Открытие планеты меркурий. Меркурий в сравнении с нашей планетой
Первая фотография MESSENGER с орбиты Меркурия, с ярким кратером Debussy, видимым вверху справа. Предоставлено: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.
Характеристики Меркурия
Масса: 0.3302 x 10 24 кг
Объем: 6.083 x 10 10 км 3
Средний радиус: 2439.7 км
Средний диаметр: 4879.4 км
Плотность: 5.427 г/см 3
Скорость убегания (вторая космическая скорость): 4.3 км/с
Гравитация на поверхности: 3.7 м/с 2
Оптическая звездная величина: -0.42
Естественные спутники: 0
Кольца? – Нет
Большая полуось: 57,910,000 км
Орбитальный период: 87.969 дней
Перигелий: 46,000,000 км
Афелий: 69,820,000 км
Средняя орбитальная скорость: 47.87 км/с
Максимальная орбитальная скорость: 58.98 км/с
Минимальная орбитальная скорость: 38.86 км/с
Наклон орбиты: 7.00°
Орбитальный эксцентриситет: 0.2056
Сидерический период вращения: 1407.6 часов
Продолжительность дня: 4222.6 часов
Открытие: Известна с доисторических времен
Минимальное расстояние от Земли: 77,300,000 км
Максимальное расстояние от Земли: 221,900,000 км
Максимальный кажущийся диаметр: 13 угловых секунд
Минимальный кажущийся диаметр с Земли: 4.5 угловых секунды
Максимальная оптическая звездная величина: -1.9
Размер Меркурия
Насколько большой Меркурий? по площади поверхности, объему и экваториальному диаметру. Удивительно, что она также одна из самых плотных. Она приобрела свой титул "самая маленькая" после того, как Плутон понизили в звании. Вот, почему старые сведения ссылаются на Меркурий как вторую самую маленькую планету. Вышеупомянутое - три критерия, которые мы будем использовать, чтобы показать .
Некоторые ученые полагают, что Меркурий на самом деле сжимается. Жидкое ядро планеты занимает 42% объема. Вращение планеты позволяет охлаждать небольшую часть ядра. Это охлаждение и сжатие, как полагают, доказывается трещинами на поверхности планеты.
Во многом как , и продолжающееся присутствие этих кратеров указывает на то, что планета не была геологически активной миллиарды лет. Это знание основано на частичном составлении карты планеты (55%). Оно маловероятно изменится даже после того, как MESSENGER нанесет на карту всю поверхность [прим.ред.: на 1 апреля 2012 года]. Планета наиболее вероятно сильно бомбардировалась астероидами и кометами во время Late Heavy Bombardment (Поздняя Тяжелая Бомбардировка) около 3.8 миллиарда лет назад. Некоторые регионы были бы заполнены магматическими извержениями изнутри планеты. Эти испещренные кратерами гладкие равнины подобны обнаруженным на Луне. Поскольку планета охлаждалась, образовывались отдельные трещины и овраги. Эти особенности можно увидеть на верху других особенностей, которые являются ясным указанием на то, что они новые. Вулканические извержения прекратились на Меркурии около 700-800 миллионов лет назад, когда мантия планеты достаточно сжалась, препятствуя лавовым потокам.
Фотография WAC, показывающая никогда прежде нефотографированную область поверхности Меркурия, была снята с высоты около 450 км над Меркурием. Предоставлено: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.
Диаметр Меркурия (и радиус)
Диаметр Меркурия 4,879.4 км.
Необходим способ, чтобы сравнить его с чем-то более похожим? Диаметр Меркурия - это только 38% диаметра Земли. Другими словами, вы могли бы поместить почти 3 Меркурия бок о бок, чтобы соответствовать диаметру Земли.
Фактически, есть , которые имеют больший диаметр, чем Меркурий. Самая большая луна в Солнечной системе - это луна Юпитера Ганимед, с диаметром 5,268 км, и вторая самая большая луна - это , с диаметром 5,152 км.
Луна Земли имеет диаметр только 3,474 км, так что Меркурий не сильно больше.
Если вы хотите вычислить радиус Меркурия, вам нужно разделить диаметр пополам. Так как диаметр равен 4,879.4 км, то радиус Меркурия 2,439.7 км.
Диаметр Меркурия в километрах: 4,879.4 км
Диаметр Меркурия в милях: 3,031.9 миль
Радиус Меркурия в километрах: 2,439.7 км
Радиус Меркурия в милях: 1,516.0 миль
Длина окружности Меркурия
Длина окружности Меркурия 15,329 км. Другими словами, если бы экватор Меркурия был бы совершенно плоским, и вы могли бы проехать по нему на машине, ваш одометр прибавил бы 15,329 км от путешествия.
Большинство планет являются сжатыми у полюсов сфероидами, поэтому их экваториальная длина окружности больше, чем от полюса к полюсу. Чем более быстро они вращаются, тем более планета расплющивается, поэтому расстояние от центра планеты до ее полюсов короче, чем расстояние от центра до экватора. Но Меркурий вращается так медленно, что его длина окружности не зависит от того, где вы ее измеряете.
Вы можете вычислить длину окружности Меркурия сами, используя классические математические формулы, чтобы получить длину окружности круга.
Длина окружности = 2 х Pi х радиус
Мы знаем, что радиус Меркурия 2,439.7 км. Поэтому, если вы подставите эти числа в: 2 x 3.1415926 x 2439.7, вы получите 15,329 км.
Длина окружности Меркурия в километрах: 15,329 км
Длина окружности Меркурия в милях: 9,525 км
Полумесяц Меркурия.
Объем Меркурия
Объем Меркурия 6.083 x 10 10 км 3 . Кажется, что число огромное, но меркурий - это самая маленькая планета в Солнечной системе по объему (с понижения в звании Плутона). Она даже меньше, чем некоторые луны в нашей солнечной системе. Объем Меркурия - это только 5.4% объема Земли, а Солнце в 240.5 миллионов раз больше меркурия в объеме.
Более 40% объема меркурия заняты его ядром, чтобы быть точным 42%. Ядро имеет диаметр около 3,600 км. Это делает Меркурий второй самой плотной планетой среди наших восьми. Ядро расплавленное и по большей части состоит из железа. Расплавленное ядро может производить магнитное поле, которое помогает отражать солнечный ветер. Магнитное поле и незначительная гравитация планеты позволяет поддерживать незначительную атмосферу.
Полагают, что Меркурий был в свое время более большой планетой; поэтому, имел больший объем. Есть одна теория, чтобы объяснить его текущий размер, которую многие ученые признали на нескольких уровнях. Теория объясняет плотность меркурия и высокий процент вещества в ядре. Теория утверждает, что Меркурий первоначально имел соотношение металлов к силикатам подобное обычным метеоритам, как это характерно для скалистой материи в нашей Солнечной Системе. В то время, как полагают, планета имела массу приблизительно в 2.25 больше ее текущей массы, но в начале истории Солнечной Системы его ударила планетезималь, которая была 1/6 его массы и несколько сотен километров в диаметре. Удар соскоблил большую часть первоначальной коры и мантии, оставив ядро в качестве большей части планеты и сильно уменьшив объем планеты.
Объем Меркурия в кубических километрах: 6.083 x 10 10 км 3 .
Масса Меркурия
Масса Меркурия - только 5.5% земной массы; фактическое значение 3.30 x 10 23 кг. Так как Меркурий - самая маленькая планета в Солнечной системе, вы ожидали, что это относительно маленькая масса. С другой стороны Меркурий - это вторая по плотности планета в нашей Солнечной системе (после Земли). Учитывая его размер, плотность исходит в основном от ядра, оцениваемая почти в половину объема планеты.
Масса планеты состоит из веществ, которые 70% металлические и 30% силикатные. Есть несколько теорий, чтобы объяснить, почему планета такая плотная и богата металлическими веществами. Большая часть широко поддерживаемых теорий поддерживает, что высокий процент ядра - это результат удара. В этой теории планета первоначально имела соотношение металлов к силикатам, подобное метеоритам хондритам, обычным в нашей Солнечной Системе, и в 2.25 раза больше ее текущей массы. В начале истории нашей Вселенной, Меркурий ударил объект столкновения размером с планетезималь, которая была 1/6 гипотетической массы Меркурия и сотни километров в диаметре. Удар такой силы соскоблил бы большую часть коры и мантии, оставив огромное ядро. Ученые полагают, что подобный инцидент создал нашу Луну. Дополнительная теория говорит, что планета образовалась прежде, чем энергия Солнца стабилизировалась. Планета имела гораздо большую массу в этой теории, но температуры, созданные протосолнцем были бы очень высокими, около 10,000 Кельвин, и большая часть камня на поверхности была бы испарена. Каменный пар мог бы затем быть унесен солнечным ветром.
Масса Меркурия в килограммах: 0.3302 x 10 24 кг
Масса Меркурия в фунтах: 7.2796639 x 10 23 фунтов
Масса Меркурия в метрических тоннах: 3.30200 x 10 20 тонн
Масса Меркурия в тоннах: 3.63983195 x 10 20
Художественная концепция MESSENGER на орбите вокруг Меркурия. Предоставлено: НАСА.
Гравитация Меркурия
Гравитация Меркурия - это 38% земной гравитации. Человек, весящий 980 Ньютонов на Земле (около 220 фунтов), весил бы только 372 Ньютона (83.6 фунта), приземлившись на поверхности планеты. Меркурий только немного больше, чем наша Луна, поэтому вы можете ожидать, что гравитация будет похожей на лунную 16% от земной. Большая разница в более высокой плотности Меркурия - это вторая самая плотная планета в Солнечной Системе. Фактически, если Меркурий был бы такого же размера как Земля, он был бы даже более плотным, чем наша собственная планета.
Важно разъяснить разницу между массой и весом. Масса измеряется, сколько вещества что-то содержит. Поэтому, если вы имеете 100 кг массы на Земле, вы имеете такое же количество на Марсе, или в межгалактическом пространстве. Вес, тем не менее, - это сила гравитации, которую вы чувствуете. Хотя напольные весы измеряют в фунтах или килограммах, они на самом деле должны измерять в ньютонах, которые являются мерой веса.
Возьмите ваш текущий вес либо в фунтах либо в килограммах, а затем умножьте на 0.38 на калькуляторе. Например, если вы весите 150 фунтов, вы бы весили 57 фунтов на Меркурии. Если вы весите 68 кг на напольных весах, ваш вес на Меркурии был бы 25.8 кг.
Вы можете также перевернуть это число, чтобы вычислить, насколько сильнее вы бы были. Например, как высоко вы могли бы прыгнуть, или как много веса вы могли бы поднять. Текущий мировой рекорд по прыжкам в высоту 2.43 метра. Разделим 2.43 на 0.38, и вы бы получили мировой рекорд по прыжкам в высоту, если бы он был достигнут на Меркурии. В этом случае, он был бы 6.4 метра.
Для того чтобы избежать гравитации Меркурия, вам необходимо двигаться со скоростью 4.3 км/с, или около 15,480 км/ч. Сравним это с Землей, где скорость убегания (вторая космическая скорость) нашей планеты 11.2 км/с. Если вы сравните соотношение между двумя планетами, вы получите 38%.
Гравитация на поверхности Меркурия: 3.7 м/с 2
Скорость убегания (вторая космическая скорость) Меркурия: 4.3 км/с
Плотность Меркурия
Плотность Меркурия вторая по величине в Солнечной Системе. Земля - единственная более плотная планета. Она равна 5.427 г/см 3 по сравнению с земной плотностью 5.515 г/см 3 . Если гравитационное сжатие было бы убрано из уравнения, Меркурий был бы более плотным. Высокая плотность планеты - это признак большого процента ядра. Ядро составляет 42% общего объема Меркурия.
Меркурий - это планета земного типа как и Земля, только одна из четырех в нашей Солнечной Системе. Меркурий имеет около 70% металлических веществ и 30% силикатов. Добавьте плотность Меркурия, и ученые могут вывести подробности его внутренней структуры. Хотя высокая плотность Земли во многом является причиной гравитационного сжатия в ядре, Меркурий гораздо меньше и не так сильно сжат внутренне. Эти факты позволили ученым НАСА и другим предположить, что его ядро должно быть большим и содержать сокрушительные количества железа. Планетарные геологи оценивают, что расплавленное ядро планеты насчитывает около 42% его объема. На Земле ядро занимает 17%.
Внутренняя структура Меркурия.
Это оставляет силикатной мантии только 500-700 ккм толщины. Данные от Mariner 10 навели ученых на мысль, что кора даже тоньше, порядка 100-300 км. Мантия окружает ядро, которое имеет большее содержание железа, чем любая другая планета в Солнечной системе. Так, что вызвало это непропорциональное количество вещества ядра? Большинство ученых признают теорию, что Меркурий имел соотношение металлов к силикатам, подобное обычным метеоритам - хондритам - несколько миллиардов лет назад. Они также полагают, что он имел массу в 2.25 раза больше его текущей массы; тем не менее, Меркурий, возможно, ударила планетезималь 1/6 массы Меркурия и в сотни километров в диаметре. Удар соскоблил бы большую часть первоначальной коры и мантии, оставив ядру больший процент планеты.
Хотя ученые имеют несколько фактов о плотности Меркурия, есть еще те, которые предстоит открыть. Mariner 10 отправил обратно очень много информации, но смог изучить только 44% поверхности планеты. заполняет белые пятна на карте, когда вы читаете эту статью, а миссия BepiColumbo зайдет дальше в расширении нашего знания об этой планете. Скоро, появиться больше теорий, чтобы объяснить высокую плотность планеты.
Плотность Меркурия в граммах на кубический сантиметр: 5.427 г/см 3 .
Ось Меркурия
Как и все планеты в Солнечной Системе, ось Меркурия наклонена от . В этом случае, осевой наклон равен 2.11 градуса.
Какой точно осевой наклон имеет планета? Сначала представьте, что Солнце - это шар в середине плоского диска, как виниловый диск или CD. Планеты находятся на орбите вокруг Солнца внутри этого диска (больше или меньше). Этот диск известен как плоскость эклиптики. Каждая планета также вращается вокруг своей оси, когда она находится на орбите вокруг Солнца. Если планета вращалась бы совершенно прямо вверх и вниз, то эта линия, идущая через северный и южный полюса планеты, были бы совершенно параллельны с полюсами Солнца, планета имела бы осевой наклон 0 градусов. Конечно, ни одна из планет не имеет такой наклон.
Поэтому, если вы нарисовали бы линию между северным и южным полюсами Меркурия и сравнили ее с воображаемой линией, Меркурий не имел бы осевого наклона вовсе, этот угол составил бы 2.11 градуса. Вы могли бы удивиться, узнав, что наклон Меркурия - самый маленький из всех планет Солнечной Системы. Например, наклон Земли равен 23.4 градуса. А Уран вообще перевернут на свою ось и вращается с осевым наклоном 97.8 градусов.
Здесь на Земле, осевой наклон нашей планеты вызывает времена года. Когда в северном полушарии лето, северный полюс отклонен наружу. Вы получаете больше солнечного света летом, поэтому оно теплее, и меньше зимой.
Меркурий не испытывает никаких времен года. Из-за того, что он почти не имеет осевого наклона. Конечно, он и не имеет большой атмосферы, чтобы сохранять тепло от Солнца. Любая сторона, направленная к Солнцу, нагревается до 700 градусов Кельвин, а сторона от Солнца имеет температуры ниже 100 Кельвин.
Осевой наклон Меркурия: 2.11°.
Меркурий своими физическими характеристиками подобен Луне. Естественных спутников у него не имеется, атмосфера его очень разреженная. У этой планеты большое железное ядро, составляющее 83% от объёма всей планеты. Это ядро является источником магнитного поля, напряженностью 0,01 от земной. Температура поверхности планеты составляет - 90 - 700 К (-183,15-426.85 С). Солнечная сторона планеты нагревается значительно сильнее, чем его обратная сторона и полярные области.
Кратеры Меркурия
На поверхности Меркурия расположено большое количество кратеров, этим ландшафт очень напоминает лунный. На разных участках Меркурия плотность кратеров отличается. Возможно, что участки поверхности планеты, которые более сильно усеяны кратерами, есть более древние, а те, которые менее усеяны – более молодые. Они образовались в результате затопления лавой старой поверхности. При этом, крупных кратеров на Меркурии меньше, чем на Луне. Диаметр самого большого кратера на Меркурии равен 716 км, его назвали в честь Рембрандта, великого голландского живописца. Также на Меркурии наблюдаются образования, подобных которым на Луне нет. Например, эскарпы – многочисленные зубчатые откосы, которые простираются на сотни километров. При изучении эскарпов выяснили, что они образованы во время сжатия поверхности, сопровождавшем остывание Меркурия, при котором площадь поверхности планеты уменьшилась на 1 %. Т.к. на поверхности Меркурия есть хорошо сохранившиеся большие кратеры, то это значит, что за прошедшие 3 – 4 млрд. лет там не было движения участков коры в больших масштабах, на поверхности отсутствовала эрозия (кстати, последнее почти полностью подтверждает невозможность существования в истории Меркурия хоть какой-нибудь существенной атмосферы).
Во время исследований, зондом «Месенджер» были получены фотографии более 80 % поверхности планеты, в результате чего определили, что она однородна, в отличие от поверхности Марса или Луны, у которых одно полушарие очень сильно отличается от другого.
Элементный состав поверхности Меркурия, полученный рентгенофлуоресцентным спектрометром аппарата «Мессенджер», показал, что поверхность планеты богата плагиоклазовым полевым шпатом, свойственным для материковых областей Луны, и, по сравнению, бедна кальцием и алюминием. Также она богата магнием и бедна железом и титаном, что позволяет ей занять промежуток между ультраосновными горными породами, наподобие земных коматиитов, и типичными базальтами. Ещё обнаружено относительное изобилие серы - это значит, что планета формировалась в восстановительных условиях.
Кратеры Меркурия различаются между собой. Они могут быть и маленькими впадинами в форме чаши, и ударными многокольцевыми кратерами, которые имеют в диаметре сотни километров. Кратеры Меркурия в разной степени разрушены. Есть более-менее хорошо сохранившиеся, с длинными лучами, расположенными вокруг них, образовавшимися в процессе выброса вещества от воздействия удара. Есть и очень разрушенные остатки кратеров.
Равнина Жары (лат. Caloris Planitia) является одной из самых заметных деталей рельефа Меркурия. Она так названа потому, что располагается рядом с одной из «горячих долгот». Диаметр этой равнины - около 1550 км.
Скорей всего, тело, при столкновении которого с поверхностью Меркурия образовался кратер, было диаметром не меньше 100 км. Удар был так силен, что сейсмические волны, пройдя через всю планету и собравшись в противоположной точке поверхности, стали причиной образования на Меркурии своеобразного «хаотического» пересечённого ландшафта. О силе удара также свидетельствует и то, что он спровоцировал выброс лавы, в результате чего вокруг кратера образовались горы Жары, высотой более 2 км. Кратер Койпер (в поперечнике имеет 60 км) – точка на поверхности планеты с самым высоким альбедо. Скорей всего, кратер Койпер – один из «последних» образовавшихся крупных кратеров Меркурия.
Ещё одно интересное расположение кратеров на планете обнаружили учёные в 2012 году: последовательность расположения кратеров образует мордашку Микки Мауса. Может быть, в будущем эта конфигурация будет названа именно так.
Геология Меркурия
Совсем недавно считалось, что в недрах Меркурия есть металлическое ядро, радиус кото
рого 1800 – 1900 км, оно составляет 60 % от массы планеты, поскольку было обнаружено слабое магнитное поле космическим аппаратом «Маринер-10». К тому же, по мнению учёных, считалось, что ядро Меркурия, из-за малого размера планеты, не должно быть жидким. После пятилетних радарных наблюдений группа Жана-Люка Марго в 2007 году подвела итоги, и в результате были отмечены различные вариации вращения Меркурия, которые являются слишком большими, как для планеты с твёрдым ядром. Исходя из этого, можно почти со стопроцентной точностью утверждать, что ядро у Меркурия жидкое.
В сравнении с любой планетой Солнечной системы в ядре Меркурия процентное содержание железа выше. Существует несколько версий объяснения этого. Самая широко распространённая в мире науки теория говорит, что Меркурий, изначально обладая массой в 2,25 раза большей, чем сегодня, имел такую же пропорцию силикатов и металла, как и обычный метеорит. Но в самом начале истории Солнечной системы планетоподобное тело, имеющее несколько сотен км в диаметре, и массу, в 6 раз меньшую, столкнулось с Меркурием. Из-за этого столкновения от планеты оторвалась большая часть первичной коры и мантии, в следствие чего в составе Меркурия относительная доля ядра увеличилась. Кстати, для разъяснения формирования Луны была предложена подобная же гипотеза, называемая Теорией Гигантского Столкновения. Но этой теории противоречат первые данные, которые получили в процессе изучения элементного состава поверхности Меркурия при помощи гамма-спектрометра АМС «Мессенджер» (он позволяет измерить содержание радиоактивных изотопов). Выяснилось, что на планете много калия (летучего элемента, если сравнивать с торием и ураном, которые более тугоплавкие). Это не согласуется с неизбежными при столкновении высокими температурами. Исходя из этого, становится ясно, что элементный состав Меркурия совпадает с первичным элементным составом материала, его сформировавшего, который близок к безводным кометным частицам и энстатитовым хондритам, при этом содержание железа в последних, на сегодняшний день, мало для пояснения высокой средней плотности планеты.
Силикатная мантия (толщиной 500-600 км) окружает ядро Меркурия. Толщина его коры находится в пределах 100 - 300 км (по данным «Маринера-10»).
Геологическая история Меркурия
Геологическая история планеты делится на эры, как у Марса, Луны и Земли. Эти эры называются так (к более поздней от более ранней): 1- дотолстовская, 2- толстовская, 3- калорская, 4- поздняя калорская, 5- мансурская и 6- койперская. И относительный геологический возраст Меркурия поделен на периоды согласно данным эрам. Правда, точно не установлен измеряемый в годах абсолютный возраст.
Около 4,6 млрд. лет назад, когда планета была уже сформирована, происходило интенсивное столкновение её с кометами и астероидами. Последняя массивная бомбардировка Меркурия была 3,8 млрд. лет тому назад. Некоторые области (к примеру, равнина Жары) создавались, в том числе, и заполнением их лавой. В результате, внутри кратеров образовались гладкие полости, подобные лунным.
После этого, по мере остывания и сжатия Меркурия, образовались разломы и хребты. О более позднем времени их образования свидетельствует их расположение на поверхности крупных объектов рельефа, например равнин и кратеров. Время вулканизма на планете закончилось после того, как мантия сжалась настолько, чтобы предотвратить выход лавы на поверхность Меркурия. Возможно, что это произошло в течении первых 700-800 млн. лет со времени образования Меркурия. Более поздние изменения ландшафта планеты были вызваны ударами о её поверхность космических тел.
Магнитное поле Меркурия
Напряжённость магнитного поля Меркурия приблизительно в сто раз меньше земной и равна ~300 нТл. Меркурианское магнитное поле имеет дипольную структуру, очень симметрично, его ось только на 10 градусов отклонена от оси вращения Меркурия. Это существенно снижает количество гипотез, объясняющих происхождение магнитного поля Меркурия. Предположительно, что магнитное поле Меркурия возникает вследствие эффекта динамо (аналогично происходит и на Земле). Возможно, этот эффект - и есть следствие циркуляции жидкого ядра. Очень сильный приливный эффект возникает из-за очень выраженного эксцентриситета Меркурия. Этот приливный эффект удерживает ядро в жидком состоянии, а это - обязательное условия для возникновения эффекта динамо. Магнитное поле планеты такое сильное, что способно менять направление солнечного ветра вокруг Меркурия, в результате чего и создаётся его магнитосфера. И хотя она так мала, что поместилась бы внутри Земли, но мощная настолько, чтобы поймать плазму солнечного ветра. В результате наблюдений, полученных с помощью «Маринер-10», выяснилось, что в магнитосфере ночной стороны Меркурия есть низкоэнергетическая плазма. Взрывы активных частиц в хвосте магнитосферы указывают на присущие ей динамические качества.
06.10.2008 года «Мессенджер», пролетая второй раз Меркурий, зафиксировал большое количество окон в магнитном поле планеты. «Мессенджер» обнаружил явление магнитных вихрей. Это сплетённые узлы магнитного поля, соединяющие космический корабль с магнитным полем Меркурия. Диаметр вихря составлял 800 км, это - треть радиуса планеты. Солнечный ветер и создаёт такую вихревую форму магнитного поля. Поскольку солнечный ветер обтекает магнитное поле Меркурия, то оно связывается и несётся с ним, формируясь в вихреподобные структуры. Такие вихри и создают окна в магнитном щите планеты, сквозь них проникает солнечный ветер, достигая поверхности планеты. Связь межпланетного и планетного магнитных полей (магнитное пересоединение) – обычное космическое явление, которое возникает и у Земли, во время, когда она создаёт магнитные вихри. Но частота магнитного пересоединения Меркурия, по данным «Мессенджера», в 10 раз выше.
> Планета Меркурий
Описание планеты Меркурий для детей всех возрастов: интересные факты, фото поверхности, история наблюдений за первой планетой от Солнца, космические запуски.
Наверняка, даже для самых маленьких не секрет, что Меркурий - первая планета от Солнца. Наблюдая за стремительным вращением планеты, римляне прозвали его самым быстрым богом. Астрономия для детей предлагает ближе познакомиться с этим маленьким миром, узнать интересные факты о Меркурии с картинками, рисунками и фото, а также сравнить с планетой Земля.
Начать рассказ о Меркурии и объяснение для детей нужно с шумеров. Родители или в школе могут удивить, что эта цивилизация знала о Меркурии еще 5000 лет назад. Только тогда его воспринимали как Набу – бог письма. Также у него было два имени для появления - утренняя и вечерняя звезда. Но греческие астрономы поняли, что это один и тот же объект. Гераклит полагал, что Меркурий и совершают обороты вокруг Солнца, а Земля нет.
Физические характеристики Меркурия - для детей
Чтобы объяснить детям характерные черты Меркурия, следует отметить, что из-за близкого расположения к Солнцу, температура планеты достигает 450 °C. Но так как здесь нет привычной атмосферы, то тепло не задерживается и ночью поверхность остывает до -170°C, а самая большая зафиксированная температура – 600°C.
Дети должны знать, что Меркурий - самая маленькая планета, которая лишь немного больше земного спутника. Без атмосферы она не может сопротивляться ударам, поэтому на ней много кратеров. Около 4 миллиардов лет назад 100-километровый астероид врезался в Меркурий. Сила удара приравнивается к одному триллиону бомб мощностью в одну мегатонну. Это создало гигантский кратер в 1550 км шириной – бассейн Калорис. В его пределах можно было бы разместить штат Техас. Школьникам будет интересно увидеть фото кратера.
Исследование Меркурия начиналось с телескопа (теперь можно использовать телескопы онлайн на сайте и наблюдать за планетами). В 2012 году к планете подошел аппарат НАСА MESSENGER (Мессенджер). Ему удалось заметить в кратерах вокруг северного полюса лед (они находятся в тени). На южном полюсе также могут быть ледяные залежи, но орбита MESSENGER не позволила исследовать эту область. Лед мог остаться после падения комет или метеоритов. Или же водяной пар дегазировался из планеты и замерз на поверхности полюсов. Ниже можно дополнить описание Меркурия для детей и школьников всех возрастов интересными фактами.
Знаете ли вы?
Что размер Меркурия постоянно уменьшается.
Крошечная планета представляет собою единую континентальную плиту, размещенную над железным ядром, которое не прекращает охлаждаться. С падением температуры оно затвердевает, сокращая объем всей планеты. Именно из-за этого поверхность начала сжиматься, создав уступы и скалы, напоминающие купол длинною в несколько сотен миль. В прошлом поверхность была более активной из-за действия вулканов.
«Некоторые маленькие уступы выглядят довольно молодо. Это значит, что Меркурий является тектонически активной планетой и продолжает формироваться», – сказал Том Уоттерс – старший научный сотрудник Смитсоновского института в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне (округ Колумбия).
Для самых маленьких будет интересно услышать, что перед ними вторая по плотности планета после Земли. Металлическое ядро занимает 3600-3800 км в ширину, а это 75% диаметра всей планеты. А вот внешняя оболочка охватывает лишь 500-600 км. Такое сочетание заставило ученых внимательнее изучить этот объект.
Неожиданностью для Маринер-10 было то, что у Меркурия было магнитное поле. Теоретически планеты могут вырабатывать его только если очень быстро вращаются, а их ядро находится в расплавленном состоянии. Но у Меркурия уходит 59 дней на вращение, и он невероятно маленький (треть земного шара). Да и ядро должно было давно остыть.
«Мы разобрались с тем, как функционирует наша планета. Меркурий – еще один скалистый мир с железным ядром, поэтому мы думали, что и здесь ситуация похожа», – сказал профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Кристофер Рассел.
Знаете ли вы?
Меркурий – ближайшая к Солнцу планета, с тонкой атмосферой, отсутствием давления воздуха и чрезвычайно высокой температурой.
Чтобы объяснить детям этот момент, родители должны разобраться в необычной обстановке планеты. Данные MESSENGER говорят о том, что магнитное поле в три раза сильнее на северном полушарии, чем на южном. В связи с этим Рассел создал модель, которая показывает, что железное ядро может переходить из жидкого состояния в твердое на внешней границе, а не во внутренней.
В 2007 году наземное радиолокационное наблюдение показало, что ядро может быть расплавленным. Это поможет объяснить магнетизм, хотя солнечный ветер способен влиять на сокращение магнитного поля планеты.
Хотя сила магнитного поля достигает всего 1% от земного, оно все равно невероятно активное. Магнитное поле в солнечном ветре (заряженные от частички) иногда вторгаются в поле планеты. Из-за этого формируются мощные магнитные торнадо, направляющие горячую плазму солнечного ветра по поверхности.
У Меркурия нет атмосферы. Вместо этого там заметна ультратонкая «экзосфера». Она состоит из атомов, сдутых с поверхности солнечной радиацией и микрометероитными ударами. Они стремительно удаляются в космос, создавая хвост из частиц.
Характеристика орбиты Меркурия - для детей
Характеристика Меркурия должна включать и его вращение вокруг оси и Солнца. Планета облетает Солнце за 88 земных дней на скорости 180000 км/ч. Это намного быстрее, чем другие планеты. Овальная орбита близка к эллипсу, поэтому в разные периоды подходит и отдаляется к Солнцу на 47-70 миллионов км. Дети должны знать, что если бы им удалось наблюдать за Солнцем с Меркурия, то оно выглядело бы в 3 раза больше.
Высокоэллиптическая орбита приводит к тому, что Меркурию требуется 59 дней на оборот вокруг оси. Солнце ненадолго поднимается, задерживается и садится до того, как он пройдет в западном направлении. На закате Солнце заходит, а потом снова ненадолго поднимается и задерживается.
Состав и структура Меркурия - для детей
- Вместо атмосферы – экзосфера: 42% кислорода, 29% натрия, 22% водорода, 6% гелия и 0.5% калия с возможными следами воды, аргона, азота, двуокиси углерода, криптона, ксенона и неона.
- Магнитное поле: около 1% от земного.
- Внутренняя структура: железное ядро (3600-3800 км) и внешняя силикатная оболочка (500-600 км).
Орбита и вращение Меркурия - для детей
- Средняя удаленность от Солнца: 57 909 175 км (0,38 расстояния Земли от Солнца).
- Перигелий (самая близка дистанция к Солнцу): 46 000 000 км (в 0.313 раз больше земной).
- Афелий (наибольшая удаленность от Солнца): 69 820 000 км (в 0.459 раз больше земной).
- Продолжительность дня: 58.646 земных дней.
Исследования и миссии Меркурия - для детей
Детальная характеристика планеты была бы невозможной без полетов космических аппаратов. Впервые Меркурий посетил Маринер-10, осмотревший 45% поверхности и обнаруживший магнитное поле. Орбитальный аппарат НАСА MESSENGER прибыл туда в марте 2011 года и стал первым, кому удалось закрепиться на орбите планеты.
В 2012 году ученые нашли в Марокко группы метеоритов, которые могут происходить из Меркурия. Если это так, то он войдет в клуб планет, подобных Земле (только Луна, Марс и пояс астероидов подтвердили наличие осколков).
0,147 Земных
0,056 Земных
0,055 Земных
0,984 Земных
0,38
281.01°
0,106 (геом. альбедо)
24,9 % натрий
9,5 %, А. кислород
7,0 % аргон
5,9 % гелий
5,6 %, М. кислород
5,2 % азот
3,6 % углекислый газ
3,4 % вода
3,2 % водород
Меркурий в натуральном цвете (снимок Mariner 10)
Мерку́рий - самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы , обращается вокруг Солнца за 88 земных суток. Меркурий относится к внутренним планетам, так как его орбита проходит ближе к Солнцу, чем основной пояс астероидов. После лишения Плутона в 2006 году статуса планеты Меркурию перешло звание самой маленькой планеты Солнечной системы. Видимая звёздная величина Меркурия колеблется от −2,0 до 5,5, но его нелегко заметить по причине очень маленького углового расстояния от Солнца (максимум 28,3°). В высоких широтах планету никогда нельзя увидеть на тёмном ночном небе: Меркурий всегда скрывается в утренней или вечерней заре. Оптимальным временем для наблюдений планеты являются утренние или вечерние сумерки в периоды его элонгаций (периодов максимального удаления Меркурия от Солнца на небе, наступающих несколько раз в год).
Наблюдать Меркурий удобно в низких широтах и вблизи экватора: это связано с тем, что продолжительность сумерек там наименьшая. В средних широтах найти Меркурий гораздо труднее и только в период наилучших элонгаций, а в высоких широтах невозможно вообще.
О планете пока известно сравнительно немного. Аппарат Маринер-10 , изучавший Меркурий в -1975 годах , успел картографировать лишь 40-45 % поверхности. В январе 2008 года мимо Меркурия пролетела межпланетная станция MESSENGER , которая выйдет на орбиту вокруг планеты в 2011 году.
По своим физическим характеристикам Меркурий напоминает Луну , сильно кратерирован . У планеты нет естественных спутников, но есть очень разреженная атмосфера. Планета обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля по своей совокупности составляющим 0,1 от земного. Ядро Меркурия составляет 70 процентов от всего объёма планеты. Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 (от −180 до +430 °C). Солнечная сторона нагревается гораздо больше, чем полярные области и обратная сторона планеты.
Несмотря на меньший радиус, Меркурий всё же превосходит по массе такие спутники планет-гигантов , как Ганимед и Титан .
Астрономический символ Меркурия представляет собой стилизованное изображение крылатого шлема бога Меркурия с его кадуцеем .
История и название
Самые древние свидетельства наблюдения Меркурия можно найти ещё в шумерских клинописных текстах, датируемых третьим тысячелетием до н. э. Планета названа в честь бога римского пантеона Меркурия , аналога греческого Гермеса и Вавилонского Набу . Древние греки времён Гесиода называли Меркурий «Στίλβων» (Стилбон, Блестящий). До V века до н. э. греки полагали, что Меркурий, видимый на вечернем и утреннем небе - два различных объекта. В Древней Индии Меркурий именовали Будда (बुध) и Рогинея . В китайском , японском , вьетнамском и корейском языках Меркурий называется Водяная звезда (水星) (в соответствии с представлениями о «Пяти элементах». На иврите название Меркурия звучит как «Коха́в Хама́» (כוכב חמה) («Солнечная планета»).
Движение планеты
Меркурий движется вокруг Солнца по довольно сильно вытянутой эллиптической орбите (эксцентриситет 0,205) на среднем расстоянии 57,91 млн км (0,387 а. е.). В перигелии Меркурий находится в 45,9 млн км от Солнца (0,3 а.е), в афелии - в 69,7 млн км (0,46 а.е) В перигелии Меркурий более чем в полтора раза ближе к Солнцу чем в афелии. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 7°. На один оборот по орбите Меркурий затрачивает 87,97 суток. Средняя скорость движения планеты по орбите 48 км/с.
В течение долгого времени считалось, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной и той же стороной, и один оборот вокруг оси занимает у него те же 87,97 суток. Наблюдения деталей на поверхности Меркурия, выполненные на пределе разрешающей способности, казалось, не противоречили этому. Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через тройной синодический период , то есть 348 земных суток , что примерно равно шестикратному периоду вращения Меркурия (352 суток), поэтому в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности планеты. С другой стороны, некоторые астрономы полагали, что меркурианские сутки примерно равны земным. Истина раскрылась только в середине 1960-х годов , когда была проведена радиолокация Меркурия.
Оказалось, что меркурианские звёздные сутки равны 58,65 земных суток, то есть 2/3 меркурианского года. Такая соизмеримость периодов вращения и обращения Меркурия является уникальным для Солнечной системы явлением. Оно предположительно объясняется тем, что приливное воздействие Солнца отбирало момент количества движения и тормозило вращение, которое было первоначально более быстрым, до тех пор, пока оба периода не оказались связаны целочисленным отношением. В результате за один меркурианский год Меркурий успевает повернуться вокруг своей оси на полтора оборота. То есть, если в момент прохождения Меркурием перигелия определённая точка его поверхности обращена точно к Солнцу, то при следующем прохождении перигелия к Солнцу будет обращена в точности противоположная точка поверхности, а ещё через один меркурианский год Солнце снова вернётся в зенит над первой точкой. В результате солнечные сутки на Меркурии длятся два меркурианских года или трое меркурианских звёздных суток.
В результате такого движения планеты на ней можно выделить «горячие долготы» - два противоположных меридиана , которые попеременно обращены к Солнцу во время прохождения Меркурием перигелия, и на которых из-за этого бывает особенно горячо даже по меркурианским меркам.
Комбинация движений планеты порождает ещё одно уникальное явление. Скорость вращения планеты вокруг оси - величина практически постоянная, в то время как скорость орбитального движения постоянно изменяется. На участке орбиты вблизи перигелия в течение примерно 8 суток скорость орбитального движения превышает скорость вращательного движения. В результате Солнце на небе Меркурия останавливается, и начинает двигаться в обратном направлении - с запада на восток. Этот эффект иногда называют эффектом Иисуса Навина , по имени главного героя Книги Иисуса Навина из Библии , остановившего движение Солнца (Нав., X, 12-13). Для наблюдателя на долготах, отстоящих на 90° от «горячих долгот», Солнце при этом восходит (или заходит) дважды.
Интересно также, что, хотя ближайшими по расположению орбит к Земле являются Марс и Венера, именно Меркурий является бо́льшую часть времени ближайшей к Земле планетой, чем любая другая (поскольку другие отдаляются в большей степени, не будучи столь «привязанными» к Солнцу).
Физические характеристики
Сравнительные размеры Меркурия, Венеры, Земли и Марса
Меркурий - самая маленькая планета земной группы. Его радиус составляет всего 2439,7 ± 1,0 км, что меньше радиуса спутника Юпитера Ганимеда и спутника Сатурна Титана . Масса планеты равна 3,3×10 23 кг. Средняя плотность Меркурия довольно велика - 5,43 г/см³, что лишь незначительно меньше плотности Земли . Учитывая, что Земля больше по размерам, значение плотности Меркурия указывает на повышенное содержание в его недрах металлов. Ускорение свободного падения на Меркурии равно 3,70 м/с². Вторая космическая скорость - 4,3 км/с.
Кратер Койпер (чуть ниже центра). Снимок КА MESSENGER
Одна из самых заметных деталей поверхности Меркурия - Равнина Жары (лат. Caloris Planitia ). Этот кратер получил своё название, потому что расположен вблизи одной из «горячих долгот». Его поперечник составляет около 1300 км. Вероятно, тело, при ударе которого образовался кратер, имело поперечник не менее 100 км. Удар был настолько сильным, что сейсмические волны, пройдя всю планету и сфокусировавшись в противоположной точке поверхности, привели к образованию здесь своеобразного пересечённого «хаотического» ландшафта.
Атмосфера и физические поля
При пролёте космического аппарата «Маринер-10 » мимо Меркурия было установлено наличие у планеты предельно разреженной атмосферы , давление которой в 5×10 11 раз меньше давления земной атмосферы. В таких условиях атомы чаще сталкиваются с поверхностью планеты, чем друг с другом. Её составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром с поверхности - гелий , натрий , кислород , калий , аргон , водород . Среднее время жизни определённого атома в атмосфере около 200 суток.
Меркурий обладает магнитным полем, напряжённость которого в 300 раз меньше напряжённости магнитного поля Земли. Магнитное поле Меркурия имеет дипольную структуру и в высшей степени симметрично , а его ось всего на 2 градуса отклоняется от оси вращения планеты, что налагает существенное ограничение на круг теорий, объясняющих его происхождение.
Исследования
Снимок участка поверхности Меркурия, полученный аппаратом MESSENGER
Меркурий - наименее изученная планета земной группы. Только два аппарата были направлены для его исследования. Первым был «Маринер-10 », который в -1975 годах трижды пролетел мимо Меркурия; максимальное сближение составляло 320 км. В результате было получено несколько тысяч снимков, охватывающих примерно 45 % поверхности планеты. Дальнейшие исследования с Земли показали возможность существования водяного льда в полярных кратерах.
Меркурий в искусстве
- В научно-фантастическом рассказе Бориса Ляпунова «Ближайшие к Солнцу» (1956 г.) советские космонавты впервые высаживаются на Меркурий и Венеру для их изучения.
- В повести Айзека Азимова «Большое солнце Меркурия» (серия о Лакки Старре) действие происходит на Меркурии.
- В рассказах Айзека Азимова «Хоровод » (Runaround) и «Ночь, которая умирает» (The Dying Night), написанных соответственно в 1941 и 1956 годах, описывается Меркурий, повёрнутый к Солнцу одной стороной. При этом во втором рассказе на этом факте строится разгадка детективного сюжета.
- В научно-фантастическом романе Франсиса Карсака «Бегство Земли », наряду с основным сюжетом, описывается научная станция по изучению Солнца, расположенная на Северном полюсе Меркурия. Учёные живут на базе, расположенной в вечной тени глубоких кратеров, а наблюдения ведутся с постоянно освещённых светилом гигантских башен.
- В научно-фантастической повести Алана Нурса «Через Солнечную сторону» главные герои пересекают сторону Меркурия обращённую к Солнцу. Повесть написана в соответствии с научными взглядами своего времени, когда предполагалось, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной стороной.
- В аниме-мультсериале «Сейлор Мун » планету олицетворяет девушка-воительница Сейлор Меркурий, она же Ами Мицуно. Ее атака заключается в силе воды и льда.
- В научно-фантастической повести Клиффорда Саймака «Однажды на Меркурии», основным полем действия является Меркурий, а энергетическая форма жизни на нем - шары, превосходит человечество на миллионы лет развития, давно пройдя стадию цивилизации.
Примечания
См. также
Литература
- Бронштэн В. Меркурий - ближайший к Солнцу // Аксёнова М. Д. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия - М.: Аванта+, 1997. - С. 512-515. - ISBN 5-89501-008-3
- Ксанфомалити Л. В. Неизвестный Меркурий // В мире науки . - 2008. - № 2.
Ссылки
- Сайт о миссии MESSENGER (англ.)
- Фотографии Меркурия, сделанные Мессенджером (англ.)
- Раздел о миссии BepiColombo (англ.) на сайте JAXA
- А. Левин. Железная планета Популярная механика № 7, 2008
- «Самый близкий» Лента.ру , 5 октября 2009, фотографии Меркурия, сделанные «Мессенджером»
- «Опубликованы новые снимки Меркурия» Лента.ру, 4 ноября 2009, о сближении в ночь с 29 на 30 сентября 2009 года Мессенджера и Меркурия
Солнечные сутки на Меркурии длятся 176 земных суток . А период его обращения вокруг своей оси относительно звезд в точности равен 2/3 меркурианского года . При таких точных соотношениях вращение называют резонансным. Все особенности движения Меркурия во многом связаны с гравитационным влиянием Солнца , в том числе и изменения в ориентации орбиты планеты .
Как ближайшая к Солнцу планета, Меркурий получает от центрального светила значительно большую энергию, чем, например, Земля (в среднем в 10 раз). Из-за вытянутости орбиты поток энергии от Солнца варьируется примерно в два раза . Большая продолжительность дня и ночи приводит к тому, что яркостные температуры (измеряемые по инфракрасному излучению в соответствии с законом теплового излучения Планка) на "дневной" и на "ночной" сторонах поверхности Меркурия при среднем расстоянии от Солнца могут изменяться примерно от 600 К до 100 К. Но уже на глубине нескольких десятков сантиметров значительных колебаний температуры нет, что является следствием весьма низкой теплопроводности пород.
Поверхность Меркурия , покрытая раздробленным веществом базальтового типа, довольно темная. Судя 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.
Над поверхностью Меркурия имеются следы весьма разреженной атмосферы , содержащей, кроме гелия, также водород, углекислый газ, углерод, кислород и благородные газы (аргон, неон). Близость Солнца обусловливает ощутимое влияние на Меркурий солнечного ветра. Благодаря этой близости значительно и приливное воздействие Солнца на Меркурий, что должно приводить к возникновению над поверхностью планеты электрического поля, напряженность которого может быть примерно вдвое больше, чем у "поля ясной погоды" над поверхностью Земли, и отличается от последнего сравнительной стабильностью.
На Меркурии имеется и магнитное поле . Магнитный дипольный момент Меркурия примерно на четыре порядка меньше, чем у Земли; однако, поскольку напряженности поля обратно пропорциональны кубу радиуса планет, то на Меркурии и на Земле они близкие по порядку величины.
Предложено несколько моделей внутреннего строения Меркурия . Согласно наиболее распространенному (хотя и предварительному) мнению планета состоит из горячего, постепенно остывающего железоникелевого ядра и силикатной оболочки, на границе между которыми температура может приближаться к 103 К. На долю ядра приходится больше половины массы планеты
