Меркурий

Александрова С.Ю.
учитель физики МОУ СШ № 48
г. Ярославль

— самая маленькая и
самая близкая к Солнцу планета

Когда-то самой маленькой планетой в Солнечной системе считался Плутон, но после переквалификации последнего в ранг карликовой планеты самой маленькой полноценной планетой стал Меркурий.

Поскольку Меркурий не отдаляется от Солнца более чем на 28°, то его наблюдение весьма затруднено. Наблюдать планету можно только в вечерние и утренние часы низко над горизонтом.
Утром можно увидеть Меркурий в виде звезды неподалеку от восхода солнца, а вечером у заката.
.

В Древней Греции вечером принято было называть Меркурий Гермесом, а утром — Аполлоном. Они полагали, что это разные космические объекты

Есть несколько теорий о возникновении Меркурия
Основной принято считать небулярную. Она заключается в том, что планета возникла из туманности, существующей в космосе.

Другая гипотеза связывает возникновение Меркурия с другой планетой – Венерой. Предполагается, что раньше он был ее спутником, но позже отделился от нее и стал самостоятельной планетой.

Третья теория возникновения Меркурия – образование из протопланетного тела. Его внутренняя часть постоянно подвергалась воздействию солнечных ветров и излучению, поэтому легкие элементы вымылись, а из оставшихся сформировалась новая обособленная планета.

Меркурий, из Liber astronomiae, 1550
Вавилонские записи о Меркурии относятся к 1 тысячелетию до нашей эры. Вавиловяне назвали планету Набу в честь посланника богов их мифологиии.
Греко-египетский астроном Птолемей писал о возможности прохождения планет по поверхности Солнца в своей 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.

В древнем Китае Меркурий был известен как "Часовая звезда" . Он был связан с направлением на север и фазой воды в системе пяти фаз метафизики.[ Современные китайские, корейские, японские и вьетнамские культуры буквально называют планету "водяной звездой" основанной на Пяти элементах.
В индуистской мифологии имя Будха использовалось для обозначения Меркурия, и считалось, что этот бог правит Средой.
Бог Один (или Воден) германского язычества был связан с планетой Меркурий и Средой.[
Майя, возможно, представляли Меркурия в виде совы (или, возможно, четырех сов; две для утреннего аспекта и две для вечернего), которые служили посланником в подземный мир.[
В средневековой исламской астрономии андалузский астроном Абу Исхак Ибрахим Заркали в 11 веке описал геоцентрическую орбиту Меркурия как овальную, похожую на яйцо, хотя это понимание не повлияло на его астрономическую теорию или астрономические расчеты.[В 12 веке Ибн Баджжа наблюдал "две планеты в виде черных пятен на поверхности Солнца", что позже было предложено как транзит Меркурия и /или Венеры астрономом из Мараги Кутбом ад- Дином Ширази в 13 веке.[В Индии астроном школы Кералы Нилаканта Сомаяджи в 15 веке разработал частично гелиоцентрическую планетарную модель, в которой Меркурий вращается вокруг Солнца, которое, в свою очередь, вращается вокруг Земли, аналогично тихонической системе, позже предложенной Тихо Браге в конце 16 века.

Первым астрономом, который наблюдал за Меркурием, был Галилео Галилей.
Астроном Иоганн Кеплер предсказал движение Меркурия по диску Солнца, что смог наблюдать в 1631 году Пьер Гассенди.

Ось вращения Меркурия наклонена к плоскости его орбиты не более чем на 0,1°, благодаря чему заметных сезонных изменений на этой планете не должно существовать. Для наблюдений с Земли Меркурий — трудный объект, так как он видимым образом никогда не удаляется от Солнца больше чем на 28°, вследствие чего его приходится наблюдать всегда на фоне вечерней или утренней зари низко над горизонтом. Кроме того, в эту пору фаза планеты (то есть угол при планете между направлениями на Солнце и на Землю) близка к 90°, и наблюдатель видит освещенной лишь половину ее диска.

13 раз в столетие Меркурий проходит по диску Солнца. Это бывает в мае или ноябре, когда нижнее соединение планеты происходит вблизи узлов орбиты Меркурия. Меркурий проецируется на солнечный диск и перемещается по нему с направлении с востока на запад. Ноябрьские прохождения происходят вдвое чаще, чем майские. За период в 46 лет их как правило наблюдается четыре - три раза через 13 и один раз через 7 лет после предыдущего прохождения.

Химический состав
атмосферы

Кислород 42%;
Натрий 29%;
Водород 22%;
Гелий 6%;
Калий 0,5%;
Остальные вещества 0,5%
(углекислый газ, вода, кальций,
магний, азот, ксенон, аргон, неон,
криптон).

Данные об атмосфере Меркурия указывает лишь на её сильную разрежённость. Давление у поверхности планеты в 500 миллиардов раз меньше, чем у поверхности Земли (это меньше, чем в современных вакуумных установках на Земле).

Атмосферу составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром с поверхности, — гелий, натрий, кислород, калий, аргон, водород. Среднее время жизни отдельного атома в атмосфере — около 200 суток

Космическая скорость на Меркурии очень низкая, поэтому молекулы и атомы имеют способность легко уходить в межпланетное пространство.

На Американский космический зонд "Мессенджер" подтвердил существование открытых участков льда на дне глубоких кратеров северного полюса. Эта часть Меркурия находится в тени, и среднегодовая температура там составляет примерно минус 170 градусов по Цельсию, поэтому ледяная корка никогда не тает.

По подсчетам ученых, кратеры Меркурия могут содержать в себе от 20 миллиардов до двух триллионов тонн замороженной воды. Согласно одной из версий, она была доставлена на планету кометами и метеоритами в ранний период жизни Солнечной системы.

Воды в привычном для нас состоянии на Меркурии нет. Тем не менее, она имеется на планете в виде льда.

Предложено несколько моделей внутреннего строения Меркурия. Согласно наиболее распространенному мнению планета состоит из горячего, постепенно остывающего железоникелевого ядра радиусом 1800 км (3/4 радиуса планеты) и силикатной оболочки, на границе между которыми температура может приближаться к 103 К. На долю ядра приходится 80% массы Меркурия. Породы содержат около 6% железа, а в основном алюминий и кальций. В ядре генерируются кольцевые электрические токи, возбуждающие слабое магнитное поле планеты.

В основе магнитного поля Меркурия лежат динамические эффекты, возникающие в ядре при циркуляции расплавленного железа. Как и на нашей планете, магнитное поле дипольное – есть южный и северный полюса. Но по силе оно примерно в 100 раз меньше земного. Под воздействием низкоплазменного ветра магнитное поле отклоняется на 480 км к северу. В результате этого южный полюс больше подвержен воздействию космической радиации, чем северный.

От лунных, меркурианские кратеры отличаются уменьшенными параметрами ореола от выбросов. Потому что, на Меркурии, из-за объемного металлического ядра, большая сила тяжести. Здесь гигантских кратеров меньше, чем у Луны

Это планета хорошо сохранила черты ландшафта времён формирования планет - примерно 4,5 млрд. лет назад.
Поверхность Меркурия покрыта тысячами кратеров, образовавшихся от столкновений с метеоритами и скал, которые образовались, когда молодое ядро остывало и сжималось, стягивая кору планеты, а также раздробленным веществом базальтового типа, довольно темная. По наблюдениям с Земли и фотографиям с космических аппаратов, она в целом похожа на поверхность Луны, хотя контраст между темными и светлыми участками выражен слабее. Наряду с кратерами (как правило, менее глубокими, чем на Луне) есть холмы и долины.

До 70% изученной области занимает древняя, сильно изрытая кратерами поверхность. Наиболее существенная деталь - равнина Жары (бассейн Калорис), огромный ударный кратер с диаметром 1300 км (четверть диаметра планеты). Впадина была заполнена лавой и относительно сглажена, причем поверхность того же типа захватывает и часть области выброса. Удар произошел 3800 млн. лет назад, вызвав временное оживление вулканический деятельности, которая в основном прекратилась за 100 млн. лет до того. Это и привело к сглаживанию областей внутри и вокруг впадины. В той области поверхности Меркурия, которая диаметрально противоположна месту удара, наблюдается удивительно хаотическое строение, созданное, по-видимому, ударной волной.

Бетховен — большой ударный кратер на Меркурии. Его диаметр составляет 643километров, что делает его третьим по величине известным кратером Меркурия и одиннадцатым — Солнечной системы.

Помимо больших кратеров, на планете существуют:
цепочки кратеров, они меньших размеров. На Меркурии они появились в связи со столкновением с космическими телами, которые подлетая к планете, разорвались на меньшие части.
уступы, горы, борозды и хребты. Хребты с разломами образовались на Меркурии в связи со сжатием планеты в период остывания. А эскарпы (крутые откосы) напоминают об уменьшении коры.

Добраться до Меркурия с Земли представляет значительные технические трудности, поскольку его орбита намного ближе к Солнцу, чем к Земле. Космический корабль, направляющийся к Меркурию, запущенный с Земли, должен пройти более 91 миллиона километров (57 миллионов миль) в гравитационный потенциальный колодец Солнца. Меркурий имеет орбитальную скорость 47,4 км / с, в то время как орбитальная скорость Земли составляет 29,8 км /с. Следовательно, космический корабль должен значительно изменить скорость, чтобы добраться до Меркурия, а затем выйти на орбиту по сравнению с скоростью, необходимой, скажем, для планетарных миссий на Марс.

Первым был «Маринер-10» от НАСА, который в 1974—1975 годах трижды пролетел мимо планеты; максимальное сближение составляло 320 км; в результате было получено несколько тысяч снимков, покрывающих примерно 45 % поверхности. Дальнейшие исследования с Земли показали возможность существования водяного льда в полярных кратерах.

Второй стала миссия НАСА под названием «Мессенджер». Аппарат был запущен 3 августа 2004 года, а в январе 2008 года впервые совершил облёт Меркурия. 17 марта 2011, совершив ряд гравитационных манёвров вблизи Меркурия, Земли и Венеры, зонд «Мессенджер» вышел на орбиту Меркурия.

.

20 октября 2018 года состоялся запуск АМС «Бепи Коломбо» (BepiColombo), созданного ЕКА совместно с японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA). Миссия состоит из двух космических аппаратов: Mercury Planetary Orbiter (MPO) и Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO); европейский аппарат MPO будет исследовать поверхность Меркурия и его глубины, в то время как японский MMO будет наблюдать за магнитным полем и магнитосферой планеты. На орбиту вокруг Меркурия он выйдет в декабре 2025 года, где и разделится на две составляющие

Цели миссии:
составить подробную мультиволновую карту поверхности планеты Меркурий;
изучить ее химический состав, структуру;
провести исследования окружающего пространства;
замерить интенсивность магнитного поля;
провести мониторинг воздействия «солнечного ветра»;
выявить и картографировать участки полярных областей, содержащих лед и водородные соединения.