МЕРКУРИЙ (ПЛАНЕТА): ОТКРИТИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, СЪСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ - ARTE - 2026

Меркурий е най-близката планета до Слънцето, а също и най-малката от 8-те основни планети в Слънчевата система. Може да се види с просто око, въпреки че не е лесно да се намери. Въпреки това тази малка планета е позната още от древни времена.

Шумерските астрономи регистрират съществуването си около четиринадесети век преди Христа, в Мул-Апин, трактат за астрономията. Там са му дали името Уду-Идим-Гу или „планетата на скока“, докато вавилонците са го наричали Набу, пратеник на боговете, същото значение, което името на Меркурий е имало за древните римляни.

Фигура 1. Планетата Меркурий. Източник: Pixabay

Тъй като Меркурий е видим (с трудност) призори или здрач, древните гърци бавно осъзнаваха, че това е един и същ небесен обект, затова наричаха Меркурий призори Аполон и този привечер Хермес, пощата на боговете.

Големият математик Питагор беше сигурен, че това е същата звезда и предложи Меркурий да премине пред слънчевия диск, гледан от Земята, както го прави.

Това явление е известно като транзит и се среща средно 13 пъти на всеки век. Последният транзит на Меркурий е извършен през ноември 2019 г., а следващият ще бъде през ноември 2032 г.

Други астрономи на древните култури като маите, китайците и индусите също събраха впечатления от Меркурий и другите светещи точки, които се движеха в небето по-бързо от звездите на заден план: планетите.

Изобретението на телескопа предизвика изследването на неуловимия обект. Галилей беше първият, който видя Меркурий с оптични инструменти, въпреки че небесният пратеник пазеше много от своите тайни, скрити до идването на космическата ера.

Основни характеристики

Вътрешна планета

Меркурий е една от 8-те основни планети в Слънчевата система и заедно със Земята, Венера и Марс съставят четирите вътрешни планети, най-близките до Слънцето и характеризиращи се с това, че са скалисти. Тя е най-малката сред всички и тази с най-ниска маса, но от друга страна е най-гъстата след Земята.

Получени данни

Голяма част от данните за Меркурий идват от сондата Mariner 10, лансирана от НАСА през 1973 г., чиято цел беше да събира данни от съседни Венера и Меркурий. Дотогава много характеристики на малката планета бяха неизвестни.

Трябва да се отбележи, че не е възможно да се насочат телескопи като Хъбъл към Меркурий, като се има предвид чувствителността на оборудването към слънчевата радиация. Поради тази причина, в допълнение към сондите, голяма част от данните на планетата идват от наблюдения, направени с помощта на радари.

атмосфера

Меркурийската атмосфера е много тънка, а атмосферното налягане там е една трилионна част от това на Земята. Тънкият газообразен слой се състои от водород, хелий, кислород и натрий.

Меркурий също има собствено магнитно поле, почти толкова старо, колкото самата планета, подобно по форма с магнитното поле на Земята, но много по-малко интензивно: едва 1%.

Температурите

Що се отнася до температурите на Меркурий, те са най-екстремните сред всички планети: през деня те достигат изгарящи 430ºC на места, достатъчно, за да стопят олово. Но през нощта температурите падат до -180 ºC.

Денят и нощта на Меркурий обаче се различават значително от това, което преживяваме на Земята, така че по-късно се обяснява как би ги видял хипотетичен пътешественик, който достига до повърхността.

Обобщение на основните физически характеристики на планетата

-Маса: 3.3 × 10 ²³ кг

-Екваториален радиус : 2440 км или 0,38 пъти по-голям от радиуса на Земята.

-Форма: планетата Меркурий е почти перфектна сфера.

-Средно разстояние до Слънцето: 58 000 000 км

-Температура: средно 167 ºC

-Гравитация: 3.70 m / s ²

-Собствено магнитно поле: да, около 220 nT интензивност.

-Атмосфера: дим

-Плътност: 5430 kg / m ³

-Сателити: 0

-Пръстени: няма.

Движение за превод

Меркурий осъществява транслационно движение около Слънцето според законите на Кеплер, което показва, че орбитите на планетите са елиптични. Меркурий следва най-елиптичната - или удължена - орбита от всички планети и следователно има най-високата ексцентричност: 0.2056.

Максималното разстояние Меркурий-Слънце е 70 милиона километра, а минималното 46 милиона. Планетата отнема около 88 дни, за да извърши една революция около Слънцето, със средна скорост 48 км / сек.

Това прави най-бързата от планетите да обикаля около Слънцето, живеейки до името си като крилат пратеник, но скоростта на въртене около оста му е значително по-бавна.

Фигура 2. Анимация на орбитата на Меркурий около Слънцето (жълто), до тази на Земята (синьо). Източник: Wikimedia Commons.

Но смешното е, че Меркурий не следва същата траектория като предишната орбита, с други думи, не се връща към същата отправна точка като предишния път, а претърпява малко изместване, наречено прецесия.

Ето защо известно време се смяташе, че има астероиден облак или може би неизвестна планета, която нарушава орбитата, която се нарича Вулкан.

Теорията на общата относителност обаче може да обясни задоволително измерените данни, тъй като кривината пространство-време е в състояние да измести орбитата.

В случая на Меркурий орбитата претърпява изместване от 43 дъгови секунди на век, стойност, която може да се изчисли точно от относителността на Айнщайн. Останалите планети имат много малки измествания, които досега не са измервани.

Данни за движение на живак

Следват числата, които са известни за движението на Меркурий:

-Меен радиус на орбитата: 58 000 000 км.

- Наклон на орбитата: 7º по отношение на орбиталната равнина на Земята.

-Ексцентричност: 0.2056.

- Средна орбитална скорост: 48 км / ч

- Период на трансфер: 88 дни

- Период на въртене: 58 дни

- Слънчев ден: 176 земни дни

Кога и как да наблюдаваме Меркурий

От петте планети, видими с просто око, Меркурий е най-труден за откриване, тъй като той винаги изглежда много близо до хоризонта, затъмнен от отблясъците на слънцето и изчезва след кратко време. Освен това орбитата му е най-ексцентричната (овална) от всички.

Но има по-подходящи периоди от годината, за да сканирате небето при вашето търсене:

- В северното полукълбо: от март до април по време на здрач и от септември до октомври преди зори.

-В тропиците: през цялата година, при благоприятни условия: ясно небе и далеч от изкуствени светлини.

- В южното полукълбо: през септември и октомври преди изгрев и от март до април след залез слънце. По принцип е по-лесно да се види от тези географски ширини, защото планетата остава над хоризонта по-дълго.

Фигура 3. Живакът се вижда много ниско на хоризонта. Източник: Pixabay

Меркурий изглежда като леко жълтеникаво бяла точка на светлина, която не трепте, за разлика от звездите. Най-добре е да имате бинокъл или телескоп, с който можете да видите неговите фази.

Меркурий понякога остава видим на хоризонта за по-дълго време, в зависимост от това къде се намира в неговата орбита. И въпреки че е по-ярка в пълна фаза, парадоксално изглежда по-добре с кола маска или избледняване. За да знаете фазите на Меркурий, препоръчително е да посетите уебсайтове, специализирани в астрономията.

Във всеки случай най-добрите възможности са, когато е на максималното си удължение: колкото е възможно по-далеч от Слънцето, така че най-тъмното небе улеснява наблюдението му.

Друг добър момент да наблюдавате това и другите планети е по време на пълно слънчево затъмнение, по същата причина: небето е по-тъмно.

Въртящо движение

За разлика от бързото си орбитално движение, Меркурий се върти бавно: отнема почти 59 земни дни, за да направи един оборот около оста си, който е известен като страничен ден. Следователно един страничен ден на Меркурий продължава почти толкова, колкото годината: всъщност за всеки 2 "години" минават 3 "дни".

Силите на приливите, които възникват между две тела при гравитационно привличане, са отговорни за забавянето на скоростта на въртене на едно от тях или на двете. Когато това се случи, се казва, че приливната връзка е налице.

Приливането на приливи и отливи е много често между планетите и техните спътници, въпреки че може да се случи между други небесни тела.

Фигура 4. Приливна връзка между Земята и Луната. Случаят с Меркурий и Слънцето е по-сложен. Източник: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Специален случай на свързване възниква, когато периодът на въртене на един от тях е равен на периода на превод, като Луната. Винаги ни показва едно и също лице, следователно е в синхронно въртене.

При Меркурий и Слънцето обаче това не се случва точно по този начин, тъй като периодите на въртене и превод на планетата не са равни, но в съотношение 3: 2. Това явление е известно като спино-орбитален резонанс и е често срещано и в Слънчевата система.

Благодарение на това на Меркурий могат да се случат особени неща, нека да видим:

Ден и нощ на Меркурий

Ако слънчевият ден е времето, необходимо на Слънцето да се появи в точка и след това отново да се появи на едно и също място, тогава на Меркурий Слънцето изгрява два пъти през същия ден (слънчево), което отнема там 176 земни дни (виж фигура 5)

Оказва се, че има моменти, когато орбиталната скорост и скоростта на въртене са равни, така че изглежда, че Слънцето отстъпва в небето и се връща в същата точка, от която е тръгнало, и след това отново се придвижва напред.

Ако червената лента на фигурата беше планина, започваща от позиция 1 щеше да е обяд на върха. В позиции 2 и 3 Слънцето осветява част от планината, докато не заляза на запад, в позиция 4. Дотогава е изминал половината от орбитата и са изминали 44 земни дни.

В позиции 5, 6, 7, 8 и 9 е нощ в планината. Заемайки 5, той вече направи пълен оборот на оста си, завъртя се ¾ обратно в орбитата си около Слънцето. В 7 е полунощ и 88 земни дни са изминали.

Необходима е друга орбита, за да се върне към обяд, като трябва да премине през позиции 8 до 12, което отнема още 88 дни, общо 176 земни дни.

Италианският астроном Джузепе Коломбо (1920-1984) е първият, който изучава и обяснява 3: 2 резонанса на движението на Меркурий.

Фигура 5. Ден и нощ на Меркурий: орбитален резонанс, след ½ орбита планетата е обърнала ¾ завиване по оста си. Източник: Wikimedia Commons.

композиция

Средната плътност на Меркурий е 5,430 кг / м ³, малко по-малка от тази на Земята. Тази стойност, известна благодарение на сондата Mariner 10, все още е изненадваща, като се вземе предвид, че Меркурий е по-малък от Земята.

Фигура 6. Сравнение Меркурий-Земя. Източник: Wikimedia Commons. Изображение на НАСА Меркурий: НАСА / APL (от MESSENGER)

Вътре в Земята налягането е по-високо, така че има допълнително компресиране върху материята, което намалява обема и увеличава плътността. Ако този ефект не се вземе предвид, Меркурий се оказва планетата с най-висока известна плътност.

Учените смятат, че това се дължи на високо съдържание на тежки елементи. А желязото е най-често срещаният тежък елемент в Слънчевата система.

Като цяло съставът на живак се оценява на 70% метално съдържание и 30% силикати. В неговия обем са:

-натриев

магнезиева

-Potassium

калциев

-Желязо

А сред газовете са:

-Oxygen

-водород

-Helium

-Следи от други газове.

Присъстващото в Меркурий желязо е в неговото ядро, в количество, което далеч надвишава това, което се оценява на други планети. Също така ядрото на Меркурий е сравнително най-голямото от всички в Слънчевата система.

Още една изненада е наличието на лед на полюсите, който също е покрит с тъмна органична материя. Учудващо е, защото средната температура на планетата е много висока.

Едно от обясненията е, че полюсите на Меркурий винаги са във вечна тъмнина, защитени от високи скали, които предотвратяват пристигането на слънчева светлина, а също така и защото наклонът на оста на въртене е нулев.

Относно произхода си се спекулира, че водата може да е достигнала до Меркурий, донесен от комети.

Вътрешна структура

Както всички земни планети, върху Меркурий има три характерни структури:

-Металната сърцевина в центъра, твърда отвътре, стопена отвън

-В междинен слой, наречен мантия

-Външният слой или кора.

Това е същата структура, която има Земята, с разликата, че ядрото на Меркурий е много по-голямо, пропорционално казано: приблизително 42% от обема на планетата е заета от тази структура. От друга страна, на Земята ядрото заема само 16%.

Фигура 7. Вътрешната структура на Меркурий е подобна на тази на Земята. Източник: НАСА.

Как е възможно да стигнем до това заключение от Земята?

Именно чрез радио наблюдения, направени чрез сондата MESSENGER, се откриват гравитационни аномалии върху Меркурий. Тъй като гравитацията зависи от масата, аномалиите предоставят улики за плътността.

Гравитацията на Меркурий също значително променя орбитата на сондата. Към това радарните данни разкриха прецесионните движения на планетата: оста на въртенето на планетата има свой собствен завъртане, което още е индикация за наличието на чугунено ядро.

Обобщавайки:

-Гравитационна аномалия

-Прецесионно движение

-Разменения в орбитата на МЕСЕЦА.

Този набор от данни плюс всичко, което сондата е успяла да събере, се съгласява с наличието на метална сърцевина, голяма и твърда отвътре, и от чугун отвън.

Ядрото на Меркурий

Има няколко теории, които обясняват това любопитно явление. Един от тях твърди, че Меркурий претърпя колосално въздействие по време на младостта си, което унищожи кора и част от мантията на новосформираната планета.

Фигура 8. Сравнителен разрез на Земята и Меркурий, показващ относителния размер на слоевете. Източник: НАСА.

Материалът, по-лек от сърцевината, беше хвърлен в космоса. По-късно гравитационното дърпане на планетата изтегли част от отломките и създаде нова мантия и тънка кора.

Ако огромен астероид е бил причината за удара, неговият материал би могъл да се комбинира с този на оригиналното ядро ​​на Меркурий, придавайки му високото съдържание на желязо, което има днес.

Друга възможност е, че от създаването си кислородът е бил оскъден на планетата, по този начин желязото се запазва като метално желязо, вместо да образува оксиди. В този случай удебеляването на ядрото е било постепенен процес.

геология

Меркурий е скалист и пустинен, с широки равнини, покрити от ударни кратери. В общи линии повърхността му е доста подобна на тази на Луната.

Броят на ударите е показателен за възрастта, тъй като колкото повече кратери има, толкова по-стара е повърхността.

Фигура 9. Кратер Доминици (най-светъл отгоре) и Кратер Омир вляво. Източник: НАСА.

Повечето от тези кратери датират от времето на късно тежката бомбардировка, период, в който астероидите и кометите често нанасят удари на планети и луни в Слънчевата система. Следователно планетата отдавна е геологически неактивна.

Най-големият от кратерите е басейнът Калорис с диаметър 1550 км. Тази депресия е заобиколена от стена с височина 2 до 3 км, създадена от колосалното въздействие, което формира басейна.

В антиподите на басейна на Калорис, тоест от противоположната страна на планетата, повърхността се напуква поради ударните вълни, получени по време на удара, пътуващ вътре в планетата.

Изображенията показват, че регионите между кратерите са плоски или нежно вълнообразни. В един момент по време на своето съществуване Меркурий е имал вулканична активност, защото тези равнини вероятно са създадени от потоци лава.

Друга отличителна черта на повърхността на Меркурий са многобройните дълги стръмни скали, наречени ескарпменти. Тези скали трябва да са се образували по време на охлаждането на мантията, което при свиване е довело до появата на множество пукнатини в кората.

Живакът се свива

Най-малката от планетите в Слънчевата система губи размер и учените смятат, че това е така, защото тя няма тектоника на плочите, за разлика от Земята.

Тектонските плочи са големи участъци от кора и мантия, които плуват над астеносферата, по-течен слой, принадлежащ към мантията. Такава мобилност дава на Земята гъвкавост, каквато планетите, лишени от тектонизъм, нямат.

В началото си Меркурий беше много по-горещ от сега, но докато изстине, той постепенно се свива. След като охлаждането спре, особено това на ядрото, планетата ще спре да се свива.

Но това, което е поразително на тази планета, е колко бързо се случва, за което все още няма последователно обяснение.

Мисии до Меркурий

Той беше най-малко проучен от вътрешните планети до 70-те години, но оттогава се проведоха няколко безпилотни мисии, благодарение на които се знае много повече за тази изненадваща малка планета:

Маринър 10

Фигура 10. Mariner 10. Източник: Wikimedia Commons. POT

Последната от сондите на Маринер на НАСА прелетя три пъти над Меркурий, от 1973 до 1975 г. Той успя да картографира малко под половината от повърхността, само от страната, осветена от Слънцето.

С изразходваното гориво Mariner 10 е запален, но той предоставя безценна информация за Венера и Меркурий: изображения, данни за магнитното поле, спектроскопия и други.

МЕСЕНГЕР (Меркурий, Повърхност, Космическа среда, Геохимия

Тази сонда беше пусната през 2004 г. и успя да влезе в орбитата на Меркурий през 2011 г., като първият направи това, тъй като Mariner 10 можеше да лети само над планетата.

Сред приносите му са:

-Висококачествени изображения на повърхността, включително неосветената страна, която беше подобна на страницата, вече известна благодарение на Mariner 10.

-Геохимични измервания с различни техники на спектрометрия: неутрон, гама-лъч и рентген.

-Magnetometry.

-Спектрометрия с ултравиолетова, видима и инфрачервена светлина за характеризиране на атмосферата и извършване на минералогично картографиране на повърхността.

Данните, събрани от MESSENGER, показват, че активното магнитно поле на Меркурий, подобно на земното, се произвежда от ефект на динамо, създаден от течната област на ядрото.

Той също така определи състава на екзосферата, много тънък външен слой от атмосферата на Меркурий, който има особена форма на опашката, дълга 2 милиона километра, поради действието на слънчевия вятър.

Сондата MESSENGER приключи мисията си през 2015 г., като се разби в повърхността на планетата.

BepiColombo

Фигура 11. Италианският астроном Джузепе (Бепи) Коломбо. Източник: Wikimedia Commons.

Тази сонда беше лансирана през 2018 г. от Европейската космическа агенция и Японската агенция за аерокосмически проучвания. Наречен е в чест на Джузепе Коломбо, италианския астроном, който изучава орбитата на Меркурий.

Състои се от два спътника: MPO: Mercury Planetary Orbiter и MIO: Mercury Magnetospheric Orbiter. Очаква се да достигне околностите на Меркурий през 2025 г. и целта му е да проучи основните характеристики на планетата.

Някои цели са BepiColombo да предостави нова информация за забележителното магнитно поле на Меркурий, центъра на масата на планетата, релативисткото влияние на слънчевата гравитация върху планетата и особената структура на нейната вътрешност.

Препратки

1. Colligan, L. 2010. Космос! Живак. Маршал Кавендиш Бенчмарк.
2. Elkins-Tanton, L. 2006. Слънчевата система: Слънцето, Меркурий и Венера. Челси Хаус.
3. Естебан, Е. Меркурий неуловимия. Възстановена от: aavbae.net.
4. Холар, С. Слънчевата система. Вътрешните планети. Британско образователно издателство.
5. Джон Хопкинс Лаборатория по приложна физика. Messenger. Възстановена от: messenger.jhuapl.edu.
6. Живак. Възстановено от: astrofisicayfisica.com.
7. POT. Огън и лед: обобщение на открития космически кораб на Messenger. Възстановени от: science.nasa.gov.
8. Семена, М. 2011. Слънчевата система. Седмо издание. Учене в Cengage.
9. Талер, М. НАСА предупреждение за откриване: По-внимателен поглед към завъртането и гравитацията на Меркурий разкрива вътрешното твърдо ядро ​​на планетата. Възстановени от: solarsystem.nasa.gov.
10. Wikipedia. Меркурий (планета). Възстановено от: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Меркурий (планета). Възстановено от: en.wikipedia.org.
12. Уилямс, М. Орбитата на Меркурий. Колко е една година на живак ?. Възстановено от: universetoday.com.