МЕРКУРИЙ (ПЛАНЕТА): ОТКРЫТИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, СОСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ - ARTE - 2024

Меркурий - ближайшая к Солнцу планета, а также самая маленькая из 8 крупных планет Солнечной системы. Его видно невооруженным глазом, хотя найти непросто. Несмотря на это, эта маленькая планета была известна с давних времен.

Шумерские астрономы зафиксировали их существование примерно в четырнадцатом веке до нашей эры в «Мул-Апин», трактате по астрономии. Там они дали ему имя Уду-Идим-Гу или «планета прыжка», в то время как вавилоняне назвали ее Набу, посланником богов, в том же значении, что и имя Меркурия для древних римлян.

Рисунок 1. Планета Меркурий. Источник: Pixabay.

Поскольку Меркурий виден (с трудом) на рассвете или в сумерках, древние греки не спешили сообразить, что это один и тот же небесный объект, поэтому они назвали Меркурий на рассвете Аполлоном, а Меркурий в сумерках Гермесом, кольчугой богов.

Великий математик Пифагор был уверен, что это та же звезда, и предположил, что Меркурий может проходить перед солнечным диском, видимым с Земли, как это происходит.

Это явление известно как транзит и происходит в среднем 13 раз в столетие. Последний транзит Меркурия состоялся в ноябре 2019 года, следующий - в ноябре 2032 года.

Другие астрономы древних культур, таких как майя, китайцы и индуисты, также собрали снимки Меркурия и других светящихся точек, которые двигались в небе быстрее, чем звезды на заднем плане: планеты.

Изобретение телескопа подтолкнуло к изучению неуловимого объекта. Галилей был первым, кто увидел Меркурий с помощью оптических инструментов, хотя небесный посланник хранил многие из своих секретов в тайне до наступления космической эры.

Общие характеристики

Внутренняя планета

Меркурий - одна из 8 главных планет Солнечной системы и вместе с Землей, Венерой и Марсом составляют 4 внутренние планеты, ближайшие к Солнцу и характеризующиеся тем, что они каменистые. Он самый маленький среди всех и самый низкий по массе, но, с другой стороны, самый плотный после Земли.

Полученные данные

Большая часть данных о Меркурии поступает от зонда Mariner 10, запущенного НАСА в 1973 году, целью которого был сбор данных с соседних Венеры и Меркурия. До этого многие характеристики маленькой планеты были неизвестны.

Следует отметить, что невозможно направить телескопы, такие как Хаббл, на Меркурий, учитывая чувствительность оборудования к солнечной радиации. По этой причине, помимо зондов, значительная часть данных о планете поступает из наблюдений, сделанных с помощью радара.

атмосфера

Атмосфера Меркурия очень тонкая, и ее атмосферное давление составляет одну триллионную от земного. Тонкий газовый слой состоит из водорода, гелия, кислорода и натрия.

У Меркурия также есть собственное магнитное поле, почти такое же старое, как сама планета, похожее по форме на магнитное поле Земли, но гораздо менее интенсивное: всего 1%.

Температуры

Что касается температур на Меркурии, то они самые экстремальные из всех планет: днем ​​они достигают в некоторых местах палящих 430ºC, достаточных для плавления свинца. Но ночью температура опускается до -180 ºC.

Однако день и ночь Меркурия сильно отличаются от того, что мы переживаем на Земле, поэтому позже объясняется, как их увидит гипотетический путешественник, достигнув поверхности.

Краткое изложение основных физических характеристик планеты

-Масса: 3,3 × 10 ²³ кг

-Экваториальный радиус : 2440 км или 0,38 радиуса Земли.

-Форма: планета Меркурий - почти идеальная сфера.

-Среднее расстояние до Солнца: 58000000 км

-Температура: в среднем 167 ºC

-Гравитация: 3,70 м / с ²

-Собственное магнитное поле: да, напряжённостью около 220 нТл.

-Атмосфера: тусклая

-Плотность: 5430 кг / м ³

-Спутники: 0

-Кольца: нет.

Движение переводов

Меркурий совершает поступательное движение вокруг Солнца в соответствии с законами Кеплера, что указывает на то, что орбиты планет имеют эллиптическую форму. Меркурий следует по самой эллиптической - или удлиненной - орбите из всех планет и, следовательно, имеет самый высокий эксцентриситет: 0,2056.

Максимальное расстояние Меркурий-Солнце составляет 70 миллионов километров, а минимальное - 46 миллионов. Планете требуется около 88 дней, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца со средней скоростью 48 км / с.

Это делает его самой быстрой планетой, вращающейся вокруг Солнца, и соответствует своему названию крылатого посланника, однако скорость вращения вокруг его оси значительно ниже.

Рис. 2. Анимация орбиты Меркурия вокруг Солнца (желтый), рядом с орбитой Земли (синий). Источник: Wikimedia Commons.

Но самое забавное, что Меркурий не следует по той же траектории, что и предыдущая орбита, другими словами, он не возвращается в ту же начальную точку, что и в предыдущий раз, а претерпевает небольшое смещение, называемое прецессией.

Вот почему какое-то время считалось, что существует облако астероидов или, возможно, неизвестная планета, нарушившая орбиту, которую назвали Вулканом.

Однако общая теория относительности могла бы удовлетворительно объяснить измеренные данные, поскольку кривизна пространства-времени способна сместить орбиту.

В случае Меркурия орбита претерпевает смещение на 43 угловых секунды за столетие, значение, которое может быть точно рассчитано с помощью теории относительности Эйнштейна. У других планет есть собственные очень маленькие смещения, которые до сих пор не измерялись.

Данные о движении Меркурия

Следующие числа известны о движении Меркурия:

-Средний радиус орбиты: 58000000 км.

- Наклонение орбиты : 7º по отношению к плоскости орбиты Земли.

-Эксцентриситет: 0,2056.

- Средняя орбитальная скорость : 48 км / ч.

- Срок передачи: 88 дней

- Срок ротации: 58 дней

- Солнечные сутки : 176 земных суток.

Когда и как наблюдать Меркурий

Из пяти планет, видимых невооруженным глазом, Меркурий труднее всего обнаружить, потому что он всегда появляется очень близко к горизонту, скрыт от солнечного света и исчезает через короткое время. Кроме того, его орбита самая эксцентричная (овальная) из всех.

Но есть более подходящие времена года для сканирования неба в поиске:

- В северном полушарии : с марта по апрель в сумерках и с сентября по октябрь перед рассветом.

-В тропиках : круглый год при благоприятных условиях: чистое небо и вдали от искусственного освещения.

- В южном полушарии : в сентябре и октябре до восхода солнца и с марта по апрель после захода солнца. Обычно с этих широт легче видеть, потому что планета дольше остается над горизонтом.

Рисунок 3. Меркурий виден очень низко на горизонте. Источник: Pixabay.

Меркурий выглядит как слегка желтовато-белая точка света, которая не мерцает, в отличие от звезд. Лучше всего иметь бинокль или телескоп, чтобы вы могли видеть его фазы.

Иногда Меркурий остается видимым на горизонте более длительное время, в зависимости от того, где он находится на своей орбите. И хотя в полной фазе он ярче, как ни парадоксально, он лучше смотрится при нарастании или убывании. Чтобы узнать фазы Меркурия, желательно посетить сайты, специализирующиеся на астрономии.

В любом случае, лучшие возможности открываются, когда он находится в максимальном удлинении: как можно дальше от Солнца, чтобы наиболее темное небо облегчало его наблюдение.

Еще одно хорошее время для наблюдения за этой и другими планетами - во время полного солнечного затмения по той же причине: небо темнее.

Вращательное движение

В отличие от своего быстрого орбитального движения, Меркурий вращается медленно: требуется почти 59 земных дней, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси, который известен как звездные сутки. Следовательно, звездный день на Меркурии длится почти столько же, сколько и год: фактически каждые 2 "года" проходят 3 "дня".

Приливные силы, возникающие между двумя телами под действием гравитационного притяжения, несут ответственность за замедление скорости вращения одного из них или обоих. Когда это происходит, говорят, что существует приливная связь.

Приливная связь очень часта между планетами и их спутниками, хотя может происходить и между другими небесными телами.

Рис. 4. Приливная связь между Землей и Луной. Случай Меркурия и Солнца более сложен. Источник: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Частный случай сцепления возникает, когда период вращения одного из них равен периоду перевода, как у Луны. Он всегда показывает нам одно и то же лицо, поэтому вращается синхронно.

Однако с Меркурием и Солнцем это происходит не совсем так, поскольку периоды вращения и перемещения планеты не равны, а в соотношении 3: 2. Это явление известно как спин-орбитальный резонанс, и оно также распространено в Солнечной системе.

Благодаря этому на Меркурии могут происходить странные вещи, давайте посмотрим:

День и ночь на Меркурии

Если солнечный день - это время, необходимое Солнцу, чтобы появиться в одной точке, а затем снова появиться в том же месте, то на Меркурии Солнце восходит дважды за один и тот же день (солнечный), что занимает 176 земных дней (см. рисунок 5)

Оказывается, бывают моменты, когда орбитальная скорость и скорость вращения равны, поэтому кажется, что Солнце удаляется по небу и возвращается в ту же точку, из которой вышло, а затем снова движется вперед.

Если бы красная полоса на рисунке была горой, начало позиции 1 было бы полуднем на вершине. В положениях 2 и 3 Солнце освещает часть горы, пока не зайдет на запад, в позиции 4. К тому времени оно прошло половину орбиты, и прошло 44 земных дня.

В позициях 5, 6, 7, 8 и 9 в горах ночь. Заняв 5, он уже совершил полный оборот вокруг своей оси, сделав оборота по своей орбите вокруг Солнца. В 7 часов полночь, и прошло 88 земных дней.

Чтобы вернуться к полудню, требуется еще одна орбита, чтобы пройти через позиции с 8 по 12, что займет еще 88 дней, в общей сложности 176 земных дней.

Итальянский астроном Джузеппе Коломбо (1920-1984) был первым, кто изучил и объяснил резонанс 3: 2 движения Меркурия.

Рисунок 5. День и ночь на Меркурии: орбитальный резонанс, после ½ оборота планета повернулась на оборота вокруг своей оси. Источник: Wikimedia Commons.

Сочинение

Средняя плотность Меркурия составляет 5 430 кг / м ³ , что немного меньше плотности Земли. Эта величина, известная благодаря зонду Mariner 10, до сих пор вызывает удивление, учитывая, что Меркурий меньше Земли.

Рисунок 6. Сравнение Меркурий-Земля. Источник: Wikimedia Commons. Изображение НАСА Меркурий: НАСА / APL (от MESSENGER)

Внутри Земли давление выше, поэтому материя испытывает дополнительное сжатие, которое уменьшает объем и увеличивает плотность. Если не учитывать этот эффект, Меркурий окажется планетой с самой высокой известной плотностью.

Ученые считают, что это связано с высоким содержанием тяжелых элементов. А железо - самый распространенный тяжелый элемент в солнечной системе.

В целом, состав ртути оценивается как 70% -ное содержание металлов и 30% силикатов. В его объем входят:

-натрий

-Magnesium

-Potassium

-Calcium

-Железо

А среди газов есть:

-кислород

-пероксид

-Helium

-Следы других газов.

Железо, присутствующее в Меркурии, находится в его ядре, в количестве, намного превышающем предполагаемое на других планетах. Кроме того, ядро ​​Меркурия сравнительно самое большое из всех в Солнечной системе.

Еще одним сюрпризом является наличие льда на полюсах, который также покрыт темным органическим веществом. Это удивительно, ведь средняя температура на планете очень высока.

Одно из объяснений состоит в том, что полюса Меркурия всегда находятся в постоянной темноте, защищены высокими скалами, препятствующими приходу солнечного света, а также потому, что наклон оси вращения равен нулю.

Что касается его происхождения, предполагается, что вода, возможно, достигла Меркурия, принесенного кометами.

Внутренняя структура

Как и все планеты земной группы, Меркурий имеет три характерные структуры:

-Металлический сердечник в центре, твердый внутри, оплавленный снаружи

-Промежуточный слой называется мантия

-Наружный слой или корочка.

Это та же структура, что и у Земли, с той разницей, что ядро ​​Меркурия намного больше, пропорционально говоря: примерно 42% объема планеты занято этой структурой. С другой стороны, на Земле ядро ​​занимает всего 16%.

Рисунок 7. Внутренняя структура Меркурия аналогична структуре Земли. Источник: НАСА.

Как можно прийти к такому выводу с Земли?

Это было благодаря радионаблюдениям, проведенным с помощью зонда MESSENGER, который обнаружил гравитационные аномалии на Меркурии. Поскольку гравитация зависит от массы, аномалии дают ключ к разгадке плотности.

Гравитация Меркурия также заметно изменила орбиту зонда. В дополнение к этому, данные радара показали прецессионные движения планеты: ось вращения планеты имеет собственное вращение, что является еще одним признаком наличия чугунного ядра.

Подводя итог:

-Гравитационная аномалия

-Прецессионное движение

-Изменения на орбите МЕССЕНДЖЕРА.

Этот набор данных, плюс все, что удалось собрать зонду, согласуется с наличием металлического сердечника, большого и твердого внутри, и чугуна снаружи.

Ядро Меркурия

Есть несколько теорий, объясняющих это любопытное явление. Один из них утверждает, что Меркурий в молодости подвергся колоссальному удару, который разрушил кору и часть мантии только что сформированной планеты.

Рисунок 8. Сравнительный разрез Земли и Меркурия, показывающий относительный размер слоев. Источник: НАСА.

Материал, легче ядра, был брошен в космос. Позже гравитационное притяжение планеты отодвинуло часть обломков и создало новую мантию и тонкую кору.

Если бы причиной столкновения был огромный астероид, его материал мог бы объединиться с материалом исходного ядра Меркурия, придав ему высокое содержание железа, которое оно имеет сегодня.

Другая возможность состоит в том, что с момента своего создания на планете был дефицит кислорода, поэтому железо сохраняется в виде металлического железа вместо образования оксидов. В этом случае утолщение ядра происходило постепенно.

геология

Меркурий каменистый и пустынный, с широкими равнинами, покрытыми ударными кратерами. В общих чертах его поверхность очень похожа на поверхность Луны.

Количество ударов указывает на возраст, поскольку чем больше кратеров, тем старше поверхность.

Рис. 9. Кратер Доминичи (самый яркий наверху) и кратер Гомера слева. Источник: НАСА.

Большинство этих кратеров датируется поздней сильной бомбардировкой, периодом, когда астероиды и кометы часто сталкивались с планетами и лунами Солнечной системы. Поэтому планета долгое время была геологически неактивной.

Самый крупный из кратеров - бассейн Калорис диаметром 1550 км. Эта впадина окружена стеной высотой от 2 до 3 км, образовавшейся в результате колоссального удара, образовавшего бассейн.

На антиподах бассейна Калорис, то есть на противоположной стороне планеты, поверхность растрескивается из-за ударных волн, возникающих при ударе, распространяющемся внутри планеты.

На изображениях видно, что области между кратерами плоские или пологие. В какой-то момент своего существования Меркурий проявлял вулканическую активность, потому что эти равнины, вероятно, были созданы потоками лавы.

Еще одна отличительная черта поверхности Меркурия - многочисленные длинные крутые обрывы, называемые откосами. Эти обрывы, должно быть, образовались при остывании мантии, которое при сжатии приводило к появлению многочисленных трещин в коре.

Меркурий сжимается

Самая маленькая из планет Солнечной системы теряет в размерах, и ученые считают, что это потому, что у нее нет тектоники плит, в отличие от Земли.

Тектонические плиты - это большие участки коры и мантии, которые плавают над астеносферой, более жидким слоем, принадлежащим мантии. Такая подвижность придает Земле гибкость, которой нет у планет, лишенных тектонизма.

Вначале Меркурий был намного горячее, чем сейчас, но по мере охлаждения постепенно сжимается. Как только охлаждение прекратится, особенно в ядре, планета перестанет сокращаться.

Но что поражает на этой планете, так это то, как быстро это происходит, чему до сих пор нет последовательного объяснения.

Миссии на Меркурий

До 70-х годов она была наименее изученной из внутренних планет, но с тех пор было проведено несколько беспилотных миссий, благодаря которым об этой удивительной маленькой планете известно гораздо больше:

Маринер 10

Рисунок 10. Маринер 10. Источник: Wikimedia Commons. ГОРШОК

Последний из зондов «Маринер» НАСА трижды пролетал над Меркурием с 1973 по 1975 год. Ему удалось нанести на карту чуть менее половины поверхности, только ту сторону, которая освещена Солнцем.

Когда топливо израсходовано, Mariner 10 плывет по течению, но он предоставил бесценную информацию о Венере и Меркурии: изображения, данные о магнитном поле, спектроскопию и многое другое.

МЕССЕНДЖЕР (Меркурий, Поверхность, Космическая среда, ГЕохимия

Этот зонд был запущен в 2004 году и первым смог выйти на орбиту Меркурия в 2011 году, поскольку Mariner 10 мог летать только над планетой.

Среди его вкладов:

-Высококачественные изображения поверхности, включая неосвещенную сторону, которая была похожа на сторону, уже известную благодаря Mariner 10.

-Геохимические измерения с использованием различных методов спектрометрии: нейтронного, гамма-излучения и рентгеновского излучения.

-Magnetometry.

-Спектрометрия с использованием ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света для определения характеристик атмосферы и проведения минералогического картирования поверхности.

Данные, собранные MESSENGER, показывают, что активное магнитное поле Меркурия, как и у Земли, создается динамо-эффектом, создаваемым жидкой областью ядра.

Он также определил состав экзосферы, очень тонкого внешнего слоя атмосферы Меркурия, который имеет особую форму хвоста длиной 2 миллиона километров из-за действия солнечного ветра.

Зонд MESSENGER завершил свою миссию в 2015 году, врезавшись в поверхность планеты.

BepiColombo

Рисунок 11. Итальянский астроном Джузеппе (Бепи) Коломбо. Источник: Wikimedia Commons.

Этот зонд был запущен в 2018 году Европейским космическим агентством и Японским агентством аэрокосмических исследований. Он был назван в честь Джузеппе Коломбо, итальянского астронома, изучавшего орбиту Меркурия.

Он состоит из двух спутников: MPO: Mercury Planetary Orbiter и MIO: Mercury Magnetospheres Orbiter. Ожидается, что он достигнет окрестностей Меркурия в 2025 году, и его цель - изучить основные характеристики планеты.

Некоторые цели для BepiColombo заключаются в том, чтобы принести новую информацию о замечательном магнитном поле Меркурия, центре масс планеты, релятивистском влиянии солнечной гравитации на планету и своеобразной структуре ее внутренней части.

Ссылки

1. Коллиган, Л. 2010. Космос! Меркурий. Тест Маршалла Кавендиша.
2. Элкинс-Тантон, Л. 2006. Солнечная система: Солнце, Меркурий и Венера. Челси Хаус.
3. Эстебан, Э. Меркьюри неуловимый. Получено с: aavbae.net.
4. Холлар, С. Солнечная система. Внутренние планеты. Британника Образовательное Издательство.
5. Лаборатория прикладной физики Джона Хопкинса. Коммуникатор. Получено с: messenger.jhuapl.edu.
6. Меркурий. Получено с: astrofisicayfisica.com.
7. ГОРШОК. Огонь и лед: краткое изложение того, что обнаружил космический корабль-посланник. Получено с: science.nasa.gov.
8. Семена, М. 2011. Солнечная система. Издание седьмое. Cengage Learning.
9. Таллер, М. Предупреждение об открытии НАСА: более пристальный взгляд на вращение Меркурия и гравитация выявляют внутреннее твердое ядро ​​планеты. Получено с: solarsystem.nasa.gov.
10. Wikipedia. Планета Меркурий). Получено с: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Планета Меркурий). Получено с: en.wikipedia.org.
12. Уильямс, М. Орбита Меркурия. Как долго длится год на Меркурии ?. Получено с: universetoday.com.