Железная планета: имеркурий плыл над нами (м. светлов)

      Комментарии к записи Железная планета: имеркурий плыл над нами (м. светлов) отключены

Железная планета: имеркурий плыл над нами (м. светлов)

    Космический зонд Messenger (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging spacecraft) в январе 2008 года приблизился к Меркурию Меркурианская экзосфера в значительной мере обязана своим существованием Солнцу. По крайней мере, это относится к водороду и гелию, приносимым к планете солнечным ветром Скорость вращения Меркурия около собственной оси практически постоянна, а скорость орбитального перемещения изменяется за счет громадного эксцентриситета орбиты Поверхность Меркурия в общем похожа на лунную. Она также покрыта реголитом (так именуют породы, раздробленные ударами небольших и небольших метеоритов)

Не смотря на то, что эта планета в максимуме яркости превосходит Сириус, замечать ее непросто. Из-за близости к Солнцу Меркурий на земном небосводе отдаляется от него не более чем на 28 градусов. Исходя из этого невооруженным глазом Меркурий возможно рассмотреть только на закате и восходе, причем вблизи линии горизонта. Исходя из этого плыть ни над кем он просто не может (разве что на протяжении полных солнечных затмений)

В телескоп Меркурий виден и в яркое время, но таких дней на год приходится всего-то от тридцати до сорока. Угловой размер меркурианского диска образовывает менее десяти угловых секунд. И человеческий глаз, и лучшие фотоэмульсии так скверно различают подробности поверхности планеты, что до недавнего времени наземные наблюдения Меркурия фактически не приносили нужной информации.

Обстановка улучшилась только в последние десятилетия благодаря компьютеризованным телескопам, оснащенным цифровыми мегапиксельными матрицами.

С космическими наблюдениями также не все обстоит гладко. Орбитальный телескоп «Хаббл» сначала решили ни при каких обстоятельствах не направлять на Меркурий — через чур страшны последствия неточной наводки. В случае если объектив телескопа вместо Меркурия посмотрит на Солнце, его аппаратуре угрожают большие повреждения.

А отправлять к Меркурию исследовательские зонды также непросто. Исходя из этого за всю космическую эру вблизи него трудился всего один корабль, американский Mariner 10, причем с того времени прошло уже больше 30 лет. Только 3 августа 2004 года NASA послало к Меркурию автоматическую станцию Messenger, которая 14 января совершила первый пролет мимо планеты. «Мессенджер» еще два раза приблизится к Меркурию (6 сентября 2008 и 29 октября 2009 года), а 18 марта 2011 года превратится в его спутник.

Космическое агентство ЕС и Япония в ходе проекта BepiColombo собираются вывести на орбиты около Меркурия сходу два спутника. В случае если все отправится по замыслу, то космический «автобус» с этими аппаратами запустят в 2013 году, а цели он достигнет шестью годами позднее. Так что реализация данной программы — дело не особенно близкого будущего.

Быстроногий всевышний

Самые ранние сведения о наблюдениях Меркурия (и других четырех планет, известный без помощи оптики) дошли до нас на шумерских клинописных табличках III тысячелетия до нэ. От шумеров эти знания переняли вавилоняне, а после этого и греки. Любопытно, что эллины сперва полагали, что Меркурий — не одна, а две планеты: утренняя, Аполлон, и вечерняя, Гермес. Но приблизительно две с половиной тысячи лет назад они осознали, что оба имени принадлежат одному и тому же небесному телу.

В те же времена астроном и замечательный математик Евдокс Книдский определил, что планета (за которой закрепилось имя Гермес) на земном небосводе возвращается в прошлое положение относительно Солнца каждые 115 дней. Данный параметр орбитального перемещения именуется синодическим периодом, и Евдокс выяснил его менее чем с однопроцентной неточностью! Греческий всевышний торговли (и воров!) быстроногий Гермес в римском пантеоне начал именоваться Меркурием.

Первым астрологом, замечавшим Меркурий в телескоп, стал Галилей. Будь его инструмент замечательнее, Галилей увидел бы не только венерианские, но и меркурианские фазы, но будущее рассудила в противном случае. Первым их узрел во второй половине 30-ых годов XVII века итальянец Джованни Батиста Зупи, что тем самым совсем доказал, что Меркурий есть спутником Солнца.

Но, восемью годами раньше француз Пьер Гассенди уже замечал прохождение Меркурия по солнечному диску, предсказанное Иоганном Кеплером на базе гелиоцентрической теории.

В середине XIX столетия меркурианская астрономия обогатилась и куда более полезными фактами. В первой половине 40-ых годов девятнадцатого века Иоганн Энке первым вычислил массу Меркурия по возмущениям перемещения кометы, которая на данный момент носит его имя. Тогда же было доказано, что его орбита вращается относительно Солнца, так что Меркурий обрисовывает не замкнутый эллипс, а розетку.

Действительно, скорость этого вращения весьма мала — за столетие меркурианский перигелий смещается всего на 5600 угловых секунд.

В принципе, в данной странности не было ничего тревожного. Из ньютоновской механики направляться, что строго по эллипсу может двигаться только одиночная планета, не имеющая соседей. Но на Меркурий воздействуют не только Солнце, но и другие планеты, в основном гигант Юпитер.

Во второй половине 50-ых годов XIX века Урбен Леверье (тот самый, что тринадцатью годами раньше «на кончике пера» открыл Нептун) вычислил, что под действием гравитации Юпитера, Венеры, Марса и Земли орбита Меркурия обязана поворачиваться примерно на замечаемую величину, но все же чуточку медленней, чем в конечном итоге. Расхождение было ничтожным, приблизительно две трети угловой 60 секунд за столетие, но растолковать его никак не получалось. Обстоятельство дополнительного поворота нашёл в конце 1915 года Альберт Эйнштейн — на базе только что созданной неспециализированной теории относительности.

Полеты «Моряка»

Львиную долю информации о Меркурии принес феноменально успешный полет последнего из автоматических межпланетных аппаратов Mariner («Моряк»). Эту экспедицию внес предложение во второй половине 60-ых годов XX века Совет по космическим изучениям Национальной академии наук США, а спустя год ее утвердил Конгресс. Для нее выстроили два однообразных корабля — главной и дублер, что предполагали послать в космос при неудачи первого запуска.

на данный момент «запасной игрок» экспонируется в Смитсоновском космонавтики и музей авиации в Вашингтоне.

«Маринер-10» занимает в истории космических изучений неповторимое место. Он стал первым кораблем, которому для выхода к планете-цели потребовалось на промежуточном участке траектории произвести разгон в гравитационном поле второй планеты (Венеры). Данный маршрут создал уже упоминавшийся Коломбо, что в первый раз поведал о нем в феврале 1970 года на конференции в Калтехе.

На протяжении пролета мимо Венеры «Маринер-10» послал на Землю более 4 тысяч снимков, так что практически он изучил несколько, а две планеты — также первый случай в анналах космонавтики. Корабль приближался к планете-цели более одного раза (правильнее, трижды), чего опять-таки ранее не случалось. И наконец, для определения пространственной ориентации зонда в первый раз был применен способ измерения величины лучевого давления солнечного света на энергетические панели.

Меркурианский зонд весом в 474 кг 3 ноября 1973 года был выведен в космос ракетой Atlas Centaur со стартовой площадки на мысе Канаверал. Он нес две телекамеры, радиометр инфракрасного излучения, ультрафиолетовый спектрометр, несколько магнитометров и прочую аппаратуру. На протяжении пролетов 29 марта и 21 марта 1974 года и 16 сентября 1975 года эти устройства трудились с полной нагрузкой.

Минимальная расстояние между планетой и зондом была достигнута на последнем пролете — 327 км. А всего через восемь дней, 24 марта, на корабле иссякло горючее для двигателей ориентационной совокупности, и сообщение с ним была утрачена. Но, будущее его известна — зонд стал спутником Солнца.

«Маринер-10» сфотографировал приблизительно 45% поверхности Меркурия, измерил ее температуру, просканировал меркурианское магнитное поле и собрал сведения о газовом окружении планеты. Эти телеметрии разрешили выяснить возмущения траектории зонда в поле тяготения планеты и на основании этого в первый раз совершенно верно вычислить ее радиус и массу. В общем, данный космический бродяга потрудился на славу.

Орбитальное перемещение

Орбита Меркурия вытянута посильнее, чем орбита любой из семи вторых планет от Венеры до Нептуна. Ее эксцентриситет больше одной пятой (у орбиты Почвы он равен всего лишь 0,017). В перигелии Меркурий приближается к Солнцу на 0,308 а.е. (46 млн км), а в афелии удаляется на 0,47 а.е. (в километрах это практически 70 млн).

Совсем сравнительно не так давно были сделаны расчеты, которые показывают, что по прошествии 5 млрд лет, другими словами еще перед тем, как Солнце превратится в красный гигант, Юпитер может растянуть орбиту Меркурия так, что у того покажутся шансы столкнуться с Венерой. Но, возможность аналогичного финала не превышает 1−2%.

Плоскость меркурианского перемещения наклонена к плоскости орбиты Почвы (либо, что то же самое, к плоскости эклиптики) на целых 7 градусов — и по этому показателю он чемпион Нашей системы. Но его ось вращения отстоит от нормали к данной плоскости на несчастную сотую долю градуса, другими словами фактически сходится с ней (для Почвы данный показатель равен 23,5 градуса), так что понятие времени года для Меркурия не имеет ни мельчайшего смысла.

Вследствие этого на меркурианском экваторе полуденное Солнце отходит от зенита не больше чем на 0,01 градуса, а на полюсах ни при каких обстоятельствах не поднимается над горизонтом выше тех же 0,01 градуса. Исходя из этого нельзя исключать, что на дне высокоширотных кратеров скрываются залежи водяного льда кометного и метеоритного происхождения.

Меркурианские ночи неизменно равны по длительности дням, но и те и другие вовсе не совпадают по протяженности с полупериодом осевого вращения! Все дело в том самом волшебном соотношении 3:2 между осевым и орбитальным периодами данной необычной планеты. За время одного полуповорота около оси Меркурий успевает сместиться по орбите на 120 градусов, в связи с чем большинство его поверхности остается освещенной.

В следствии продолжительность солнечных дней на Меркурии (время от восхода до восхода) образовывает два меркурианских года — 176 земных дней. Добрая половина этого времени приходится на сутки, добрая половина — на ночь.

Планетарные параметры

Меркурий уступает по размерам не только остальным планетам, но и их наибольшим спутникам. При диаметре в 4878 км он меньше юпитерианца Ганимеда (5468 км) и сатурнианского спутника Титана (5150 км). А вот по средней плотности вещества (5,4 г/см3) Меркурий практически не уступает Почва (5,5 г/см3), пара опережает Венеру (5,2 г/см3) и очень сильно превосходит Марс (3,9 г/см3).

Исходя из этого меркурианское ускорение свободного падения, равное 3,7 м/с2, фактически не отличается от марсианского.

Но Меркурий лидирует По другому показателю — ненагруженной плотности вещества. Для определения этого параметра массу небесного тела дробят не на его настоящий количество, а на тот, что оно имело бы, не будучи сдавлено собственной тяжестью. Ненагруженная плотность Меркурия фактически не отличается от физической — 5,3 г/см3. А вот для Почвы расхождение очень громадно, ее ненагруженная плотность равна всего лишь 4 г/см3.

Из этого следует, что Меркурий по большей части складывается из тяжелых элементов, в основном железа, которое снабжает около 70% его массы. Вероятнее, железо практически полностью сосредоточено в громадном ядре, радиус которого равен 1800 км — ¾ планетарного радиуса. Радиус земного ядра больше половины радиуса планеты (правильнее, 54%), а для Венеры, Луны и Марса эти отношения еще меньше.

Поверхность

Меркурий имеет фальшивую воздух, а узкое газовое окружение, складывающееся из гелия, водорода и кислорода, и натрия, кальция и калия. Давление данной смеси не превышает одной триллионной части атмосферы. В аналогичных условиях у частиц газа неизмеримо больше шансов столкнуться с поверхностью планеты, нежели между собой.

Такая сверхразреженная газовая подушка именуется экзосферой.

Меркурианская экзосфера в значительной мере обязана своим существованием Солнцу. По крайней мере, это относится к водороду и гелию, приносимым к планете солнечным ветром. Экзосфера подпитывается и за счет распада радиоизотопов, каковые находятся в меркурианской коре.

Эти два источника не дают экзосфере провалиться сквозь землю, не смотря на то, что давление солнечного ветра непрерывно вышибает ее частицы в космическое пространство.

Поверхность Меркурия в общем похожа на лунную. Она также покрыта реголитом (так именуют породы, раздробленные ударами небольших и небольших метеоритов). Как и на Луне, ее температура колеблется в весьма широких пределах — от -180 до 430?C. Меркурий кроме этого изобилует метеоритными ударными кратерами самой различной величины. Вздымаются в том месте и горы высотой до четырех километров (на Луне имеется вершины раза в полтора выше).

Иначе, на Меркурии, в отличие от Луны, имеются вздутия, появившиеся под действием солнечных приливов на еще расплавленную кору, и высокие уступы (от нескольких сотен до пары тысяч метров), простирающиеся на много (время от времени многие много) километров. Эти геологические структуры, так именуемые эскарпы, вероятнее появились на протяжении сжатия и постепенного охлаждения планеты, которое имело место уже по окончании завершения метеоритной бомбардировки, другими словами менее 3,8 млрд лет назад.

При сжатии кора планеты лопалась, что и стало причиной происхождению эскарпов. Еще одно отличие Меркурия от Луны пребывает в том, что на его поверхности, "Наверное," мало железа.

Планетарный магнетизм

«Маринер-10» понял, что Меркурий владеет практически дипольным магнитным полем, похожим на земное, не смотря на то, что в сто раз не сильный. По направлению оно фактически сходится с меркурианской осью, и магнитные полюса данной планеты расположены вблизи географических. Это открытие выяснилось очень неожиданным. Считается, что дипольные планетарные поля возбуждаются круговым перемещением потоков электропроводящего вещества жидкого ядра — так называемый «эффект динамо».

Но расчеты говорят о том, что ядро Меркурия помой-му должно было остыть и кристаллизоваться не меньше трех миллиардов лет назад (земное ядро остывает значительно медленней из-за большей массы отечественной планеты). Исходя из этого появилась другая теория — «динамное» магнитное поле Меркурия в далеком прошлом провалилось сквозь землю, но покинуло след в виде остаточного магнетизма его коры (примеры этому имеется на Земле, Луне и Марсе).

Ее подтверждает, что в северном полушарии Меркурия магнитное поле замечательнее, нежели в южном. Так что это не чистый диполь, подобный брусковому магниту, — поле Меркурия имеет очень заметный квадрупольный момент.

Но теория меркурианского динамо отнюдь не похоронена. Одна из выручающих ее догадок говорит, что ядро всегда подогревается солнечными приливными волнами и посему его внешняя часть остается расплавленной. В соответствии с второй модели, внешняя часть ядра содержит примесь легкого элемента, вероятнее серы.

Эта смесь, правильнее, раствор серы в железе, плавится при более низкой температуре, чем чистое железо, и не затвердевает в течение нескольких миллиардов лет. Теоретически, при концентрации серы менее 0,2% к настоящему времени все ядро полностью перешло бы в жёсткую фазу, а при концентрации в 7% осталось бы в расплавленном состоянии. Потому, что для поддержания динамо-эффекта достаточно иметь в жидком состоянии только внешнее ядро, настоящая концентрация серы, вероятнее, находится где-то между этими границами.

Происхождение

Как же имело возможность показаться на свет столь необычное небесное тело? «Большая часть ученых склонно вычислять Меркурий не всецело сформировавшейся планетой, а, так сообщить, планетарным эмбрионом. Это указывает, что прото-Меркурий в ходе аккреции вещества из первичного газопылевого диска накапливал хватает железа для создания замечательного ядра, но опоздал накопить силикатные породы, нужные для коры и образования мантии пропорциональных размеров, — растолковывает «Популярной механике» доктор наук планетологии Гавайского университета Джеффри Тейлор. — Но, имеется и другие объяснения.

Догадка постаккреционного испарения говорит, что прото-Меркурий все же обзавелся мантией, но она скоро провалилась сквозь землю под излучением и ударами метеоритов молодого Солнца. В соответствии с соперничающей догадке мегаимпакта, прото-Меркурий лишился мантии из-за столкновения с еще одной протопланетой, которая затем разрушилась. Любая модель представлена в научной литературе в нескольких вариантах.

Все они имеют и сильные, и не сильный стороны, но пока ни один из них не имеет возможности претендовать на полное объяснение происхождения Меркурия. Надеюсь, что по окончании завершения миссий «Мессенджера» и «Бепи Коломбо» очень многое прояснится».

До запуска европейского корабля еще далеко, но «Мессенджер» кое-что уже успел сделать. «В январе «Мессенджер» прошел всего в 200 км от Меркурия — в полтора с лишним раза ближе, чем «Маринер-10» на третьем пролете, — поведал научный руководитель экспедиции Шон Соломон, что управляет отдел земного магнетизма вашингтонского Университета Карнеги. — Мы взяли 1200 фотоснимков, каковые разрешили в первый раз рассмотреть с близкого расстояния 21% площади Меркурия. В отличие от «Маринера», «Мессенджер» несет на борту лазерный альтиметр, что трудился на протяжении январского сближения.

Мы взяли кроме этого результаты измерений параметров солнечного ветра, напряженности состава поля и магнитного Меркурия его экзосферы. И это, на мой взор, весьма хорошее начало».

Необычный спутник

В первую очередь XIX столетия до середины XX астрологи составили около двух десятков карт Меркурия, каковые сейчас имеют только историческую сокровище. Это и ясно — тогдашние телескопы разрешали разве что различать яркие и чёрные участки планетарного диска, да да и то не через чур прекрасно.

Эти картинки вынудили астрологов ошибочно поверить, что Меркурий делает полный поворот около собственной оси в точности за такое же время, за которое он обращается около Солнца, — 88 земных дней (другими словами дни данной планеты равны ее году). Это заблуждение было исправлено только в 1965 году, в то время, когда американцы Гордон Петтенгилл и Ролф Дайс совершили радиолокационное сканирование Меркурия посредством наибольшего в мире радиотелескопа обсерватории Аресибо.

С того времени поступила информация, что меркурианские дни составляют почти 59 земных, так что их протяженность равна двум третям меркурианского года. Тогда же итальянец Джузеппе Коломбо (тот самый эксперт по небесной механике, именем которого назвали европейско-японский проект) заключил , что орбитальная и осевая скорости вращения Меркурия строго синхронизированы в отношении 3:2 благодаря действию приливных сил. Модельные расчеты продемонстрировали, что в раннем детстве Меркурий совершал один осевой оборот приблизительно за восемь часов, но солнечные приливные волны, пробегающие в его жидком ядре, затормозили это вращение до нынешней величины.

Тёплые долготы

За один меркурианский год Меркурий успевает повернуться около собственной оси на полтора оборота, другими словами в момент прохождения перигелия он подставляет Солнцу то одну сторону, то прямо противоположную. Два противоположных меридиана, каковые попеременно обращены к Солнцу на протяжении прохождения Меркурием перигелия, именуют «тёплыми долготами» либо «тёплыми полюсами».

Карта распределения температур (слева), полученная посредством радиотелескопов VLA (Very Large Array), наглядно показывает наличие этих полюсов (правильнее, одного — второй находится на противоположной от земных наблюдателей стороне Меркурия). Слева продемонстрированы синтезированные цветовые карты отраженного солнечного света (левая колонка) и концентрации паров натрия (правая колонка), рассчитанные на базе снимков, сделанных обсерваторией Китт-Пик в течении трех дней.

Красной штриховкой продемонстрирована ночная сторона Меркурия. Распределение натрия в воздухе существенно изменяется в течении дня, в особенности на полюсах. По одной из версий это связано с влиянием магнитного поля, которое заставляет электроны и ионы натрия мигрировать к полюсам и в том месте рекомбинировать, образуя пары натрия.

Земная несколько

    Дальние родственники: Меркурий, Венера, Почва со своим спутником Луной и Марс — внутренние планеты Нашей системы, именуемые в большинстве случаев «земной группой». В отличие от внешних планет — газовых гигантов, они имеют металлическое ядро, кору и мантию

Наровне с Венерой, Марсом и Землёй Меркурий относится к планетам так называемой земной группы. В отличие от газовых гигантов и ледяных объектов пояса Койпера они имеют высокую плотность и состоят преимущественно из железа и силикатов. Структура всех планет и спутника Земли — Луны — похожа: в центре находится металлическое ядро (у Луны — предположительно), окруженное корой и силикатной мантией. Ядро Меркурия непропорционально громадное, оно образовывает три четверти диаметра планеты.

Ранее считалось, что ядро Меркурия остыло и есть жёстким, но полученные информацию о магнитном поле планеты породили сомнения в кругах ученых. Но, существование жидкого внешнего ядра, подогреваемого, к примеру, солнечными приливными волнами, — только одна из других догадок. Существуют и другие — к примеру, догадка об остаточной намагниченности коры Меркурия либо о том, что внешняя часть ядра складывается из раствора серы в железе.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№69, июль 2008).

Алёна Свиридова — В разведке.flv


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: