая планета была названа Вулкан , но такой планеты так и не было найдено. ^[112]

Перигелий прецессия Меркурия 5,600 арксекунды (1.5556 °) на века по отношению к Земле, или 574.10 ± 0,65 угловых секунды в столетие ^[113] по отношению к инерциальной системе ICRF . Механика Ньютона, учитывая все эффекты от других планет, предсказывает прецессию в 5,557 угловых секунд (1,5436 °) за столетие. ^[113] В начале 20 - го века Альберт Эйнштейн «s общая теория относительностипредоставили объяснение наблюдаемой прецессии, формализовав гравитацию как опосредованную кривизной пространства-времени. Эффект невелик: всего 42,98 угловых секунды в столетие для Меркурия; поэтому для полного избыточного витка требуется немногим более двенадцати миллионов витков. Подобные, но гораздо меньшие эффекты существуют для других тел Солнечной системы: 8,62 угловых секунды в столетие для Венеры, 3,84 для Земли, 1,35 для Марса и 10,05 для Икара 1566 года . ^{[114] [115]}

Формула Эйнштейна для смещения перигелия за оборот: где - эксцентриситет орбиты, большая полуось и период обращения. Заполнение значений дает результат 0,1035 угловых секунд на оборот или 0,4297 угловых секунд на земной год, то есть 42,97 угловых секунд на столетие. Это хорошо согласуется с принятым значением увеличения перигелия Меркурия, равным 42,98 угловых секунд за столетие. ^[116]${\ displaystyle \ epsilon = 24 \ pi ^ {3} {\ frac {a ^ {2}} {T ^ {2} c ^ {2} (1-e ^ {2})}}}$${\ displaystyle e}$${\ displaystyle a}$${\ displaystyle T}$

Биологические соображения

Пригодность

На основе исследований, опубликованных в марте 2020 года, может быть научная поддержка для рассмотрения того, что части планеты Меркурий могли быть обитаемыми , и, возможно, что на планете могли существовать формы жизни , хотя, вероятно, примитивные микроорганизмы . ^{[117] [118]}

Наблюдение

По расчетам , видимая величина Меркурия колеблется от -2,48 (ярче, чем Сириус ) вокруг верхнего соединения и +7,25 (ниже предела видимости невооруженным глазом) вокруг нижнего соединения . ^[13] Средняя видимая величина составляет 0,23, а стандартное отклонение 1,78 - самое большое для любой планеты. Средняя видимая величина в верхнем соединении составляет -1,89, а в нижнем соединении +5,93. ^[13] Наблюдение за Меркурием осложняется его близостью к Солнцу, поскольку большую часть времени он теряется в солнечном свете. Меркурий можно наблюдать только в течение короткого периода в утренних или вечерних сумерках. ^[119]

Меркурий, как и некоторые другие планеты и самые яркие звезды, можно увидеть во время полного солнечного затмения . ^[120]

Подобно Луне и Венере, Меркурий имеет фазы, видимые с Земли. Он «новый» в нижнем соединении и «полный» в верхнем соединении . Планета становится невидимой с Земли в обоих случаях из-за того, что она закрыта Солнцем ^[119], за исключением новой фазы во время транзита .

Меркурий технически самый яркий, если смотреть с Земли, когда он находится в полной фазе. Хотя Меркурий находится дальше всего от Земли, когда он заполнен, большая освещенная область, которая видна, и всплеск противоположной яркости более чем компенсируют расстояние. ^[121] Обратное верно для Венеры, которая кажется самой яркой, когда она представляет собой полумесяц , потому что она намного ближе к Земле, чем когда она полукруглая . ^{[121] [122]}

Тем не менее, самое яркое (полная фаза) появление Меркурия - практически невозможное время для практических наблюдений из-за крайней близости Солнца. Меркурий лучше всего наблюдать в первой и последней четверти, хотя это фазы меньшей яркости. Фазы первой и последней четверти имеют наибольшее удлинение к востоку и западу от Солнца соответственно. В обоих случаях расстояние между Меркурием и Солнцем колеблется от 17,9 ° в перигелии до 27,8 ° в афелии . ^{[123] [124]} При наибольшем западном удлинении Меркурий восходит не раньше восхода солнца, а при наибольшем восточном удлинении он заходит не позднее, чем после захода солнца. ^[125]

Меркурий лучше видно из тропиков и субтропиков, чем из высоких широт. Если смотреть с низких широт и в нужное время года, эклиптика пересекает горизонт под крутым углом. Меркурий находится на 10 ° над горизонтом, когда планета появляется прямо над Солнцем (т. Е. Его орбита кажется вертикальной) и имеет максимальное удлинение от Солнца (28 °), а также когда Солнце находится на 18 ° ниже горизонта, поэтому небо просто совершенно темно. ^[e] Этот угол - максимальная высота, на которой Меркурий виден в полностью темном небе.

В средних широтах Меркурий чаще и лучше виден из южного полушария, чем из северного . Это связано с тем, что максимальное западное удлинение Меркурия происходит только ранней осенью в Южном полушарии, тогда как его максимальное восточное удлинение происходит только в конце зимы в Южном полушарии. ^[125] В обоих этих случаях угол, под которым орбита планеты пересекает горизонт, является максимальным, что позволяет ей подниматься за несколько часов до восхода солнца в первом случае и не устанавливается до нескольких часов после захода солнца во втором из средних южных широт. , например, в Аргентине и Южной Африке. ^[125]

Альтернативный метод наблюдения за Меркурием заключается в наблюдении за планетой в светлое время суток, когда условия ясны, в идеале, когда она находится в наибольшем удлинении. Это позволяет легко найти планету даже при использовании телескопов с апертурой 8 см (3,1 дюйма). Необходимо следить за тем, чтобы инструмент не был направлен прямо на Солнце из-за риска повреждения глаз. Этот метод позволяет обойти ограничение на наблюдение сумерек, когда эклиптика расположена на небольшой высоте (например, осенними вечерами).

Наблюдения Меркурия с помощью наземного телескопа показывают только освещенный частичный диск с ограниченной детализацией. Первым из двух космических аппаратов, посетивших планету, был Mariner 10 , который нанес на карту около 45% своей поверхности с 1974 по 1975 год. Второй - космический корабль MESSENGER , который после трех облетов Меркурия в период с 2008 по 2009 год вышел на орбиту вокруг Меркурия 17 марта. , 2011, ^[126] для изучения и картирования остальной части планеты. ^[127]

Космический телескоп Хаббл не может наблюдать Меркурий вообще, из - за меры безопасности , которые предотвращают его наведение слишком близко к Солнцу ^[128]

Поскольку сдвиг на 0,15 оборота за год составляет семилетний цикл (0,15 × 7 ≈ 1,0), на седьмом году Меркурий почти точно следует (на 7 дней раньше) последовательности явлений, которые он показал семь лет назад. ^[123]

История наблюдений

Древние астрономы

Самые ранние из известных записанных наблюдений за Меркурием относятся к таблицам Mul.Apin . Эти наблюдения, скорее всего, были сделаны ассирийским астрономом примерно в 14 веке до нашей эры. ^[129] клинописное имя , используемое для обозначения Mercury на таблетках mul.apin транскрибируется , как Udu.Idim.Gu \ и ₄ .Ud ( «прыжки планета»). ^{[f] [130]} Вавилонские записи о Меркурии относятся к 1 тысячелетию до нашей эры. В вавилоняне называли планету Набу после посланником богов в их мифологии . ^[131]

Древние знали Меркурия под разными именами в зависимости от того, была ли это вечерняя звезда или утренняя звезда. Примерно к 350 г. до н.э. древние греки поняли, что две звезды - одна. ^[132] Они знали планету как Στίλβων Stilbōn , что означает «мерцание», и Ἑρμής Hermēs за ее мимолетное движение ^[133], название, сохранившееся в современном греческом языке (Ερμής Ermis ). ^[134] Римляне назвали планету в честь быстроногого римского бога-посланника Меркурия (лат. Меркурий ), которого они приравняли к греческому Гермесу , потому что он движется по небу быстрее, чем любая другая планета.^{[132] [135]} астрономический символ Меркурия представляет собой стилизованный вариант Гермеса кадуцея . ^[136]

Греко - египетский ^[137] астроном Птолемей писал о возможности планетарных транзитов по лицу Солнца в его работе Планетарные Гипотезы . Он предположил, что транзиты не наблюдались либо потому, что планеты, такие как Меркурий, были слишком малы, чтобы их можно было увидеть, либо потому, что транзиты были слишком редкими. ^[138]

В древнем Китае Меркурий был известен как «Часовая звезда» ( Chen-xing 辰星). Это было связано с направлением на север и фазой воды в системе Пяти Фаз метафизики. ^[139] Современные китайские , корейские , японские и вьетнамские культуры называют планету буквально «водной звездой» (水星), основанной на пяти элементах . ^{[140] [141] [142]} Индуистская мифология использовала имя Будха для Меркурия, и считалось, что этот бог правил средой. ^[143] БогОдин (или Воден) германского язычества был связан с планетой Меркурий и Среда. ^[144] Майя могут быть представлены ртуть , как сова (или , возможно , четыре сов, два для утреннего аспекта и два в течение вечера) , который служил в качестве курьера в подземном мир . ^[145]

В средневековой исламской астрономии , то Андалузский астроном Аз-Заркали в 11 - м веке описал отводящий геоцентрической орбиты Меркурия как овал, как яйцо или Pignon , хотя это понимание не повлияло на его астрономическую теорию или астрономические расчеты. ^{[146] [147]} В XII веке Ибн Баджах наблюдал «две планеты в виде черных пятен на лице Солнца», что позже было предложено как прохождение Меркурия и / или Венеры астрономом Мараги Котб ад-Дином Ширази в 13 веке. ^[148](Обратите внимание, что большинство таких средневековых отчетов о транзитах позже были приняты за наблюдения солнечных пятен . ^[149] )

В Индии астроном из керальской школы Нилаканта Сомаяджи в 15 веке разработал частично гелиоцентрическую модель планеты, в которой Меркурий вращается вокруг Солнца, которое, в свою очередь, вращается вокруг Земли, аналогично системе Тихона, позже предложенной Тихо Браге в конце 16 века. ^[150]

Наземные телескопические исследования

Первые телескопические наблюдения Меркурия были сделаны Галилеем в начале 17 века. Хотя он наблюдал фазы, когда смотрел на Венеру, его телескоп не был достаточно мощным, чтобы увидеть фазы Меркурия. В 1631 году Пьер Гассенди провел первые телескопические наблюдения прохождения планеты через Солнце, когда он увидел прохождение Меркурия, предсказанное Иоганном Кеплером . В 1639 году Джованни Зупи с помощью телескопа обнаружил, что у планеты есть орбитальные фазы, похожие на Венеру и Луну. Это наблюдение убедительно продемонстрировало, что Меркурий вращается вокруг Солнца. ^[24]

Редкое событие в астрономии - это проход одной планеты впереди другой ( затмение ), если смотреть с Земли. Меркурий и Венера окутывают друг друга каждые несколько столетий, и событие 28 мая 1737 года - единственное исторически наблюдаемое событие, которое наблюдал Джон Бевис в Королевской Гринвичской обсерватории . ^[151] Следующее покрытие Меркурия Венерой произойдет 3 декабря 2133 года. ^[152]

Трудности, связанные с наблюдением Меркурия, означают, что он гораздо менее изучен, чем другие планеты. В 1800 году Иоганн Шретер наблюдал за особенностями поверхности, утверждая, что наблюдал горы высотой 20 километров (12 миль). Фридрих Бессель использовал чертежи Шретера, чтобы ошибочно оценить период вращения как 24 часа и осевой наклон 70 °. ^[153] В 1880-х годах Джованни Скиапарелли более точно нанес на карту планету и предположил, что период вращения Меркурия составлял 88 дней, что совпадает с периодом его обращения из-за приливной блокировки . ^[154] Это явление известно как синхронное вращение . Попытки нанести на карту поверхность Меркурия были продолженыЭухениос Антониади , опубликовавший в 1934 году книгу, в которую вошли как карты, так и его собственные наблюдения. ^[81] Многие особенности поверхности планеты, в особенности особенности альбедо , получили свои названия из карты Антониади. ^[155]

В июне 1962 года советские ученые в Институте радиотехники и электроники в Академии наук СССР под руководством Владимира Котельникова , стал первым , чтобы подпрыгнуть радиолокационный сигнал отключения Меркурия и получить его, начиная радиолокационные наблюдения планеты. ^{[156] [157] [158]} Три года спустя радарные наблюдения американцев Гордона Х. Петтенгилла и Рольфа Б. Дайса с использованием 300-метрового радиотелескопа Аресибо в Пуэрто-Рико убедительно показали, что период вращения планеты составлял около 59 дней. . ^{[159] [160]}Теория о том, что вращение Меркурия было синхронным, получила широкое распространение, и когда были объявлены эти радионаблюдения, для астрономов стало сюрпризом. Если бы Меркурий был заблокирован приливом, его темное лицо было бы чрезвычайно холодным, но измерения радиоизлучения показали, что он был намного горячее, чем ожидалось. Астрономы не хотели отказываться от теории синхронного вращения и предлагали альтернативные механизмы, такие как мощные теплораспределяющие ветры, для объяснения наблюдений. ^[161]

Итальянский астроном Джузеппе Коломбо отметил, что величина вращения составляла около двух третей орбитального периода Меркурия, и предположил, что периоды орбиты и вращения планеты были зафиксированы в резонансе 3: 2, а не 1: 1. ^[162] Данные с Mariner 10 впоследствии подтвердили эту точку зрения. ^[163] Это означает, что карты Скиапарелли и Антониади не были «неправильными». Вместо этого астрономы видели одни и те же детали на каждой второй орбите и записывали их, но игнорировали те, которые наблюдались тем временем, когда другая сторона Меркурия была обращена к Солнцу, потому что геометрия орбиты означала, что эти наблюдения были сделаны в плохих условиях просмотра. ^[153]

Наземные оптические наблюдения не пролили много света на Меркурий, но радиоастрономы, использующие интерферометрию на микроволновых длинах волн, метод, позволяющий удалить солнечное излучение, смогли различить физические и химические характеристики приповерхностных слоев на глубине в несколько единиц. метров. ^{[164] [165]} Только когда первый космический зонд пролетел мимо Меркурия, стали известны многие из его фундаментальных морфологических свойств. Более того, последние технологические достижения привели к улучшению наземных наблюдений. В 2000 году , с высокой разрешающей способностью удачливы изображений наблюдения проводились в обсерватории Маунт - Вилсон1,5-метровый телескоп Хейла. Они предоставили первые изображения, которые позволили разрешить особенности поверхности частей Меркурия, которые не были отображены в миссии Mariner 10 . ^[166] Большая часть планеты была нанесена на карту с помощью радиолокационного телескопа Аресибо с разрешением 5 км (3,1 мили), включая полярные отложения в затененных кратерах того, что может быть водяным льдом. ^[167]

Исследования с космическими зондами

Достижение Меркурия с Земли сопряжено со значительными техническими проблемами, поскольку его орбита намного ближе к Солнцу, чем к Земле. Космический корабль, связанный с Меркурием, запущенный с Земли, должен пройти более 91 миллиона километров (57 миллионов миль) в гравитационную потенциальную яму Солнца . Меркурий имеет орбитальную скорость 48 км / с (30 миль / с), тогда как орбитальная скорость Земли составляет 30 км / с (19 миль / с). Следовательно, космический корабль должен сильно изменить скорость ( дельта-v ), чтобы добраться до Меркурия и затем выйти на орбиту, по сравнению с дельта-v, требуемой для других планетарных миссий.

Потенциальная энергия освобождается путем перемещения вниз Солнца потенциальной ямы становится кинетической энергии , что требует еще больших изменений дельта-V , чтобы сделать что - нибудь другое , чем быстро пройти мимо Меркурия. Чтобы безопасно приземлиться или выйти на стабильную орбиту, космический корабль будет полностью полагаться на ракетные двигатели. Аэротормоз исключен, потому что у Меркурия незначительная атмосфера. Для полета к Меркурию требуется больше ракетного топлива, чем требуется для полного выхода из Солнечной системы. В результате его пока посетили всего два космических зонда. ^[169] Предлагаемый альтернативный подход предполагает использование солнечного паруса для достижения синхронной с Меркурием орбиты вокруг Солнца. ^[170]

Маринер 10

Первым космическим аппаратом, посетившим Меркурий, был « Маринер-10» НАСА (1974–1975). ^[132] Космический корабль использовал гравитацию Венеры, чтобы отрегулировать свою орбитальную скорость, чтобы он мог приблизиться к Меркурию, что сделало его первым космическим кораблем, использующим этот эффект гравитационной «рогатки», и первой миссией НАСА, посетившей несколько планет. ^[171] Mariner 10 предоставил первые изображения поверхности Меркурия крупным планом, которые сразу показали его сильно изрезанную кратерами природу и выявили многие другие типы геологических особенностей, такие как гигантские уступы, которые позже были приписаны эффекту небольшого сжатия планеты. как его железное ядро ​​остывает. ^[172] К сожалению, та же поверхность планеты была освещена в каждом из Mariner 10 «с близкими подходами. Это сделало невозможным тщательное наблюдение за обеими сторонами планеты ^[173] и привело к картированию менее 45% поверхности планеты. ^[174]

Космический корабль совершил три сближения с Меркурием, самый близкий из которых унес его на расстояние 327 км (203 мили) от поверхности. ^[175] При первом приближении приборы обнаружили магнитное поле, к большому удивлению планетных геологов - ожидалось, что вращение Меркурия будет слишком медленным, чтобы вызвать значительный эффект динамо . Второй подход в основном использовался для получения изображений, но с помощью третьего подхода были получены обширные магнитные данные. Данные показали, что магнитное поле планеты очень похоже на магнитное поле Земли, которое отклоняет солнечный ветер вокруг планеты. В течение многих лет после столкновений с Mariner 10 происхождение магнитного поля Меркурия оставалось предметом нескольких конкурирующих теорий. ^[176][177]

24 марта 1975 года, всего через восемь дней после последнего сближения, у « Маринера-10» закончилось топливо. Поскольку его орбиту больше нельзя было точно контролировать, диспетчеры миссии приказали зонду выключиться. ^[178] Считается, что Mariner 10 все еще вращается вокруг Солнца, проходя мимо Меркурия каждые несколько месяцев. ^[179]

МЕССЕНДЖЕР

Вторая миссия НАСА к Меркурию, названная MESSENGER (Меркурийная поверхность, космическое окружение, геохимия и определение дальности), была запущена 3 августа 2004 года. Она пролетела мимо Земли в августе 2005 года и Венеры в октябре 2006 и июне. 2007, чтобы вывести его на правильную траекторию, чтобы достичь орбиты вокруг Меркурия. ^[180] Первый пролет Меркурия произошел 14 января 2008 г., второй 6 октября 2008 г. ^[181] и третий 29 сентября 2009 г. ^[182] Большая часть полушария, не полученная Mariner 10был нанесен на карту во время этих пролетов. Зонд успешно вышел на эллиптическую орбиту вокруг планеты 18 марта 2011 г. Первое орбитальное изображение Меркурия было получено 29 марта 2011 г. Зонд завершил однолетнюю картографическую миссию ^[181], а затем приступил к однолетней миссии по картированию. продлена миссия на 2013 год. В дополнение к продолжающимся наблюдениям и картированию Меркурия, MESSENGER наблюдал солнечный максимум 2012 года . ^[183]

Миссия была разработана, чтобы прояснить шесть ключевых вопросов: высокая плотность Меркурия, его геологическая история, природа его магнитного поля , структура его ядра, наличие льда на его полюсах и источник его разреженной атмосферы. С этой целью зонд имел устройства формирования изображений, которые собирали изображения с гораздо более высоким разрешением гораздо большего количества Меркурия, чем Mariner 10 , различные спектрометры для определения содержания элементов в коре, а также магнитометры и устройства для измерения скорости заряженных частиц. Ожидалось, что измерения изменений в орбитальной скорости зонда будут использоваться для определения деталей внутренней структуры планеты. ^[184] MESSENGER «ыпоследний маневр состоялся 24 апреля 2015 г., и он врезался в поверхность Меркурия 30 апреля 2015 г. ^{[185] [186] [187]} Столкновение космического корабля с Меркурием произошло около 15:26 по восточному поясному времени 30 апреля 2015 г. кратер оценивается диаметром 16 м (52 фута). ^[188]

BepiColombo

Европейское космическое агентство и Японское космическое агентство разработали и запустили совместную миссию под названием BepiColombo , которая выведет на орбиту Меркурия с двумя датчиками: один для отображения планеты , а другие для изучения ее магнитосферы . ^[189] Запущенный 20 октября 2018 года, BepiColombo, как ожидается, достигнет Меркурия в 2025 году. ^[190] Он выведет зонд магнитометра на эллиптическую орбиту, а затем запустят химические ракеты, выведя зонд-картограф на круговую орбиту. Оба зонда будут работать в течение одного земного года. ^[189] Картографический зонд имеет набор спектрометров, подобных тем, что на MESSENGER., и будет изучать планету на многих различных длинах волн, включая инфракрасные , ультрафиолетовые , рентгеновские и гамма-лучи . ^[191]

Сравнение

Смотрите также

• Очертание Меркурия (планеты)
• Будха , индуистское название планеты и бога Меркурия
• Колонизация Меркурия
• Исследование Меркурия
• Меркурий в астрологии
• Меркурий в художественной литературе
• Хронология далекого будущего
• Холодная ловушка (астрономия)

Примечания

Рекомендации

внешняя ссылка

Послушайте эту статью ( 41 минута )

Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 16 января 2008 г. и не отражает последующих правок. (2008-01-16)

( Аудио справка  · Больше устных статей )

• Атлас Меркурия . НАСА. 1978. СП-423.
• Номенклатура и карта Меркурия с названиями объектов из Справочника по планетарной номенклатуре USGS / IAU
• Равнопрямоугольная карта Меркурия от Applied Coherent Technology Corp.
• 3D глобус Меркурия от Google
• Меркурий на Solarviews.com
• Меркурий от Astronomy Cast
• Сайт миссии MESSENGER
• Веб-сайт миссии BepiColombo