Поверхность Меркурия изувечена кратерами, внутри которых встречаются источники вулканического пепла (фото Joel Holdsworth/Wikimedia Commons).
У Меркурия очень крупное ядро, но тонкая оболочка. Объяснить этот феномен астрономы пока не могут (фото NASA/JPL/Wikimedia Commons).
Планета Меркурий была названа в честь древнегреческого быстроногого бога неспроста. Она движется по орбите быстрее других планет и, судя по новым астрономическим данным, также может быть заядлым путешественником. В ходе нового исследования учёные предположили, что Меркурий мог сформироваться значительно дальше от Солнца, чем он находится сегодня.
Тимоти Гудж (Timothy Goudge) и его коллеги из университета Брауна занимались анализом снимков орбитального аппарата NASA Messenger. В 2008 году зонд заметил на Меркурии следы вулканического пепла и характерные отверстия на поверхности.
Сравнив эти данные со снимками в высоком разрешении 2011 года, Гудж обнаружил 51 месторождение вулканического пепла. При этом некоторые из них были более «размыты», чем другие, что указывает на множественные случаи падения метеоритов на поверхность планеты в прошлом. Разница в сохранности вулканов означает, что они образовались в разные периоды существования планеты.
Более того, большинство из отверстий оказывались внутри кратеров, что позволяет предположить, что вулканические взрывы происходили с перерывами между 3,5 и 1 миллиардом лет назад, а не только в период зарождения Меркурия.
«Результаты нашего исследования бросают вызов существующим моделям формирования Меркурия. Он не мог зародиться так близко к Солнцу — это не объясняет наличие летучих веществ под поверхностью планеты», — говорит Гудж, чья статья вышла в издании Journal of Geophysical Research.
Учёные предполагают, что Меркурий мог сформироваться несколько дальше от Солнца, а затем перекочевать поближе к нему. Современные модели формирования газовых гигантов также предполагают, что они сместились со своих орбит в первые дни существования Солнечной системы, то же самое могло произойти и с Меркурием.
Теория об извечной вулканической активности на Меркурии бросает вызов ещё одной идее о его формировании. Ранее астрономы считали, что некий крупный объект столкнулся с планетой в её далёком прошлом и уничтожил большую часть её коры. Обычно таким образом исследователи пытаются объяснить толстое ядро и тонкую оболочку Меркурия. Тем не менее, такое мощное столкновение не оставило бы летучих веществ в недрах планеты, а они, по всей видимости, там по-прежнему присутствуют.
Внести ясность в ситуацию поможет европейско-японская беспилотная миссия BepiColombo, в рамках которой зонд с более чувствительными датчиками, чем у Messenger, полетит к Меркурию в 2016 году и достигнет его орбиты в 2024-м.
Источник
Как далеко Меркурий от Солнца?
Проход Меркурия перед Солнцем в ноябре 2006 года
Меркурий выступает не только первой планетой от нашей звезды, но и способен накаляться до 427°C. Поверхность лишена воздуха, потому что солнечный ветер практически полностью уничтожил атмосферный слой. И в этом нет ничего удивительно, ведь Меркурий так близко расположен к Солнцу. Но как далеко Меркурий от Солнца?
Как далеко Меркурий от Солнца?
Средняя удаленность между планетой и звездой составляет 57 909 050 км. Но эксцентриситет – 0,205 (наибольший в нашей системе), поэтому дистанция может отличаться. Максимальная близость (перигелий) – 46 001 200 км, а отдаленность (афелий) – 57 909 050 км.
Временной интервал Меркурия, проходящего перед Солнцем
Ранее полагали, что планета проживает в орбитальном блоке, то есть повернута к звезде одной стороной. Но оказалось, что осевой оборот достигает 58.646 дней, а на орбитальный уходит 88 дней. Это привело к резонансу в 3:2 (три осевых оборота на 2 орбитальных).
Кроме того, это повлияло на солнечный день. На проход Солнца по небу с позиции Меркурия уходит 176 дней. То есть, один день может занимать 2 года! Именно медленность вращения приводит к резким температурным скачкам.
Схема эксцентричного орбитального пути Меркурия
Меркурий также подвергается прецессии. То есть, каждый век орбитальный путь сдвигается на 42.98 угловых секунд. Пройдет 12 миллионов орбит, планета выполнит дополнительный оборот и вернется в изначальную точку.
У других планет наблюдается похожая ситуация, но с меньшим показателем. Механика Ньютона не могла объяснить подобное поведение, поэтому до 20-го века мы не понимали, что происходит. Только с общей теорией относительности пришли ответы. Теперь вы знаете расстояние от Солнца до Меркурия — первой планеты Солнечной системы.
Меркурий – первая планета от Солнца и самая маленькая планета в Солнечной системе. Это один из наиболее экстремальных миров. Свое название получил в честь посланника римских богов. Его можно отыскать без использования приборов, поэтому Меркурий отметился во многих культурах и мифах.
Однако это также и очень загадочный объект. Меркурий можно наблюдать утром и вечером в небе, а сама планета обладает собственными фазами.
Интересные факты
Давайте узнаем больше интересных фактов о планете Меркурий.
Один солнечный день (промежуток между полуднями) охватывает 176 дней, а сидерический день (осевое вращение) – 59 дней. Меркурий наделен наибольшим орбитальным эксцентриситетом, а удаленность от Солнца – 46-70 млн. км.
Меркурия входит в пятерку планет, которые можно найти без использования инструментов. В экваторе простирается на 4879 км.
Каждый см 3 наделен показателем в 5.4 грамма. Но Земля стоит на первом месте, потому что Меркурий представлен тяжелыми металлами и горными породами.
Когда железное планетарное ядро остыло и сжалось, поверхностный слой покрылся морщинками. Они способны вытягиваться на сотни миль.
Исследователи считают, что железное ядро Меркурия способно пребывать в расплавленном состоянии. Обычно у маленьких планет оно быстро теряет нагрев. Но сейчас думают, что оно вмещает серу, которая снижает температуру плавления. Ядро охватывает 42% планетарного объема.
Хотя Венера проживает дальше, но ее поверхность стабильно удерживает наивысшую поверхностную температуру из-за парникового эффекта. Дневная сторона Меркурия прогревается на 427°C, а на ночной температура падает к -173°C. Планета лишена атмосферного слоя, поэтому не способна обеспечивать равномерное распределение нагрева.
Геологические процессы помогают планетам обновлять поверхностный слой и сглаживать кратерные шрамы. Но Меркурий лишен такой возможности. Все его кратеры именуются в честь художников, писателей и музыкантов. Ударные формирования, превышающие в диаметре 250 км, называют бассейнами. Крупнейший – Равнина Жары, простирающаяся на 1550 км.
Меркурий слишком близко находится к Солнцу. Трижды его облетел Маринер-10 в 1974-1975 гг., отобразив чуть меньше половины поверхности. В 2004 году туда отправился MESSENGER.
Точная дата обнаружения планеты неизвестна, потому что о ней писали еще шумеры в 3000 г. до н.э.
Гравитация составляет лишь 38% от земной, но этого мало, чтобы удержать стабильную атмосферу (разрушается солнечными ветрами). Газ выходит, но его пополняют солнечные частички и пыль.
Размер, масса и орбита
При радиусе в 2440 км и массе 3.3022 х 10 23 кг Меркурий считается самой маленькой планетой в Солнечной системе. По размеру достигает всего 0.38 земного. Также уступает по параметрам некоторым спутникам, но по плотности стоит на втором месте после Земли – 5.427 г/см 3 . На нижнем фото указано сравнение размеров Меркурия и Земли.
Сравнение Меркурия и Земли
Это обладатель самой эксцентричной орбиты. Удаленность Меркурия от Солнца может колебаться от 46 миллионов км (перигелий) до 70 миллионов км (афелий). От этого могут меняться и ближайшие планеты. Средняя орбитальная скорость равна – 47322 км/с, поэтому на прохождения орбитального пути уходит 87.969 дней. Ниже представлена табличка характеристик планеты Меркурий.
Физические характеристики Меркурия
Экваториальный радиус
2439,7 км
Полярный радиус
2439,7 км
Средний радиус
2439,7 км
Окружность большого круга
15 329,1 км
Площадь поверхности
7,48·10 7 км² 0,147 земной
Объём
6,083·10 10 км³ 0,056 земного
Масса
3,33·10 23 кг 0,055 земной
Средняя плотность
5,427 г/см³ 0,984 земной
Ускорение свободного
падения на экваторе
3,7 м/с² 0,377 g
Первая космическая скорость
3,1 км/с
Вторая космическая скорость
4,25 км/с
Экваториальная скорость
вращения
10,892 км/ч
Период вращения
58,646 дней
Наклон оси
2,11′ ± 0,1′
Прямое восхождение
северного полюса
18 ч 44 мин 2 с 281,01°
Склонение северного полюса
61,45°
Альбедо
0,142 (Бонд) 0,068 (геом.)
Видимая звёздная величина
от −2,6 m до 5,7 m
Угловой диаметр
4,5″ – 13″
Эксцентричность и замедленность вращения приводят к тому, что планета тратит 176 дней на то, чтобы вернуться в изначальную точку. Так что один день на планете вдвое длиннее года. Также это обладатель наиболее низкого осевого наклона – 0.027 градусов.
Орбита и вращение Меркурия
Перигелий
46 001 009 км 0,38709927 а. е.
Афелий
69 817 445 км 0,46670079 а. е.
Большая полуось
57 909 227 км 0,38709927 а. е.
Эксцентриситет
орбиты
0,20563593
Сидерический период
обращения
87,969 дней
Синодический период
обращения
115,88 дней
Орбитальная скорость
47,36 км/с
Средняя аномалия
174,795884°
Наклонение
7,00° относительно плоскости эклиптики 3,38° относительно солнечного экватора 6,34° отн. инвариантной плоскости
Долгота восходящего узла
48,33167°
Аргумент перицентра
29,124279°
Состав и поверхность
Состав Меркурия на 70% представлен металлическим и на 30% силикатным материалам. Считают, что его ядро охватывает примерно 42% всего объема планеты (у Земли – 17%). Внутри располагается ядро из расплавленного железа, вокруг которого сосредоточен силикатный слой (500-700 км). Поверхностный слой – кора с толщиной в 100-300 км. На поверхности можно заметить огромное количество хребтов, которые тянутся на километры.
По сравнению с другими планетами Солнечной системы, ядро Меркурия обладает наибольшим количеством железа. Полагают, что раньше Меркурий был намного больше. Но из-за удара с крупным объектом внешние слои разрушились, оставив главное тело.
Некоторые считают, что планета могла появиться в протопланетном диске до того, как солнечная энергия стала стабильной. Тогда он должен быть вдвое массивнее современного состояния. При нагреве в 25000-35000 К большая часть породы могла просто испариться. Изучите строение Меркурия на фото.
Внутренняя структура Меркурия представлена корой, мантией и ядром
Есть и еще одно предположение. Солнечная туманность могла привести к увеличению частичек, которые набросились на планету. Тогда более легкие отошли и не использовались при создании Меркурия.
Если смотреть издалека, то планета напоминает земной спутник. Такой же кратерный ландшафт с равнинами и следами лавовых потоков. Но здесь отмечено большее разнообразие элементов.
Меркурий сформировался 4.6 миллиардов лет назад и попал под обстрел целой армии астероидов и мусорных осколков. Атмосферы не было, поэтому удары оставили заметные следы. Но планета оставалась активной, так что лавовые потоки создали равнины.
Улучшенные изображения кратеров Манч, Сандер и По среди вулканических равнин (оранжевые), недалеко от бассейна Калори
Размеры кратеров варьируются от небольших ям до бассейнов с шириною в сотни километров. Самый крупный – Калорис (равнина Жары) с диаметром в 1550 км. Удар был настолько сильным, что привел к лавовому извержению на противоположной планетарной стороне. А сам кратер окружен концентрическим кольцом высотой в 2 км. На поверхности можно отыскать примерно 15 крупных кратерных образований. Внимательно рассмотрите схему магнитного поля Меркурия.
Магнитное поле Меркурия
Планета обладает глобальным магнитным полем, достигающем 1.1% земной силы. Возможно, что источником служит динамо, напоминая нашу Землю. Оно образуется благодаря вращению жидкого ядра, наполненного железом.
Этого поля хватает, чтобы противостоять звездные ветра и формировать магнитосферный слой. Его силы достаточно, чтобы удерживать плазму из ветра, из-за чего происходит поверхностное выветривание.
Атмосфера и температура
Из-за близости к Солнцу планета слишком сильно прогревается, поэтому не способна сберечь атмосферу. Но ученые отметили тонкий слой переменной экзосферы, представленной водородом, кислородом, гелием, натрием, водяным паром и калием. Общий уровень давления приближается к отметке 10-14 бар.
Северный полюс планеты, запечатленный аппаратом MESSENGER. Красным цветом отмечены участки в тени, а желтый – лед
Без атмосферного слоя солнечное тепло не накапливается, поэтому на Меркурии отмечают серьезные температурные колебания: на солнечной стороне – 427°С, а на темной опускается до -173°С.
Однако поверхность располагает водяным льдом и органическими молекулами. Дело в том, что полюсные кратеры отличаются глубиной и туда не попадают прямые солнечные лучи. Полагают, что на дне можно обнаружить 10 14 – 10 15 кг льда. Пока нет точных данных о том, откуда на планете взялся лед, но это может быть подарок от упавших комет или же он происходит из-за дегазации воды от внутренней планетарной части.
История изучения планеты
Описание Меркурия не обходится без истории исследований. Эта планета доступна для наблюдения без использования приборов, поэтому фигурирует в мифах и древних легендах. Первые записи обнаружены в табличке Мул Апин, выступающей астрономическими и астрологическими вавилонскими записями.
Эти наблюдения сделаны в 14-м веке до н.э. и рассказывают о «пляшущей планете», потому что Меркурий перемещается быстрее всего. В Древней Греции его именовали Стилбон (переводится как «блеск»). Это был посланник Олимпа. Потом римляне переняли эту идею и дали современное наименование в честь своего пантеона.
Птолемей в работах несколько раз упоминал, что планеты способны проходить перед Солнцем. Но он не записывал в примеры Меркурий и Венеру, потому что считал их слишком маленькими и незаметными.
Китайцы именовали его Чэнь Синь («Часовая звезда») и связывали с водой и северной направленностью. Причем в азиатской культуре до сих пор сохранилось такое представление о планете, которую даже записывают как 5-й элемент.
Для германских племен здесь наблюдалась связь с богом Одином. Майя видели четырех сов, две из которых отвечали за утро, а две других за вечер.
О геоцентрическом орбитальном пути еще в 11 веке написал один из исламских астрономов. В 12-м веке Ибн Баджья отметил транзит двух крошечных темных тел перед Солнцем. Скорее всего он видел Венеру и Меркурий.
Проход Меркурия через солнечный диск, наблюдаемый SOHO в 2006 году. За транзитом можно было смотреть в Восточной Европе и восточном полушарии
Индийский астроном Кералы Сомаяджи в 15 веке создал частичную гелиоцентрическую модель, где Меркурий совершал обороты вокруг Солнца.
Первый обзор в телескоп приходится на 17 век. Это сделал Галилео Галилей. Он тогда внимательно изучал фазы Венеры. Но его аппарату не хватило мощности, поэтому Меркурий остался без внимания. А вот транзит отметил Пьер Гассенди в 1631 году.
Орбитальные фазы в 1639 году заметил Джованни Зупи. Это было важное наблюдение, потому что подтвердило вращение вокруг звезды и правильность гелиоцентрической модели.
Более точные наблюдения в 1880-х гг. предоставил Джованни Скиапарелли. Он считал, что орбитальный путь занимает 88 дней. В 1934 году Юджиос Антониади создал детальную карту поверхности Меркурия.
Карта Меркурия, созданная Антониади
Первый радиолокационный сигнал удалось отбить советским ученым в 1962 году. Через три года американцы повторили эксперимент и закрепили осевой оборот в 59 дней. Обычные оптические наблюдения не смогли дать новых сведений, но интерферометры открыли химические и физические характеристики подповерхностных слоев.
Первое глубокое изучение поверхностных особенностей провели в 2000 году обсерваторией Маунт-Вильсон. Большую часть карты составили при помощи радиолокационного телескопа Аресибо, где расширение достигает 5 км.
Исследование планеты
До момента первого полета беспилотных аппаратов мы многого не знали о морфологических характеристиках. Первым к Меркурию отправился Маринер в 1974-1975 гг. Он трижды приблизился и сделал ряд масштабных фото.
Космический аппарат НАСА Маринер-10, который в 1970-х гг. исследовал Венеру и Меркурий
Но аппарат обладал длительным орбитальным периодом, поэтому при каждом приближении подходил к одной и той же стороне. Так что карта составляла лишь 45% всей площади.
При первом сближении удалось зафиксировать магнитное поле. Последующие подходы показали, что оно сильно напоминает земное, отклоняющее звездные ветры.
В 1975 году у аппарата кончилось топливо, и мы потеряли связь. Однако Маринер-10 и сейчас может вращаться вокруг Солнца и наведываться к Меркурию.
Вторым посланником стал MESSENGER. Он должен был разобраться в плотности, магнитном поле, геологии, структуре ядра и атмосферных особенностях. Для этого установили специальные камеры, гарантирующие высшее разрешение, а спектрометры отмечали составляющие элементы.
Аппарат MESSENGER вращается вокруг Меркурия с марта 2011 года
MESSENGER стартовал в 2004 году и выполнил три пролета с 2008 года, компенсировав упущенную Маринером-10 территорию. В 2011 году он перешел на эллиптическую планетарную орбиту и начал снимать поверхность.
После этого стартовала следующая годичная миссия. Последний маневр пришелся на 24 апреля 2015 года. После этого закончилось топливо, и 30 апреля спутник разбился об поверхность.
В 2016 году ЕКА и JAXA объединились для создания BepiColombo, который должен добраться к планете в 2024 году. У него есть два зонда, которые будут изучать магнитосферу, а также поверхность во всех длинах волн.
Расширенное изображение Меркурия, созданное на основе снимков камер MESSENGER
Меркурий – интересная планета, раздираемая крайностями и противоречиями. Обладает расплавленной поверхностью и льдом, нет атмосферы, зато присутствует магнитосфера. Мы надеемся, что будущие технологии позволят узнать больше интригующих подробностей. Обязательно рассмотрите, как выглядит современная карта поверхности Меркурия в высоком разрешении.
