На якій планеті найдовше триває доба. Скільки триває доба на Марсі та інших планетах? Цікаві факти

Меркурій у натуральному кольорі (знімок Mariner 10)

Меркурій- Найближча до Сонця планета Сонячної системи, що обертається навколо Сонця за 88 земних діб. Меркурій належить до внутрішніх планет, оскільки його орбіта проходить ближче до Сонця, ніж основний пояс астероїдів. Після позбавлення Плутона у 2006 році статусу планети Меркурію перейшло звання найменшої планети Сонячної системи. Видима зоряна величина Меркурія коливається від -2,0 до 5,5, але його нелегко помітити через дуже маленьку кутову відстань від Сонця (максимум 28,3 °). У високих широтах планету ніколи не можна побачити на темному нічному небі: Меркурій завжди ховається в ранковій або вечірній зорі. Оптимальним часом для спостережень планети є ранкові або вечірні сутінки в періоди його елонгацій (періодів максимального видалення Меркурія від Сонця на небі, що настають кілька разів на рік).

Спостерігати Меркурій зручно в низьких широтах та поблизу екватора: це пов'язано з тим, що тривалість сутінків там найменша. У середніх широтах знайти Меркурій набагато важче і лише в період найкращих елонгацій, а у високих широтах неможливо взагалі.

Про планету поки що відомо порівняно небагато. Апарат Марінер-10, який вивчав Меркурій у -1975 роках, встиг картографувати лише 40-45% поверхні. У січні 2008 року повз Меркурія пролетіла міжпланетна станція MESSENGER, яка вийде на орбіту навколо планети в 2011 році.

За своїми фізичними характеристиками Меркурій нагадує Місяць, сильно кратерований. Планета не має природних супутників, але є дуже розріджена атмосфера. Планета володіє великим залізним ядром, що є джерелом магнітного поля за своєю сукупністю 0,1 від земного. Ядро Меркурія становить 70 відсотків всього обсягу планети. Температура поверхні Меркурія коливається від 90 до 700 (від −180 до +430 °C). Сонячна сторона нагрівається набагато більше, ніж полярні області та зворотний бік планети.

Незважаючи на менший радіус, Меркурій все ж таки перевершує за масою такі супутники планет-гігантів, як Ганімед і Титан.

Астрономічний символ Меркурія є стилізованим зображенням крилатого шолома бога Меркурія з його кадуцеєм.

Історія та назва

Найдавніші свідчення спостереження Меркурія можна знайти ще шумерських клинописних текстах, датованих третім тисячоліттям до зв. е. Планету названо на честь бога римського пантеону Меркурія, аналога грецької Гермесата Вавилонського Набу. Стародавні греки часів Гесіода називали Меркурій «Στίλβων» (Стілбон, Блискучий). До V століття до зв. е. Греки вважали, що Меркурій, видимий на вечірньому та ранковому небі – два різні об'єкти. У Стародавній Індії Меркурій іменували Будда(बुध) та Рогінея. У китайській, японській, в'єтнамській та корейській мовах Меркурій називається Водяна зірка(水星) (відповідно до уявлень про «П'яти елементах». На івриті назва Меркурія звучить як «Кохав Хама» (כוכב חמה) («Сонячна планета»).

Рух планети

Меркурій рухається навколо Сонця досить сильно витягнутою еліптичною орбітою (ексцентриситет 0,205) на середній відстані 57,91 млн км (0,387 а. е.). У перигелії Меркурій знаходиться в 45,9 млн км від Сонця (0,3 а.є), в афелії - в 69,7 млн ​​км (0,46 а.е) У перигелії Меркурій більш ніж у півтора рази ближче до Сонця ніж в афелії. Нахил орбіти до площини екліптики дорівнює 7 °. На один оборот орбітою Меркурій витрачає 87,97 діб. Середня швидкість руху планети орбітою 48 км/с.

Протягом тривалого часу вважалося, що Меркурій постійно звернений до Сонця однією і тією ж стороною, і один оберт навколо осі займає в нього ті ж 87,97 діб. Спостереження деталей лежить на поверхні Меркурія, виконані межі роздільної здатності, здавалося, не суперечили цьому. Ця помилка була пов'язана з тим, що найбільш сприятливі умови для спостереження Меркурія повторюються через потрійний синодичний період, тобто 348 земних діб, що приблизно дорівнює шестиразовому періоду обертання Меркурія (352 діб), тому в різний час спостерігався приблизно один і той же ділянку поверхні планети. З іншого боку, деякі астрономи вважали, що меркуріанська доба приблизно дорівнює земній. Істина розкрилася лише в середині 1960-х років, коли було проведено радіолокацію Меркурія.

Виявилося, що меркуріанська зоряна доба дорівнює 58,65 земної доби, тобто 2/3 меркуріанського року. Така сумісність періодів обертання та обігу Меркурія є унікальним для Сонячної системи явищем. Воно імовірно пояснюється тим, що припливний вплив Сонця відбирав момент кількості руху і гальмував обертання, яке було спочатку швидшим, до тих пір, поки обидва періоди не були пов'язані цілечисленним ставленням. В результаті за один меркуріанський рік Меркурій встигає повернутися навколо своєї осі на півтора оберти. Тобто, якщо в момент проходження Меркурієм перигелія певна точка його поверхні звернена точно до Сонця, то при наступному проходженні перигелія до Сонця буде звернена в точності протилежна точка поверхні, а ще через один меркуріанський рік Сонце знову повернеться до зеніту над першою точкою. В результаті сонячна доба на Меркурії триває два меркуріанські роки або три меркуріанські зоряні доби.

В результаті такого руху планети на ній можна виділити «гарячі довготи» - два протилежні меридіани, які поперемінно звернені до Сонця під час проходження Меркурієм перигелію, і на яких через це буває особливо гаряче навіть за меркуріанськими мірками.

Комбінація рухів планети породжує ще одне унікальне явище. Швидкість обертання планети навколо осі – величина практично постійна, тоді як швидкість орбітального руху постійно змінюється. На ділянці орбіти поблизу перигелію протягом приблизно 8 діб швидкість орбітального руху перевищує швидкість обертального руху. В результаті Сонце на небі Меркурія зупиняється і починає рухатися у зворотному напрямку - із заходу на схід. Цей ефект іноді називають ефектом Ісуса Навина, на ім'я головного героя Книги Ісуса Навина з Біблії, який зупинив рух Сонця (Нав., X, 12-13). Для спостерігача на довготах, віддалених на 90° від «гарячих довгот», Сонце у своїй сходить (чи заходить) двічі.

Цікаво також, що, хоча найближчими за розташуванням орбіт до Землі є Марс і Венера, саме Меркурій є більшу частину часу найближчою до Землі планетою, ніж будь-яка інша (оскільки інші віддаляються більшою мірою, не будучи настільки «прив'язаними» до Сонця).

Фізичні характеристики

Порівняльні розміри Меркурія, Венери, Землі та Марса

Меркурій – найменша планета земної групи. Його радіус складає всього 2439,7 ± 1,0 км, що менше за радіус супутника Юпітера Ганімеда і супутника Сатурна Титана. Маса планети дорівнює 3,3 10 23 кг. Середня щільність Меркурія досить велика - 5,43 г/см³, що лише трохи менше щільності Землі. Враховуючи, що Земля більше за розмірами, значення щільності Меркурія вказує на підвищений вміст його надрах металів. Прискорення вільного падіння Меркурії дорівнює 3,70 м/с². Друга космічна швидкість – 4,3 км/с.

Кратер Койпер (трохи нижче від центру). Знімок КА MESSENGER

Одна з найпомітніших деталей поверхні Меркурія – Рівнина Жари (лат. Caloris Planitia). Цей кратер отримав свою назву, тому що розташований поблизу однієї з гарячих довгот. Його діаметр становить близько 1300 км. Ймовірно, тіло, при ударі якого утворився кратер, мало діаметр не менше 100 км. Удар був настільки сильним, що сейсмічні хвилі, пройшовши всю планету і сфокусувавшись у протилежній точці поверхні, призвели до утворення тут своєрідного пересіченого хаотичного ландшафту.

Атмосфера та фізичні поля

При прольоті космічного апарату «Марінер-10» повз Меркурія було встановлено наявність у планети гранично розрідженої атмосфери, тиск якої в 5×10 11 разів менший за тиск земної атмосфери. У разі атоми частіше зіштовхуються з поверхнею планети, ніж друг з одним. Її складають атоми, захоплені з сонячного вітру або вибиті сонячним вітром з поверхні - гелій, натрій, кисень, калій, аргон, водень. Середній час життя певного атома в атмосфері близько 200 діб.

Меркурій володіє магнітним полем, напруженість якого в 300 разів менша за напруженість магнітного поля Землі. Магнітне поле Меркурія має дипольну структуру і симетрично , а його вісь всього на 2 градуси відхиляється від осі обертання планети, що накладає суттєве обмеження на коло теорій, що пояснюють його походження.

Дослідження

Знімок ділянки поверхні Меркурія, отриманий апаратом Messenger

Меркурій – найменш вивчена планета земної групи. Тільки два апарати були направлені на його дослідження. Першим був «Марінер-10», який у -1975 роках тричі пролетів повз Меркурія; максимальне зближення становило 320 км. В результаті було отримано кілька тисяч знімків, що охоплюють приблизно 45% поверхні планети. Подальші дослідження із Землі показали можливість існування водяного льоду в полярних кратерах.

Меркурій у мистецтві

• У науково-фантастичному оповіданні Бориса Ляпунова «Найближчі до Сонця» (1956 р.) радянські космонавти вперше висаджуються на Меркурій та Венеру їхнього вивчення.
• У повісті Айзека Азімова «Велике сонце Меркурія» (серія про Лаккі Старре) дія відбувається на Меркурії.
• В оповіданнях Айзека Азімова «Хоровод» (Runaround) і «Ніч, яка вмирає» (The Dying Night), написаних відповідно у 1941 та 1956 роках, описується Меркурій, повернутий до Сонця однією стороною. При цьому у другому оповіданні у цьому факті будується розгадка детективного сюжету.
• У науково-фантастичному романі Франсіса Карсака "Втеча Землі", поряд з основним сюжетом, описується наукова станція з вивчення Сонця, розташована на Північному полюсі Меркурія. Вчені живуть на базі, розташованій у вічній тіні глибоких кратерів, а спостереження ведуться з постійно освітлених світилом гігантських веж.
• У науково-фантастичній повісті Алана Нурса «Через Сонячну сторону» головні герої перетинають бік Меркурія, звернений до Сонця. Повість написана відповідно до наукових поглядів свого часу, коли передбачалося, що Меркурія постійно звернено до Сонця однією стороною.
• В аніме-мультсеріалі "Сейлор Мун" планету уособлює дівчина-войовниця Сейлор Меркурій, вона ж Амі Міцуно. Її атака полягає у силі води та льоду.
• У науково-фантастичній повісті Кліффорда Саймака «Одного разу на Меркурії», основним полем дії є Меркурій, а енергетична форма життя на ньому – кулі, що перевершує людство на мільйони років розвитку, давно пройшовши стадію цивілізації.

Примітки

Див. також

Література

• Бронштен Ст.Меркурій - найближчий до Сонця // Аксьонова М. Д. Енциклопедія для дітей. Т. 8. Астрономія - М: Аванта +, 1997. - С. 512-515. - ISBN 5-89501-008-3
• Ксанфомаліті Л. В.Невідомий Меркурій// У світі науки. - 2008. - № 2.

Посилання

• Сайт про місію MESSENGER (англ.)
  • Фотографії Меркурія, зроблені Месенджером (англ.)
• Розділ про місію BepiColombo (англ.) на сайті JAXA
• А. Левін. Залізна планета Популярна механіка № 7, 2008
• «Найближчий», 5 жовтня 2009, фотографії Меркурія, зроблені «Месенджером»
• «Опубліковано нові знімки Меркурія» Лента.ру, 4 листопада 2009, про зближення в ніч з 29 на 30 вересня 2009 року Месенджера та Меркурія

Як тільки послана з Землі автоматична станція «Марінер-10» дісталася нарешті майже майже невивченої планети Меркурій і почала її зйомку, стало ясно, що тут землян очікують великі сюрпризи, один з яких — надзвичайна, разюча схожість поверхні Меркурія з Місяцем. Результати подальших досліджень привели дослідників у ще більше здивування - виявилося, що в Меркурія набагато більше спільного з Землею, ніж з її споконвічним супутником.

Ілюзорна спорідненість

З перших переданих «Марінером-10» знімків на вчених справді дивився настільки знайомий їм Місяць або, щонайменше, його близнюк на поверхні Меркурія виявилося безліч кратерів, які на перший погляд виглядали цілком ідентично місячним. І лише ретельні дослідження знімків дозволили встановити, що погіршені ділянки навколо місячних кратерів, складені з матеріалу, викинутого при кратероутворюючому вибуху, у півтора рази ширші за меркуріанські при однаковому розмірі кратерів. Пояснюється це тим, що велика сила тяжіння на Меркурії перешкоджала більш далекому розльоту ґрунту. Виявилося, що на Меркурії, як і на Місяці, є два головні типи місцевості - аналоги місячних материків і морів.

Материкові райони - це найдавніші геологічні утворення Меркурія, що складаються з поцяткованих кратерами ділянок, міжкратерних рівнин, гірських і горбистих утворень, а також з лінійних місцевостей, вкритих численними вузькими грядами.

Аналогами місячних морів вважаються гладкі рівнини Меркурія, які молодші за віком, ніж материки, і дещо темніші за материкові утворення, але все ж таки не такі темні, як місячні моря. Такі ділянки на Меркурії зосереджені в районі рівнини Жари унікальної та найбільшої на планеті кільцевої структури діаметром 1 300 км. Свою назву рівнина отримала не випадково через неї проходить меридіан 180° з. д., саме він (або протилежний йому меридіан 0 °) розташований в центрі тієї півкулі Меркурія, яка звернена до Сонця, коли планета знаходиться на мінімальній від Світила відстані. В цей час поверхня планети найсильніше нагрівається в районах даних меридіанів, і зокрема в районі рівнини Жари. Вона оточена гористим кільцем, яке обмежує величезну круглу западину, утворену на ранній стадії геологічної історії Меркурія. Згодом ця западина, а також сусідні з нею райони були затоплені лавами, при застиганні яких виникли гладкі рівнини.

На іншому боці планети, точно навпроти западини, в якій розташована рівнина Жари, знаходиться ще одна унікальна освіта - горбисто-лінійчаста місцевість. Вона складається з численних великих пагорбів (діаметром 5?10 км і висотою до 1?2 км) і перетнута кількома великими прямолінійними долинами, явно утвореними лініями розломів кори планети. Розташування цієї місцевості в районі, протилежному рівнині Жари, стало підставою для гіпотези про те, що горбисто-лінійчастий рельєф сформувався за рахунок фокусування сейсмічної енергії від удару астероїда, що утворив западину Жари. Ця гіпотеза отримала непряме підтвердження, коли невдовзі на Місяці були виявлені ділянки з подібним рельєфом, розташовані діаметрально протилежно до Моря Дощів і Моря Східного - двох найбільших кільцевих утворень Місяця.

Структурний малюнок кори Меркурія визначається значною мірою, як і в Місяця, великими ударними кратерами, навколо яких розвинені системи радіально-концентричних розломів, що розчленовують кору Меркурія на блоки. У найбільших кратерів є не один, а два кільцеві концентричні вали, що також нагадує місячну структуру. На знятій половині планети виявлено 36 таких кратерів.

Незважаючи на загальну подібність меркуріанського та місячного ландшафтів, на Меркурії виявлено абсолютно унікальні геологічні структури, що не спостерігалися до цього на жодному з планетних тіл. Вони були названі лопатеподібними уступами, оскільки для їх контурів на карті типові округлі виступи «лопаті» діаметром до декількох десятків кілометрів. Висота уступів від 0,5 до 3 км, за протяжністю ж найбільші досягають 500 км. Ці уступи досить круті, але на відміну від місячних тектонічних уступів, що мають різко виражений перегин схилу вниз, меркуріанські лопатеподібні мають у своїй верхній частині згладжену лінію перегину поверхні.

Розташовані ці уступи у стародавніх материкових районах планети. Всі їх особливості дають підставу вважати їх поверхневим виразом стиснення верхніх шарів кори планети.

Розрахунки ж величини стиснення, виконані за виміряними параметрами всіх уступів на знятій половині Меркурія, вказують на скорочення площі кори на 100 тис. км 2 що відповідає зменшенню радіуса планети на 1 2 км. Таке його зменшення могло бути викликане остиганням і затвердінням надр планети, зокрема її ядра, що тривали і після того, як поверхня вже стала твердою.

Розрахунки показали, що залізне ядро ​​повинно мати масу 0,6 0,7 маси Меркурія (для Землі ця ж величина дорівнює 0,36). Якщо все залізо сконцентровано в меркуріанському ядрі, його радіус становитиме 3/4 радіусу планети. Таким чином, якщо радіус ядра дорівнює приблизно 1800 км, то виходить, що всередині Меркурія - гігантська залізна куля величиною з Місяць. На частку двох зовнішніх кам'яних оболонок – мантії та кори – припадає лише близько 800 км. Така внутрішня будова дуже схожа на будову Землі, хоча розміри оболонок Меркурія визначені лише в загальних рисах: невідома навіть товщина кори, передбачається, що вона може становити 50100 км, тоді на мантію залишається шар товщиною близько 700 км. На Землі ж мантія займає переважну частину радіусу.

Деталі рельєфу.Гігантський уступ Дискавері довжиною 350 км перетинає два кратери діаметром 35 і 55 км. Максимальна висота уступу 3 км. Він утворився при насуванні верхніх шарів кори Меркурія зліва направо. Це сталося через жолоблення кори планети при стисканні металевого ядра, викликаному його остиганням. Уступ отримав ім'я корабля Джеймса Кука.

Фотокарта найбільшої кільцевої структури на Меркурії — рівнини Жари, оточеної горами Жари. Діаметр цієї структури 1300 км. Видно лише східна її частина, а центральна та західна частини, не освітлені на цьому знімку, досі не вивчені. Район меридіана 180 ° з. д. Це найбільш сильно нагрівається Сонцем область Меркурія, що відображено в назвах рівнини і гір. Два основних типи місцевості на Меркурії - стародавні сильно кратеровані райони (темно-жовті на карті) і молодші гладкі рівнини (коричневі на карті) - відбивають два головні періоди геологічної історії планети - період масового падіння великих метеоритів і період виливу високорухомих, що послідував за ним. імовірно базальтових лав.

Гігантські кратери діаметром 130 та 200 км з додатковим валом на дні, концентричним основному кільцевому валу.

Звивистий уступ Санта-Марія, названий на ім'я корабля Христофора Колумба, перетинає стародавні кратери та пізнішу рівнинну місцевість.

Холмисто-лінійчаста місцевість - унікальна за своєю будовою ділянка поверхні Меркурія. Тут майже немає малих кратерів, але багато скупчень невисоких гірок, перетнутих прямолінійними тектонічними розломами.

Імена на карті.Назви деталей рельєфу Меркурія, виявленим на знімках «Маринера-10», було надано Міжнародним астрономічним союзом. Кратерам присвоєно імена діячів світової культури відомих письменників, поетів, художників, скульпторів, композиторів. Для позначення рівнин (крім рівнини Жари) були використані назви планети Меркурій різними мовами. Протяжні лінійні западини - тектонічні долини - отримали імена радіообсерваторій, що зробили внесок у вивчення планет, а дві гряди - великі лінійні височини, були названі на честь астрономів Скіапареллі та Антоніаді, які зробили багато візуальних спостережень. Найбільш великі лопатеподібні уступи отримали імена морських кораблів, у яких відбувалися найзначніші плавання історія людства.

Залізне серце

Сюрпризом виявилися й інші дані, отримані «Маринером-10» і які показали, що Меркурій має вкрай слабке магнітне поле, величина якого лише близько 1% від земного. Ця незначна на перший погляд обставина для вчених була вкрай важливою, оскільки з усіх планетних тіл земної групи глобальна магнітосфера має лише Земля і Меркурій. І єдиним найбільш правдоподібним поясненням природи меркуріанського магнітного поля може бути наявність у надрах планети частково розплавленого металевого ядра, знову ж таки подібного до земного. Зважаючи на все, у Меркурія це ядро ​​дуже велике, на що вказує висока щільність планети (5,4 г/см 3), що дозволяє припускати, що Меркурій містить багато заліза, єдиного досить поширеного в природі важкого елемента.

На сьогодні висунуто кілька можливих пояснень високої щільності Меркурія за його порівняно невеликому діаметрі. Згідно з сучасною теорією освіти планет вважається, що в допланетній пиловій хмарі температура прилеглої до Сонця області була вищою, ніж в околиць його частин, тому легкі (так звані леткі) хімічні елементи виносилися у віддалені, більш холодні частини хмари. В результаті цього в навколосонячній області (там, де зараз розташований Меркурій) створювалося переважання більш важких елементів, найпоширенішим з яких є залізо.

Інші пояснення пов'язують високу щільність Меркурія з хімічним відновленням оксидів (оксидів) легких елементів до їх тяжчої, металевої форми під дією дуже сильної сонячної радіації, або з поступовим випаром і випаровуванням в космос зовнішнього шару початкової кори планети під впливом сонячного нагріву, або ж з тим, що значну частину «кам'яної» оболонки Меркурія було втрачено внаслідок вибухів і викидів речовини в космічний простір при зіткненнях з небесними тілами менших розмірів, наприклад, астероїдів.

За величиною середньої щільності Меркурій стоїть окремо від інших планет земної групи, зокрема і від Місяця. Його середня щільність (5,4 г/см 3) поступається лише щільності Землі (5,5 г/см 3), а якщо мати на увазі, що на земну щільність впливає сильніший стиск речовини через більший розмір нашої планети, то виходить, що при рівних розмірах планет щільність меркуріанської речовини була б найбільшою, перевищуючи земну на 30%.

Гарячий лід

Судячи з наявних даних, поверхня Меркурія, що отримує величезну кількість сонячної енергії, є справжнім пеклом. Судіть самі: середня температура в момент меркуріанського півдня становить близько +350°С. Причому коли Меркурій знаходиться на мінімальній відстані від Сонця, вона піднімається до +430°С, при максимальному ж видаленні опускається всього до +280°С. Втім, встановлено також і те, що відразу після заходу Сонця температура в приекваторіальній ділянці різко знижується до 100°С, а до півночі взагалі доходить до 170°С, але після світанку поверхня швидко прогрівається до +230°С. Проведені із Землі вимірювання в радіодіапазоні показали, що всередині ґрунту на невеликій глибині температура взагалі не залежить від часу доби. Що говорить про високі теплоізолюючі властивості поверхневого шару, але оскільки світловий день триває на Меркурії 88 земних діб, то за цей час добре прогрітися, хай і на невелику глибину, встигають усі ділянки поверхні.

Здавалося б, говорити про можливість існування в таких умовах на Меркурії льоду щонайменше абсурдно. Але ось у 1992 році, під час радіолокаційних спостережень із Землі поблизу північного та південного полюсів планети, були вперше виявлені ділянки, що дуже сильно відбивають радіохвилі. Саме ці дані й витлумачені як свідчення наявності льоду в приповерхневому меркуріанському шарі. Радіолокацією, виконаною з розташованої на острові Пуерто-Ріко радіообсерваторії «Аресібо», а також із Центру далекого космічного зв'язку NASA в Голдстоуні (Каліфорнія) було виявлено близько 20 округлих плям діаметром у кілька десятків кілометрів, що мають підвищене радіовідображення. Імовірно це кратери, в які через їхнє близьке розташування до полюсів планети сонячні промені потрапляють лише побіжно або не потрапляють зовсім. Такі кратери, які називаються постійно затіненими, є і на Місяці, в них при вимірах із супутників було виявлено наявність деякої кількості водного льоду. Розрахунки показали, що у западинах постійно затінених кратерів біля полюсів Меркурія може бути досить холодно (175 ° С), щоб там протягом тривалого часу міг існувати лід. Навіть на рівнинних ділянках поблизу полюсів розрахункова денна температура не перевищує 105°С. Безпосередніх вимірів температури поверхні полярних районів планети досі немає.

Незважаючи на спостереження та розрахунки, існування льоду на поверхні Меркурія або на невеликій глибині під нею досі однозначного доказу не отримало, оскільки підвищеним радіовідбиттям володіють і кам'яні гірські породи, що містять сполуки металів із сіркою, та можливі на поверхні планети металеві конденсати, наприклад іони натрію, що осіли на неї внаслідок постійного «бомбардування» Меркурія частинками сонячного вітру.

Але тут виникає питання: чому поширення ділянок, що сильно відбивають радіосигнали, чітко присвячено саме полярним областям Меркурія? Можливо, решта території захищена від сонячного вітру магнітним полем планети? Надії на прояснення загадки про льоду в царстві спеки пов'язані лише з польотом до Меркурія нових автоматичних космічних станцій, обладнаних вимірювальними приладами, що дозволяють визначити хімічний склад поверхні планети. Дві такі станції «Месенджер» та «Бепі-Коломбо» вже готуються до польоту.

Помилка Скіапареллі.Астрономи називають Меркурій важким для спостережень об'єктом, оскільки на нашому небосхилі він віддаляється від Сонця не більше ніж на 28° і спостерігати його доводиться завжди низько над горизонтом, крізь атмосферний серпанок на тлі ранкової зорі (восени) або вечорами відразу після заходу Сонця (навесні ). У 1880-х роках італійський астроном Джованні Скіапареллі на підставі своїх спостережень Меркурія зробив висновок, що ця планета робить один оберт навколо своєї осі точно за такий самий час, як і один оберт по орбіті навколо Сонця, тобто «добу» на ньому рівні. року». Отже, до Сонця завжди звернена одна й та сама півкуля, поверхня якої постійно розпечена, а ось на протилежному боці планети панують вічний морок і холод. А оскільки авторитет Скіапареллі як вченого був великий, а умови спостереження Меркурія скрутні, майже сто років це положення сумнівалося. І лише в 1965 році радіолокаційними спостереженнями за допомогою найбільшого радіотелескопа «Аресібо» американські вчені Г. Петтенгілл і Р. Дайс вперше надійно визначили, що Меркурій робить один оберт навколо осі приблизно за 59 земних діб. Це стало найбільшим відкриттям у планетній астрономії нашого часу, яке буквально вразило основи уявлень про Меркурію. А слідом за ним відбулося ще одне відкриття - професор Падуанського університету Д. Коломбо звернув увагу, що час обороту Меркурія навколо осі відповідає 2/3 часу його звернення навколо Сонця. Це було розцінено як наявність резонансу між двома обертаннями, який виник через гравітаційного впливу Сонця на Меркурій. 1974 року американська автоматична станція «Марінер-10», вперше пролетівши біля планети, підтвердила, що день на Меркурії триває більше року. Сьогодні, незважаючи на розвиток космічних та радіолокаційних досліджень планет, спостереження Меркурія традиційними методами оптичної астрономії продовжуються, хоча й із застосуванням нових інструментів та комп'ютерних способів обробки даних. Нещодавно в Абастуманській астрофізичній обсерваторії (Грузія) спільно з Інститутом космічних досліджень РАН було виконано вивчення фотометричних характеристик поверхні Меркурія, що дала нові відомості про мікроструктуру верхнього шару ґрунту.

На околицях сонця.Найближча до Сонця планета Меркурій рухається сильно витягнутою орбітою, то наближаючись до Світила на відстань 46 млн. км, то віддаляючись від нього на 70 млн. км. Сильно витягнута орбіта різко відрізняється від майже кругових орбіт інших планет земної групи Венери, Землі і Марса. Вісь обертання Меркурія перпендикулярна до площини його орбіти. Один оберт по орбіті навколо Сонця (меркуріанський рік) триває 88, а один оберт навколо осі - 58,65 земної доби. Планета обертається навколо своєї осі у напрямі, тобто у тому, у якому рухається орбітою. Внаслідок складання цих двох рухів тривалість сонячної доби на Меркурії становить 176 земних. Серед дев'яти планет Сонячної системи Меркурій, діаметр якого становить 4 880 км, на передостанньому місці за розміром, менше за нього — лише Плутон. Сила тяжіння на Меркурії становить 0,4 від земної, а площа поверхні (75 млн. км 2 ) вдвічі перевищує місячну.

Прийдешні вісники

Старт другої в історії автоматичної станції, що прямує до Меркурія, «Месенджер» NASA планує здійснити вже в 2004 році. Після запуску станція має двічі (у 2004 та 2006 роках) пролетіти поблизу Венери, гравітаційне поле якої викривить траєкторію так, щоб станція точно вийшла до Меркурія. Дослідження намічено провести у дві фази: спочатку ознайомлювальні з прогонової траєкторії при двох зустрічах з планетою (у 2007 та 2008 роках), а потім (у 2009 – 2010 роках) детальні з орбіти штучного супутника Меркурія, робота на якій відбуватиметься протягом одного земного року.

При прольоті біля Меркурія в 2007 році повинна бути знята східна половина невивченої півкулі планети, а через рік - західна. Таким чином, вперше буде отримано глобальну фотокартку цієї планети, і вже одного цього було б достатньо, щоб вважати цей політ цілком успішним, проте програма роботи «Месенджера» набагато більша. Під час двох запланованих прольотів гравітаційне поле планети «пригальмовуватиме» станцію, щоб при наступній, третій зустрічі вона змогла б перейти на орбіту штучного супутника Меркурія з мінімальним віддаленням від планети на 200 км і максимальним на 15 200 км. Орбіта буде розташована під кутом 80 ° до екватора планети. Низька ділянка розміститься над її північною півкулею, що дозволить детально вивчити як найбільшу на планеті рівнину Жари, так і передбачувані холодні пастки в кратерах поблизу Північного полюса, в які не потрапляє світло Сонця і де передбачається наявність льоду.

Під час роботи станції на орбіті навколо планети планується за перші 6 місяців виконати докладну зйомку всієї її поверхні в різних діапазонах спектру, включаючи кольорові зображення місцевості, визначення хімічного та мінералогічного складів порід поверхні, вимірювання вмісту летких елементів у шарі для поверхонь для пошуків місць концентрації льоду.

У наступні 6 місяців виконуватимуться дуже детальні дослідження окремих об'єктів місцевості, найважливіших розуміння історії геологічного розвитку планети. Такі об'єкти будуть відібрані за результатами глобальної зйомки на першому етапі. Також лазерним висотоміром проводитимуться вимірювання висот деталей поверхні для отримання оглядових топографічних карт. Магнітометр, розташований далеко від станції на жердині завдовжки 3,6 м (щоб уникнути перешкод від приладів), здійснить визначення характеристик магнітного поля планети та можливих магнітних аномалій на самому Меркурії.

Прийняти естафету у «Месенджера» та розпочати у 2012 році вивчення Меркурія за допомогою одразу трьох станцій покликаний спільний проект Європейського космічного агентства (ESA) та Японського агентства аерокосмічних досліджень (JAXA) ¦ «БепіКоломбо». Тут розвідувальні роботи планується вести за допомогою одночасно двох штучних супутників, а також посадкового апарату. У запланованому польоті площини орбіт обох супутників пройдуть через полюси планети, що дозволить охопити спостереженнями всю поверхню Меркурія.

Основний супутник у вигляді невисокої призми масою 360 кг рухатиметься по слабовитягнутій орбіті, то наближаючись до планети до 400 км, віддаляючись від неї на 1 500 км. На цьому супутнику буде розміщений цілий комплекс приладів: 2 телекамери для оглядової та детальної зйомки поверхні, 4 спектрометри для вивчення хі-діапазонів (інфрачервоному, ультрафіолетовому, гамму, рентгенівському), а також нейтронний спектрометр, призначений для виявлення води та льоду. Крім того, основний супутник буде забезпечений лазерним висотоміром, за допомогою якого повинна бути вперше складена карта висот поверхні всієї планети, а також телескопом для пошуку потенційно небезпечних для зіткнення із Землею астероїдів, які заходять у внутрішні райони Сонячної системи, перетинаючи земну орбіту.

Перегрів Сонцем, від якого до Меркурія приходить в 11 разів більше тепла, ніж до Землі, може призвести до виходу з ладу електроніки, що працює при кімнатній температурі, одна половина станції «Месенджер» буде прихована напівциліндричним теплоізолюючим екраном із спеціальної керамічної тканини Nextel.

Допоміжний супутник у вигляді плоского циліндра масою 165 кг, званий магнітосферним, планується вивести на сильно витягнуту орбіту з мінімальною відстанню від Меркурія 400 км і максимальною 12 000 км. Працюючи в парі з основним супутником, він проводитиме вимірювання параметрів віддалених областей магнітного поля планети, тоді як основний займеться спостереженням магнітосфери поблизу Меркурія. Такі спільні вимірювання дозволять побудувати об'ємну картину магнітосфери та її змін у часі при взаємодії з потоками заряджених частинок сонячного вітру, що змінюють свою інтенсивність. На допоміжному супутнику також буде встановлена ​​телекамера для зйомки поверхні Меркурія. Магнітосферний супутник створюється у Японії, а основний розробляється вченими країн Європи.

У проектуванні посадкового апарату беруть участь Науково-дослідний центр імені Г.М. Бабакіна при НУО імені С.А. Лавочкіна, а також фірми Німеччини та Франції. Запуск «БепіКоломбо» планується здійснити у 2009?2010 роках. У зв'язку з цим розглядаються два варіанти: або єдиний запуск усіх трьох апаратів ракетою «Аріан-5» з космодрому Куру у Французькій Гвіані (Південна Америка), або два окремих пуски з космодрому Байконур в Казахстані російськими ракетами «Союз Фрегат» (на однієї основний супутник, на інший посадковий апаратімагнітосферний супутник). Передбачається, що переліт до Меркурія триватиме 2 3 роки, за які апарат має пролетіти порівняно близько від Місяця та Венери, гравітаційний вплив яких «скоригує» його траєкторію, надавши напряму та швидкість, необхідних для досягнення найближчих околиць Меркурія у 2012 році.

Як було зазначено, дослідження із супутників планується проводити протягом одного земного року. Що ж до посадкового блоку, то він зможе пропрацювати дуже недовгий час - сильне нагрівання, якому він повинен піддатися на поверхні планети, неминуче призведе до виходу з ладу його радіоелектронних пристроїв. Під час міжпланетного перельоту невеликий посадковий апарат дископодібної форми (діаметр 90 см, маса 44 кг) перебуватиме на спині у магнітосферного супутника. Після їхнього поділу поблизу Меркурія посадковий апарат буде виведений на орбіту штучного супутника з висотою 10 км над поверхнею планети.

Інший маневр переведе його на траєкторію зниження. Коли до поверхні Меркурія залишиться 120 м, швидкість посадкового блоку має зменшитися до нуля. У цей момент він почне вільне падіння на планету, в ході якого відбудеться наповнення стисненим повітрям пластикових мішків – вони вкриють апарат з усіх боків і пом'якшать його удар об поверхню Меркурія, яку він торкнеться зі швидкістю 30 м/с (108 км/год).

Щоб зменшити негативний вплив сонячного тепла і радіації, посадку на Меркурій планується зробити в полярній області на нічній стороні, недалеко від лінії поділу темної та освітленої частин планети, з таким розрахунком, щоб приблизно через 7 земних днів апарат побачив світанок і піднімається над горизонтом. Сонце. Для того, щоб бортова телекамера змогла отримати зображення місцевості, планується забезпечити посадковий блок свого роду прожектором. За допомогою двох спектрометрів буде визначено, які хімічні елементи та мінерали містяться у точці посадки. А невеликий зонд, прозваний «кротом», проникне вглиб, щоб провести вимірювання механічних та теплових характеристик ґрунту. Сейсмометром спробують зареєструвати можливі «меркуретруси», які, до речі, дуже ймовірні.

Також планується, що з посадкового апарату на поверхню зійде мініатюрний планетохід для дослідження властивостей грунту на прилеглій території. Незважаючи на грандіозність планів, детальне вивчення Меркурія лише розпочинається. І те, що земляни мають намір витратити на це безліч сил та коштів, аж ніяк не випадково. Меркурій - єдине небесне тіло, внутрішня будова якого настільки подібна до земної, тому для порівняльної планетології інтерес він представляє винятковий. Можливо, дослідження цієї далекої планети дозволять пролити світло на загадки, що ховаються в біографії нашої Землі.

Місія «БепіКоломбо» над поверхнею Меркурія: на передньому плані - основний орбітальний супутник, на віддалі - магнітосферний модуль.

Самотній гість.«Марінер-10» - єдиний космічний апарат, який досліджував Меркурій. Відомості, отримані ним 30 років тому, залишаються найкращим джерелом інформації про цю планету. Політ «Маринера-10» вважається винятково успішним, замість наміченого за планом одного разу він провів дослідження планети тричі. На відомостях, отриманих ним під час польоту, засновані всі сучасні карти Меркурія та переважна більшість даних про його фізичні характеристики. Повідомивши про Меркурію всю можливу інформацію, «Марінер-10» вичерпав ресурс «життєдіяльності», але й досі продовжує безмовно рухатися колишньою траєкторією, зустрічаючись з Меркурієм кожні 176 земних днів — точно через два обороти планети навколо Сонця і через три обороти довкола своєї осі. Через таку синхронність руху він завжди пролітає над одним і тим же районом планети, що освітлюється Сонцем, точно під тим самим кутом, як і під час першого свого прольоту.

Сонячні танці.Найдивовижнішим видовищем на меркуріанському небосхилі є Сонце. Там воно виглядає у 2?3 рази більшим, ніж на земному небі. Особливості поєднання швидкостей обертання планети навколо своєї осі і навколо Сонця, а також сильна витягнутість її орбіти призводять до того, що видиме переміщення Сонця по чорному меркуріанському небі зовсім не таке, як на Землі. У цьому шлях Сонця виглядає неоднаково різних довготах планети. Так, у районах меридіанів 0 та 180° з. д. рано вранці у східній частині неба над горизонтом уявний спостерігач міг би побачити «маленьке» (але в 2 рази більше, ніж на небі Землі), що дуже швидко піднімається над горизонтом Світило, швидкість якого в міру наближення до зеніту поступово сповільнюється, а саме воно стає яскравішим і спекотнішим, збільшуючись у розмірах в 1,5 рази – це Меркурій підходить по своїй сильно витягнутій орбіті ближче до Сонця. Ледве пройшовши точку зеніту, Сонце завмирає, трохи задкує протягом 2 3 земних діб, ще раз завмирає, а потім починає йти вниз з зростаючою швидкістю і помітно зменшуючись у розмірах - це Меркурій віддаляється від Сонця, йдучи у витягнуту частину своєї орбіти і з великою швидкістю ховається за горизонтом на заході.

Зовсім інакше виглядає денний хід Сонця поблизу 90 і 270 ° з. д. Тут Світило виписує зовсім дивовижні піруети за добу відбувається по три сходи і по три заходи. Вранці з-за горизонту на сході дуже повільно з'являється яскравий світ величезного розміру (в 3 рази більше, ніж на земному небосхилі), він трохи піднімається над горизонтом, зупиняється, а потім йде вниз і ненадовго ховається за горизонтом.

Незабаром слідує повторний схід, після якого Сонце починає повільно повзти по небу вгору, поступово прискорюючи свій хід і при цьому швидко зменшуючись у розмірах і тьмяніючи. Точку зеніт це «мале» Сонце пролітає на великій швидкості, а потім уповільнює свій біг, росте в розмірах і повільно ховається за вечірнім горизонтом. Незабаром після першого заходу сонця Сонце піднімається знову на невелику висоту, ненадовго застигає на місці, а потім знову опускається до горизонту і заходить остаточно.

Такі «зигзаги» сонячного ходу походять від того, що на короткому відрізку орбіти при проходженні перигелія (мінімальної відстані від Сонця) кутова швидкість руху Меркурія по орбіті навколо Сонця стає більшою, ніж кутова швидкість обертання навколо осі, що призводить до переміщення Сонця на небозводі планет протягом короткого проміжку часу (близько двох земних діб) назад його звичайному ходу. А ось зірки на небі Меркурія переміщуються втричі швидше за Сонце. Зірка, що з'явилася одночасно з Сонцем над ранковим горизонтом, зайде на заході ще до полудня, тобто раніше, ніж Сонце дістанеться зеніту, і встигне ще раз зійти на сході, поки Сонце не сіло.

Небо над Меркурієм чорно і вдень і вночі, а все тому, що там практично немає атмосфери. Меркурій оточений лише так званою екзосферою простором настільки розрідженим, що складові його нейтральні атоми ніколи не стикаються. У ньому згідно з спостереженнями у телескоп із Землі, а також у процесі прольотів біля планети станції «Марінер-10» було виявлено атоми гелію (вони переважають), водню, кисню, неону, натрію та калію. Атоми, що складають екзосферу, «вибиті» з поверхні Меркурія фотонами та іонами, частинками, що прилітають від Сонця, а також мікрометеоритами. Відсутність атмосфери призводить до того, що на Меркурії немає і звуків, оскільки немає пружного середовища повітря, що передає звукові хвилі.

Георгій Бурба, кандидат географічних наук

Меркурій - це планета, яка знаходиться найближче до Сонця. На Меркурії практично немає атмосфери, небо там темне, як ніч, і завжди яскраво світить Сонце. З поверхні планети Сонце виглядало втричі більше за розміром, ніж земне. Тому перепади температур на Меркурії сильно виражені: від -180 o C ночами до нестерпно жарких +430 o C вдень (при такій температурі плавиться свинець та олово).

Ця планета має дуже дивний рахунок часу. На Меркурії вам доведеться перевести годинник таким чином, щоб день тривав приблизно 6 земних місяців, а рік - лише 3 (88 земних діб). Хоча планета Меркурій відома з давніх-давен, тисячі років людина не мала уявлення про те, як вона виглядає (поки в 1974 році апарат NASA не передав перші знімки).

Більше того, стародавні астрономи взагалі не одразу зрозуміли, що вранці та ввечері бачать ту саму зірку. Стародавні римляни вважали Меркурія покровителем торгівлі, мандрівників і злодіїв, і навіть вісником богів. Не дивно, що невелика планета, що швидко переміщається небом слідом за Сонцем, отримала його ім'я.

Меркурій є найменшою планетою після Плутона (якого позбавили статусу планети у 2006 році). Діаметр не більше 4880 км і зовсім трохи перевищує за розмірами Місяць. Така скромна величина і постійна близькість до Сонця створюють труднощі вивчення і спостереження цієї планетою із Землі.

Меркурій вирізняється також своєю орбітою. Вона в нього не кругова, а витягнутіша еліптична, якщо порівнювати з іншими планетами Сонячної системи. Мінімальна відстань до Сонця дорівнює приблизно 46 мільйонів кілометрів, максимальна - приблизно на 50% більше (70 мільйонів).

Меркурій отримує у 9 разів більше сонячного світла, ніж поверхня Землі. Відсутність атмосфери, яка могла б захищати від сонячних променів, що спалюють, призводить до того, що температура на поверхні піднімається до 430 o C. Це одне з найспекотніших місць у Сонячній системі.

Поверхня планети Меркурій - уособлення давнини, непідвласного часу. Атмосфера тут дуже розряджена, а води взагалі ніколи не було, тому ерозійні процеси практично були відсутні, якщо не брати до уваги наслідків падіння рідкісних метеоритів чи зіткнень із кометами.

Галерея

А чи знаєте Ви...

Хоча найближчими за розташуванням орбіт до Землі є Марс і Венера, Меркурій найчастіше є найближчою до Землі планетою, оскільки інші віддаляються більшою мірою, не будучи настільки «прив'язаними» до Сонця.

На Меркурії немає таких часів року, як Землі. Це відбувається через те, що вісь обертання планети знаходиться майже під прямим кутом до площини орбіти. Як наслідок, поряд із полюсами є області, до яких сонячні промені не доходять ніколи. Це дозволяє припустити, що в цій студеній та темній зоні є льодовики.

Меркурій рухається швидше за будь-яку іншу планету. Комбінація його рухів призводить до того, що схід Сонця на Меркурії триває недовго, після чого Сонце заходить і сходить знову. На заході сонця ця послідовність повторюється у зворотному порядку.

Для своїх розмірів Меркурій дуже важкий - мабуть, він має величезне залізне ядро. Астрономи вважають, що колись планета була більша і мала товстіші зовнішні шари, але мільярди років тому зіткнулася з протопланетою, і частина мантії та кори розлетілася в космічний простір.

Тут на Землі ми схильні сприймати час як належне, ніколи не замислюючись, що крок, з яким ми вимірюємо його, досить відносний.

Наприклад, те, як ми вимірюємо наші дні та роки, є фактичним результатом відстані нашої планети до Сонця, час, який потрібний для обороту навколо нього, і обертання навколо власної осі. Те саме вірно для інших планет у нашій Сонячній системі. У той час як ми – земляни розраховуємо день за 24 години від світанку до заходу сонця, довжина одного дня на іншій планеті істотно відрізняється. У деяких випадках він дуже короткий, в той час як в інших, він може тривати більше року.

День на Меркурії:

Меркурій є найближчою планетою до нашого Сонця, починаючи від 46 001 200 км у перигелії (найближча відстань до Сонця) до 69 816 900 км в афелії (найдалі). Обіг Меркурія навколо своєї осі займає 58,646 земних діб, це означає, що день на Меркурії проходить приблизно за 58 земних днів від світанку до заходу сонця.

Однак, всього 87,969 земних днів потрібно Меркурію, щоб облетіти Сонце один раз (інакше кажучи, орбітальний період). Це означає, що рік на Меркурії еквівалентний приблизно 88 земним суткам, що у свою чергу означає, що один рік на Меркурії триває 1,5 меркуріанські дні. Понад те, північні полярні області Меркурія постійно перебувають у тіні.

Це відбувається через його нахилу осі - 0,034 ° (для порівняння у Землі 23,4 °), це означає, що на Меркурії немає екстремальних сезонних змін, коли дні і ночі можуть тривати місяцями, залежно від сезону. На полюсах Меркурія завжди темно.

День на Венері:

Також відома як «близнюк Землі», Венера – друга найближча планета до нашого Сонця – в межах від 107 477 000 км у перигелії до 108 939 000 км в афелії. На жаль, Венера і найповільніша планета, цей факт очевидний, якщо поглянути на її полюси. Зважаючи на те, що планети в Сонячній системі зазнала ущільнення на полюсах через швидкість обертання, Венера не пережила його.

Венера обертається зі швидкістю всього 6,5 км/год (порівняно з раціональною швидкістю Землі 1670 км/год), що призводить до сидеричному періоду обертання 243,025 дня. Технічно це мінус 243,025 дня, тому що обертання Венери ретроградне (тобто обертання на протилежний бік її орбітального шляху навколо Сонця).

Проте Венера таки звертається навколо своєї осі за 243 земні дні, тобто між її сходом і заходом сонця проходить дуже багато днів. Це може здаватися дивним, поки Ви не знаєте, що один Венеріанський рік триває 224 071 земної доби. Так, Венері необхідно 224 дні щоб завершити орбітальний період, але понад 243 дні, щоб пройти від світанку до заходу сонця.

Таким чином, один день Венери трохи більше ніж Венеріанський рік! Добре, що Венера має інші подібності до Землі, але це явно не добовий цикл!

День на Землі:

Коли ми думаємо про день на землі, ми схили думати, що це просто 24 години. Правду кажучи, сидеричний період обертання Землі 23 години 56 хвилин і 4,1 секунди. Так один день на Землі еквівалентний 0,997 земної доби. Дивно, але знову ж таки люди воліють простоту, коли справа доходить до управління часом, тому ми округляємо.

У той же час існують відмінності в довжині одного дня на планеті залежно від сезону. Зважаючи на нахил земної осі, кількість сонячного світла в деяких півкулях змінюватиметься. Найбільш яскраві випадки трапляються на полюсах, де день і ніч можуть тривати протягом кількох днів і навіть місяців, залежно від сезону.

На Північному та Південному полюсах у зимовий період одна ніч може тривати до шести місяців, відома як «полярна ніч». Влітку на полюсах розпочнеться так званий «полярний день», де сонце не заходить 24 години. Це насправді не так просто, як хотілося б уявити.

День на Марсі:

Багато в чому Марс теж можна назвати «близнюком Землі». Додамо до полярної крижаної шапки сезонні коливання та воду (хоча і в замороженому вигляді), і день на Марсі досить близький до земного. Один оберт навколо своєї осі Марс робить за 24 години
37 хвилин та 22 секунди. Це означає, що один день на Марсі еквівалентний 1,025957 земним дням.

Сезонні цикли на Марсі, схожі на наші земні, більше ніж на будь-якій іншій планеті, через його нахил осі 25,19 °. У результаті марсіанські дні зазнають подібних змін із Сонцем, яке рано сходить і пізно сідає влітку, а взимку навпаки.

Однак сезонні зміни тривають на Марсі вдвічі довше, тому що Червона планета знаходиться на більшій відстані від Сонця. Це призводить до того, що Марсіанський рік триває вдвічі довше за земний – 686,971 земних днів або 668,5991 марсіанських днів або Сола.

День на Юпітері:

Зважаючи на те, що це найбільша планета в Сонячній системі, можна було б очікувати, що день на Юпітері триватиме довго. Але, як виявляється, офіційно день на Юпітері триває лише 9 годин 55 хвилин і 30 секунд, що становить менше третини тривалості земного дня. Це з тим, що газовий гігант має дуже велику швидкість обертання приблизно 45300 км/год. Така висока швидкість обертання також є однією з причин, через яку на планеті такі сильні шторми.

Зверніть увагу на використання слова офіційно. Так як Юпітер не тверде тіло, його верхня атмосфера рухається зі швидкістю, відмінною від швидкості на його екваторі. В основному, обертання полярної атмосфери Юпітера на 5 хвилин швидше, ніж у екваторіальної атмосфери. Через це астрономи використовують три системи відліку.

Система I застосовується у широтах з 10°N до 10°S, де його період обертання становить 9 годин 50 хвилин та 30 секунд. Система II застосовується на всіх широтах на північ і на південь від них, там період обертання дорівнює 9 годин 55 хвилин і 406 секунд. Система III відповідає обертанню магнітосфери планети, і цей період використовується IAU та IAG, щоб визначити офіційне обертання Юпітера (тобто 9 годин 44 хвилини та 30 секунд)

Так що, якщо Ви теоретично могли б стояти на хмарах газового гіганта, ви спостерігали б схід Сонця менше ніж раз на 10 годин у будь-якій широті Юпітера. А за один рік на Юпітері Сонце сягає приблизно 10 476 разів.

День на Сатурні:

Ситуація Сатурна дуже подібна до Юпітера. Незважаючи на його великий розмір, планета має ймовірну швидкість обертання 35 500 км/год. Одне сидеричне обертання Сатурна займає приблизно 10 годин 33 хвилини, роблячи один день на Сатурні менше половини земного дня.

Орбітальний період обертання Сатурна еквівалентний 10 759,22 земної доби (або 29,45 земним рокам), рік триває приблизно 24 491 сатуріанських днів. Проте, як і в Юпітера, атмосфера Сатурна обертається з різною швидкістю залежно від широти, що потребує використання астрономами трьох різних систем відліку.

Система I охоплює екваторіальні зони Південного екваторіального полюса та Північного екваторіального поясу та має період 10 годин 14 хвилин. Система II охоплює й інші широти Сатурна, крім північного і південного полюсів, період обертання 10 годин 38 хвилин і 25,4 секунди. Система III використовує радіовипромінювання, щоб виміряти внутрішню швидкість обертання Сатурна, яка призвела до періоду обертання 10:39 22,4 секунди.

Використовуючи ці різні системи, вчені отримали різні дані із Сатурна за ці роки. Наприклад, дані, отримані протягом 1980-х місіями Voyager 1 та 2, вказали, що день на Сатурні становить 10 годин 45 хвилин та 45 секунд (± 36 секунд).

У 2007 році це було переглянуто дослідниками на кафедрі Землі, планетарних і космічних наук UCLA, що призвело до поточної оцінки 10 годин і 33 хвилини. Багато в чому, як і з Юпітером, проблема точних вимірів пов'язана з тим, що різні частини обертаються з різною швидкістю.

День на Урані:

Коли ми підійшли до Урану, питання про те, скільки триває день, стало складнішим. З одного боку, планета має зоряний період обертання 17 годин 14 хвилин та 24 секунди, що є еквівалентним 0,71833 земної доби. Таким чином можна сказати, що день на Урані триває майже стільки ж, скільки день на Землі. Це було б правильно, якби не надзвичайний нахил осі цього газокрижаного гіганта.

З нахилом осі 97,77 ° Уран, по суті, обертається навколо Сонця на боці. Це означає, що його північ чи південь звернені прямо до Сонця у час орбітального періоду. Коли на одному полюсі літо, там безперервно світитиме сонце протягом 42 років. Коли той самий полюс відвернуть від Сонця (тобто на Урані зима), там 42 роки буде темрява.

Отже, можна сказати, що один день на Урані від сходу до заходу сонця триває цілих 84 роки! Іншими словами, один день на Урані триває стільки ж, скільки один рік.

Крім того, як і з іншими гігантами газу/льоду, Уран обертається швидше у певних широтах. Отже, тоді як обертання планети на екваторі, приблизно 60° південної широти, становить 17 годин і 14,5 хвилин, видимі особливості атмосфери рухаються набагато швидше, роблячи повний оборот лише за 14 годин.

День на Нептуні:

Зрештою, у нас є Нептун. Тут також вимір одного дня дещо складніший. Наприклад, сидеричний період обертання Нептуна становить приблизно 16 годин 6 хвилин та 36 секунд (еквівалентно 0,6713 земним дням). Але через його газу/крижаного походження, полюси планети змінюють один одного швидше, ніж екватор.

Зважаючи на те, що швидкість обертання магнітного поля планети 16,1 годин, екваторіальна зона обертається приблизно 18 годин. Тим часом, полярні області обертаються протягом 12 годин. Це диференціальне обертання яскравіше, ніж у будь-якої іншої планети в Сонячній системі, що призводить до сильного зсуву вітру.

Крім того, нахил осі планети 28.32 ° призводить до сезонних коливань, схожих на Земні та Марсіанські. Довгий орбітальний період Нептуна означає, що сезон триває 40 земних років. Але оскільки його осьовий нахил можна порівняти із Земним, зміна тривалості його дня протягом його тривалого року негаразд екстремально.

Як Ви бачите з цього короткого викладу про різні планети в нашій Сонячній системі, тривалість дня повністю залежить від нашої системи відліку. На додаток до того, сезонний цикл, що варіюється, в залежності від розглянутої планети, і звідки на планеті проводяться вимірювання.

Меркурій - найближча до Сонця планета Сонячної системи, що обертається навколо Сонця за 88 земних діб. Тривалість однієї зоряної доби на Меркурії становить 58,65 земних, а сонячних - 176 земних. Планета названа на честь давньоримського бога торгівлі Меркурія, аналога грецького Гермеса та вавилонського Набу.

Меркурій належить до внутрішніх планет, оскільки його орбіта лежить усередині орбіти Землі. Після позбавлення Плутона у 2006 році статусу планети, Меркурію перейшло звання найменшої планети Сонячної системи. Видима зоряна величина Меркурія коливається від 1,9 до 5,5, але його нелегко помітити через невелику кутову відстань від Сонця (максимум 28,3°). Про планету поки що відомо порівняно небагато. Тільки в 2009 році вчені склали першу повну карту Меркурія, використовуючи знімки апаратів "Марінер-10" та "Месенджер". Наявність якихось природних супутників у планети не виявлено.

Меркурій – найменша планета земної групи. Його радіус складає всього 2439,7 ± 1,0 км, що менше за радіус супутника Юпітера Ганімеда і супутника Сатурна Титана. Маса планети дорівнює 3,3 1023 кг. Середня щільність Меркурія досить велика - 5,43 г/см, що лише трохи менше щільності Землі. Враховуючи, що Земля більше за розмірами, значення щільності Меркурія вказує на підвищений вміст його надрах металів. Прискорення вільного падіння Меркурії дорівнює 3,70 м/с. Друга космічна швидкість – 4,25 км/с. Незважаючи на менший радіус, Меркурій все ж таки перевершує за масою такі супутники планет-гігантів, як Ганімед і Титан.

Астрономічний символ Меркурія є стилізованим зображенням крилатого шолома бога Меркурія з його кадуцеєм.

Рух планети

Меркурій рухається навколо Сонця досить сильно витягнутою еліптичною орбітою (ексцентриситет 0,205) на середній відстані 57,91 млн км (0,387 а. е.). У перигелії Меркурій знаходиться в 45,9 млн км від Сонця (0,3 а. е.), в афелії - в 69,7 млн ​​км (0,46 а. е.) У перигелії Меркурій більш ніж у півтора рази ближче до Сонцю, ніж у афелії. Нахил орбіти до площини екліптики дорівнює 7 °. На один оборот орбітою Меркурій витрачає 87,97 земної доби. Середня швидкість руху планети орбітою 48 км/с. Відстань від Меркурія до Землі змінюється не більше від 82 до 217 млн ​​км.

Протягом довгого часу вважалося, що Меркурій постійно звернений до Сонця однією і тією ж стороною, і один оберт навколо осі займає в нього ті ж 87,97 доби. Спостереження деталей на поверхні Меркурія не суперечили цьому. Ця помилка була пов'язана з тим, що найбільш сприятливі умови для спостереження Меркурія повторюються через період приблизно рівний шестиразовому періоду обертання Меркурія (352 діб), тому в різний час спостерігався приблизно один і той же ділянку поверхні планети. Істина розкрилася лише в середині 1960-х років, коли було проведено радіолокацію Меркурія.

Виявилося, що меркуріанська зоряна доба дорівнює 58,65 земної доби, тобто 2/3 меркуріанського року. Така сумірність періодів обертання навколо осі та обігу Меркурія навколо Сонця є унікальним явищем для Сонячної системи. Воно, імовірно, пояснюється тим, що припливна дія Сонця відбирала момент кількості руху і гальмувала обертання, яке було спочатку швидшим, допоки обидва періоди не виявилися пов'язаними цілечисленним ставленням. В результаті за один меркуріанський рік Меркурій встигає повернутися навколо своєї осі на півтора оберти. Тобто якщо в момент проходження Меркурієм перигелія певна точка його поверхні звернена точно до Сонця, то при наступному проходженні перигелія до Сонця буде звернена в точності протилежна точка поверхні, а ще через один Меркуріанський рік Сонце знову повернеться в зеніт над першою точкою. В результаті сонячна доба на Меркурії триває два меркуріанські роки або три меркуріанські зоряні доби.

В результаті такого руху планети на ній можна виділити «гарячі довготи» – два протилежні меридіани, які поперемінно звернені до Сонця під час проходження Меркурієм перигелію, і на яких через це буває особливо гаряче навіть за меркуріанськими мірками.

На Меркурії немає таких часів року, як Землі. Це відбувається тому, що вісь обертання планети перебуває під прямим кутом до площині орбіти. Як наслідок, поряд із полюсами є області, до яких сонячні промені не доходять ніколи. Обстеження, проведене радіотелескопом «Аресібо», дозволяє припустити, що в цій студеній та темній зоні є льодовики. Льодовиковий шар може досягати 2 м і покритий шаром пилу.

Комбінація рухів планети породжує ще одне унікальне явище. Швидкість обертання планети навколо осі – величина практично постійна, тоді як швидкість орбітального руху постійно змінюється. На ділянці орбіти поблизу перигелію протягом приблизно 8 діб кутова швидкість орбітального руху перевищує кутову швидкість обертального руху. В результаті Сонце на небі Меркурія зупиняється і починає рухатись у зворотному напрямку - із заходу на схід. Цей ефект іноді називають ефектом Ісуса Навина, на ім'я головного героя Книги Ісуса Навина з Біблії, який зупинив рух Сонця (Нав.10:12-13). Для спостерігача на довготах, віддалених на 90° від «гарячих довгот», Сонце у своїй сходить (чи заходить) двічі.

Цікаво також, що хоча найближчими за розташуванням орбіт до Землі є Марс і Венера, Меркурій найчастіше є найближчою до Землі планетою (оскільки інші віддаляються більшою мірою, не будучи настільки «прив'язаними» до Сонця).

Аномальна прецесія орбіти

Меркурій знаходиться близько до Сонця, тому ефекти загальної теорії відносності проявляються в його русі найбільшою мірою серед усіх планет Сонячної системи. Вже в 1859 році французький математик і астроном Урбен Левер'є повідомив, що існує повільна прецесія орбіти Меркурія, яка не може бути повністю пояснена на основі розрахунку впливу відомих планет згідно з ньютонівською механікою. Прецесія перигелія Меркурія становить 5600 кутових секунд за століття. Розрахунок впливу всіх інших небесних тіл на Меркурій згідно з ньютонівською механікою дає прецесію 5557 кутових секунд за століття. Намагаючись пояснити ефект, що спостерігається, він припустив, що існує ще одна планета (або, можливо, пояс невеликих астероїдів), орбіта якої розташована ближче до Сонця, ніж у Меркурія, і яка вражає вплив (інші пояснення розглядали неврахований полярний стиск Сонця). Завдяки раніше досягнутим успіхам у пошуках Нептуна з урахуванням його впливу на орбіту Урана, ця гіпотеза стала популярною, і шукана гіпотетична планета навіть отримала назву - Вулкан. Однак ця планета так і не була виявлена.

Оскільки жодне з цих пояснень не витримало перевірки спостереженнями, деякі фізики почали висувати радикальніші гіпотези, що необхідно змінювати сам закон тяжіння, наприклад, змінювати в ньому показник ступеня або додавати в потенціал члени, які залежать від швидкості тіл. Однак більшість таких спроб виявилися суперечливими. На початку XX століття загальна теорія відносності дала пояснення прецесії, що спостерігається. Ефект дуже малий: релятивістська «добавка» складає всього 42,98 кутової секунди за століття, що становить 1/130 (0,77 %) від загальної швидкості прецесії, так що потрібно щонайменше 12 млн обертів Меркурія навколо Сонця, щоб перигелій повернувся у становище, передбачене класичною теорією. Подібне, але менше зсув існує і для інших планет - 8,62 кутової секунди за століття для Венери, 3,84 для Землі, 1,35 для Марса, а також астероїдів - 10,05 для Ікара.

Гіпотези освіти Меркурія

З ХІХ століття існує наукова гіпотеза, що Меркурій у минулому був супутником планети Венери, який згодом був нею «втрачений». У 1976 році Томом ван Фландерном (англ.) рос. і К. Р. Харрінгтоном, на підставі математичних розрахунків, було показано, що ця гіпотеза добре пояснює великі відхилення (ексцентриситет) орбіти Меркурія, його резонансний характер звернення навколо Сонця і втрату обертального моменту як у Меркурія, так і у Венери (в останній також - Придбання обертання, зворотного основному в Сонячній системі).

В даний час ця гіпотеза не підтверджується наглядовими даними та відомостями з автоматичних станцій планети. Наявність масивного залізного ядра з великою кількістю сірки, процентний вміст яких більший, ніж у складі будь-якої іншої планети Сонячної системи, особливості геологічної та фізико-хімічної будови поверхні Меркурія говорять про те, що планета була сформована в сонячній туманності незалежно від інших планет, тобто Меркурій завжди був самостійною планетою.

Зараз існують кілька версій для пояснення походження величезного ядра, найпоширеніша з яких говорить про те, що у Меркурія спочатку відношення маси металів до маси силікатів було подібним до найпоширеніших метеоритів - хондритів, склад яких загалом типовий для твердих тіл Сонячної системи та внутрішніх планет, а маса планети в давні часи була приблизно в 2.25 разів більша за її справжню масу. В історії ранньої Сонячної системи Меркурій, можливо, зазнав зіткнення з планетезімаллю приблизно 1/6 його маси на швидкості ~20 км/с. Більшість кори і верхнього шару мантії знесло в космічний простір, які роздробившись у гарячий пил розсіялися в міжпланетному просторі. А ядро ​​планети, що складається з важчих елементів, збереглося.

За іншою гіпотезою, Меркурій сформувався у вже вкрай збідненій легкими елементами внутрішньої частини протопланетного диска, які були виметені Сонцем у зовнішні області Сонячної системи.

Поверхня

За своїми фізичними характеристиками Меркурій нагадує Місяць. Планета не має природних супутників, але є дуже розріджена атмосфера. Планета володіє великим залізним ядром, що є джерелом магнітного поля за своєю сукупністю 0,01 від земного. Ядро Меркурія складає 83% всього обсягу планети. Температура поверхні Меркурія коливається від 90 до 700 До (від +80 до +430 °C). Сонячна сторона нагрівається набагато більше, ніж полярні області та зворотний бік планети.

Поверхня Меркурія також багато в чому нагадує місячну – вона сильно кратерована. Щільність кратерів різна різних ділянках. Передбачається, що густіше усеяні кратерами ділянки є більш давніми, а менш густо усеяні - молодішими, що утворилися при затопленні лавою старої поверхні. У той же час великі кратери зустрічаються на Меркурії рідше, ніж на Місяці. Найбільший кратер на Меркурії названий на честь великого голландського художника Рембрандта, його діаметр становить 716 км. Однак схожість неповна - на Меркурії видно освіти, які на Місяці не трапляються. Важливою відмінністю гористих ландшафтів Меркурія та Місяця є присутність на Меркурії численних зубчастих укосів, що сягають сотень кілометрів, - ескарпів. Вивчення їхньої структури показало, що вони утворилися при стисканні, що супроводжувало остигання планети, в результаті якого площа поверхні Меркурія зменшилася на 1%. Наявність на поверхні Меркурія великих кратерів, що добре збереглися, говорить про те, що протягом останніх 3-4 млрд років там не відбувався в широких масштабах рух ділянок кори, а також була відсутня ерозія поверхні, останнє майже повністю виключає можливість існування в історії Меркурія скільки-небудь істотної атмосфери.

У ході досліджень, проведених зондом «Месенджер», було сфотографовано понад 80% поверхні Меркурія та виявлено, що вона однорідна. Цим Меркурій не схожий на Місяць або Марс, у яких одна півкуля різко відрізняється від іншої.

Перші дані дослідження елементного складу поверхні за допомогою рентгенофлуоресцентного спектрометра апарату «Месенджер» показали, що вона бідна на алюміній і кальцій порівняно з плагіоклазовим польовим шпатом, характерним для материкових областей Місяця. У той же час поверхня Меркурія порівняно бідна на титан і залізо і багата магнієм, займаючи проміжне положення між типовими базальтами і ультраосновними гірськими породами типу земних коматіїтів. Виявлено також порівняльний достаток сірки, що передбачає відновлювальні умови формування планети.

Кратери

Кратери на Меркурії варіюються за розміром у межах від маленьких западин, що мають форму чаші, до багатокільцевих ударних кратерів, що мають у поперечнику сотні кілометрів. Вони перебувають у різній стадії руйнації. Є відносно добре збережені кратери з довгими променями навколо них, які утворилися в результаті викиду речовини в момент удару. Є також сильно зруйновані залишки кратерів. Меркуріанські кратери відрізняються від місячних тим, що область їхнього покриву від викиду речовини при ударі менше через більшу силу тяжіння на Меркурії.

Одна з найпомітніших деталей поверхні Меркурія – рівнина Жари (лат. Caloris Planitia). Ця деталь рельєфу одержала таку назву тому, що розташована поблизу однієї з гарячих довгот. Її діаметр становить близько 1550 км.

Ймовірно, тіло, при ударі якого утворився кратер, мало діаметр не менше 100 км. Удар був настільки сильним, що сейсмічні хвилі, пройшовши всю планету і сфокусувавшись у протилежній точці поверхні, призвели до утворення тут своєрідного пересіченого хаотичного ландшафту. Також про силу удару свідчить той факт, що він спричинив викид лави, яка утворила високі концентричні кола на відстані 2 км навколо кратера.

Крапка з найвищим альбедо на поверхні Меркурія – це кратер Койпер діаметром 60 км. Ймовірно, це один із найбільш «молодих» великих кратерів на Меркурії.

До недавнього часу передбачалося, що в надрах Меркурія знаходиться металеве ядро ​​радіусом 1800-1900 км, що містить 60% маси планети, так як КА "Марінер-10" виявив слабке магнітне поле, і вважалося, що планета з таким малим розміром не може мати рідкого ядра. Але в 2007 році група Жана-Люка Марго підбила підсумки п'ятирічних радарних спостережень за Меркурієм, в ході яких було помічено варіації обертання планети, надто великі для моделі з твердим ядром. Тому на сьогоднішній день можна з високою впевненістю говорити, що ядро ​​планети саме рідке.

Відсотковий вміст заліза в ядрі Меркурія вищий, ніж у будь-якої іншої планети Сонячної системи. Було запропоновано кілька теорій пояснення цього факту. Згідно з найбільш широко підтримуваною у науковому співтоваристві теорії, Меркурій спочатку мав таке ж співвідношення металу та силікатів, як у звичайному метеориті, маючи масу в 2,25 рази більше, ніж зараз. Однак на початку історії Сонячної системи Меркурій вдарилося планетоподібне тіло, що має в 6 разів меншу масу і кілька сотень кілометрів у поперечнику. В результаті удару від планети відокремилася більша частина початкової кори та мантії, через що відносна частка ядра у складі планети збільшилася. Такий процес, відомий як теорія гігантського зіткнення, було запропоновано і пояснення формування Місяця. Однак перші дані дослідження елементного складу поверхні Меркурія за допомогою гамма-спектрометра АМС «Месенджер» не підтверджують цю теорію: достаток радіоактивного ізотопу калій-40 помірно летючого хімічного елемента калію в порівнянні з радіоактивними ізотопами торій-232 та уран-238 більш туго торію не стикується з високими температурами, неминучими при зіткненні. Тому передбачається, що елементний склад Меркурія відповідає первинному елементному складу матеріалу, з якого він сформувався, близькому до енстатитових хондритів і безводних кометних частинок, хоча вміст заліза в досліджених до теперішнього часу енстатитових хондритах недостатньо для пояснення високої середньої щільності Меркурія.

Ядро оточене силікатною мантією завтовшки 500-600 км. За даними від «Маринера-10» та спостережень із Землі товщина кори планети становить від 100 до 300 км.

Геологічна історія

Як і в Землі, Місяця та Марса, геологічна історія Меркурія поділена на ери. Вони мають такі назви (від більш ранньої до пізнішої): дотолстовська, толстовська, калорська, пізня калорська, мансурська та койперська. Цей поділ періодизує відносний геологічний вік планети. Абсолютний вік, що вимірюється у роках, точно не встановлений.

Після формування Меркурія 4,6 млрд років тому відбувалося інтенсивне бомбардування планети астероїдами та кометами. Останнє сильне бомбардування планети відбулося 3,8 млрд років тому. Частина регіонів, наприклад, Рівнина Жари, формувалася також рахунок їх заповнення лавою. Це призвело до утворення гладких площин усередині кратерів, на зразок місячних.

Потім, у міру того, як планета остигала і стискалася, стали утворюватися хребти та розлами. Їх можна спостерігати на поверхні більших деталей рельєфу планети, таких як кратери, рівнини, що вказує на пізніший час їх утворення. Період вулканізму на Меркурії закінчився, коли мантія стиснулася достатньо для запобігання виходу лави на поверхню планети. Це, мабуть, сталося у перші 700-800 млн років її історії. Усі наступні зміни рельєфу обумовлені ударами об поверхню планети зовнішніх тіл.

Магнітне поле

Меркурій має магнітне поле, напруженість якого у 100 разів менше земного. Магнітне поле Меркурія має дипольну структуру і симетрично, а його вісь всього на 10 градусів відхиляється від осі обертання планети, що накладає суттєве обмеження на коло теорій, що пояснюють його походження. Магнітне поле Меркурія, можливо, утворюється внаслідок ефекту динамо, тобто як і, як і Землі. Цей ефект є наслідком циркуляції рідкого ядра планети. Через виражений ексцентриситет планети виникає надзвичайно сильний припливний ефект. Він підтримує ядро ​​в рідкому стані, що необхідно для прояву динамо ефекту.

Магнітне поле Меркурія досить сильне, щоб змінювати напрямок руху сонячного вітру навколо планети, створюючи магнітосферу. Магнітосфера планети, хоч і настільки мала, що може поміститися всередині Землі, досить потужна, щоб упіймати плазму сонячного вітру. Результати спостережень, отримані Марінером-10, виявили низькоенергетичну плазму в магнітосфері на нічній стороні планети. У хвості магнітосфери було виявлено вибухи активних частинок, що вказує на динамічні якості магнітосфери планети.

Під час другого прольоту планети 6 жовтня 2008 року Месенджер виявив, що магнітне поле Меркурія може мати значну кількість вікон. Космічний апарат зіткнувся з явищем магнітних вихорів - сплетених вузлів магнітного поля, що з'єднують корабель із магнітним полем планети. Вихор досягав 800 км у поперечнику, що становить третину радіусу планети. Ця вихрова форма магнітного поля створюється сонячним вітром. Так як сонячний вітер обтікає магнітне поле планети, воно зв'язується і проноситься з ним, завиваючись у вихроподібні структури. Ці вихори магнітного потоку формують вікна у планетарному магнітному щиті, через які сонячний вітер проникає та досягає поверхні Меркурія. Процес зв'язку планетного та міжпланетного магнітних полів, названий магнітним переєднанням, - звичайне явище у космосі. Воно виникає і в Землі, коли вона генерує магнітні вихори. Однак, за спостереженнями "Месенджера", частота переєднання магнітного поля Меркурія в 10 разів вище.

Умови на Меркурії

Близькість до Сонця і досить повільне обертання планети, а також вкрай слабка атмосфера призводять до того, що на Меркурії спостерігаються різкі перепади температур у Сонячній системі. Цьому сприяє також пухка поверхня Меркурія, яка погано проводить тепло (а при відсутній або вкрай слабкій атмосфері тепло може передаватися вглиб тільки за рахунок теплопровідності). Поверхня планети швидко нагрівається і остигає, але вже на глибині в 1 м добові коливання перестають відчуватися, а температура стає стабільною приблизно +75 °C.

Середня температура його денної поверхні дорівнює 623 К (349,9 ° C), нічний - всього 103 К (170,2 ° C). Мінімальна температура на Меркурії дорівнює 90 К (183,2 ° C), а максимум, що досягається опівдні на гарячих довготах при знаходженні планети поблизу перигелія, - 700 К (426,9 ° C).

Незважаючи на такі умови, останнім часом з'явилися припущення, що на поверхні Меркурія може існувати лід. Радарні дослідження приполярних областей планети показали наявність там ділянок деполяризації від 50 до 150 км, найбільш вірогідним кандидатом речовини, що відбиває радіохвилі, може бути звичайний водяний лід. Поступаючи на поверхню Меркурія при ударах про неї комет, вода випаровується і подорожує планетою, доки не замерзне в полярних областях на дні глибоких кратерів, куди ніколи не заглядає Сонце, і де лід може зберігатися практично необмежено довго.

При прольоті космічного апарату «Марінер-10» повз Меркурія було встановлено наявність у планети гранично розрідженої атмосфери, тиск якої в 5 · 1011 разів менший за тиск земної атмосфери. У разі атоми частіше зіштовхуються з поверхнею планети, ніж друг з одним. Атмосферу становлять атоми, захоплені із сонячного вітру чи вибиті сонячним вітром із поверхні, - гелій, натрій, кисень, калій, аргон, водень. Середній час життя окремого атома в атмосфері – близько 200 діб.

Водень і гелій, ймовірно, надходять на планету із сонячним вітром, дифузуючи в її магнітосферу, а потім йдуть назад у космос. Радіоактивний розпад елементів у корі Меркурія є іншим джерелом гелію, натрію та калію. Є водяні пари, що виділяються в результаті низки процесів, таких як удари комет про поверхню планети, утворення води з водню сонячного вітру і кисню каміння, сублімація з льоду, що знаходиться в постійно затінених полярних кратерах. Знаходження значної кількості споріднених воді іонів, таких як O+, OH+ H2O+, стало несподіванкою.

Так як значне число цих іонів було знайдено в навколишньому космосі Меркурій, вчені припустили, що вони утворилися з молекул води, зруйнованих на поверхні або в екзосфері планети сонячним вітром.

5 лютого 2008 року групою астрономів з університету Бостона під керівництвом Джеффрі Бомгарднера було оголошено про відкриття кометоподібного хвоста у планети Меркурій завдовжки більше 2,5 млн км. Виявили його при спостереженнях із наземних обсерваторій у лінії натрію. До цього відомо про хвості довжиною трохи більше 40 000 км. Перше зображення цією групою було отримано в червні 2006 року на 3,7-метровому телескопі Військово-повітряних сил США на горі Халеакала (Гавайї), а потім використали ще три менші інструменти: один на Халеакала та два на обсерваторії Макдональд (штат Техас). Телескоп із 4-дюймовою апертурою (100 мм) використовувався для створення зображення з великим полем зору. Зображення довгого хвоста Меркурія було отримано у травні 2007 року Джоді Вілсоном (старший науковий співробітник) та Карлом Шмідтом (аспірант). Видима довжина хвоста для спостерігача із Землі становить близько 3°.

Нові дані про хвост Меркурія з'явилися після другого та третього прольоту АМС "Месенджер" на початку листопада 2009 року. На основі цих даних співробітники НАСА змогли запропонувати модель цього явища.

Особливості спостереження із Землі

Видима зоряна величина Меркурія коливається від -1,9 до 5,5, але його нелегко помітити через невелику кутову відстань від Сонця (максимум 28,3°). У високих широтах планету ніколи не можна побачити на темному нічному небі: Меркурій видно протягом дуже невеликого проміжку часу після настання сутінків. Оптимальним часом для спостережень планети є ранкові або вечірні сутінки в періоди його елонгацій (періодів максимального видалення Меркурія від Сонця на небі, що настають кілька разів на рік).

Найбільш сприятливі умови для спостереження Меркурія - у низьких широтах та поблизу екватора: це пов'язано з тим, що тривалість сутінків там найменша. У середніх широтах знайти Меркурій набагато важче і можливо тільки в період найкращих елонгацій, а у високих широтах неможливо взагалі. Найбільш сприятливі умови для спостереження Меркурія в середніх широтах обох півкуль складаються близько рівнодення (тривалість сутінків при цьому мінімальна).

Найбільш раннє відоме спостереження Меркурія було зафіксовано у таблицях "Муль апін" (збірка вавилонських астрологічних таблиць). Це спостереження, найімовірніше, було виконано ассирійськими астрономами приблизно XIV столітті до зв. е. Шумерська назва, що використовується для позначення Меркурія в таблицях "Муль апін", може бути транскрибована у вигляді UDU.IDIM.GUU4.UD ("Плигаюча планета"). Спочатку планету асоціювали з богом Нінуртою, а в пізніших записах її називають «Набу» на честь бога мудрості та писцового мистецтва.

У Стародавній Греції за часів Гесіода планету знали під іменами («Стілбон») та («Гермаон»). Назва "Гермаон" є формою імені бога Гермеса. Пізніше греки почали називати планету "Аполлон".

Існує гіпотеза, що назва Аполлон відповідала видимості на ранковому небі, а Гермес (Гермаон) на вечірньому. Римляни назвали планету на честь швидконогого бога торгівлі Меркурія, який еквівалентний грецькому богу Гермесу, через те, що він переміщається небом швидше за інші планети. Римський астроном Клавдій Птолемей, який жив у Єгипті, написав про можливість переміщення планети через диск Сонця у своїй роботі «Гіпотези про планети». Він припустив, що таке проходження ніколи не спостерігалося тому, що така планета, як Меркурій, надто мала для спостереження або тому, що момент проходження настає нечасто.

У Стародавньому Китаї Меркурій називався Чень-син, «Ранкова зірка». Він асоціювався із напрямком на північ, чорним кольором та елементом води в У-син. За даними Ханьшу, синодичний період Меркурія китайськими вченими визнавався рівним 115,91 днів, а за даними Хоу Ханьшу - 115,88 днів. У сучасній китайській, корейській, японській та в'єтнамській культурах планета стала називатися «Водяна зірка».

Індійська міфологія використовувала Меркурія ім'я Будха. Цей бог, син Соми, був головним середам. У німецькому язичництві Бог Один також асоціювався з планетою Меркурій і з середовищем. Індіанці майя представляли Меркурій як сову (або, можливо, як чотири сови, причому дві відповідали ранковій появі Меркурія, а дві - вечірній), яка була посланцем потойбічного світу. На івриті Меркурія було названо «Коха в Хама».
Меркурій на зоряному небі (вгорі, над Місяцем та Венерою)

В індійському астрономічному трактаті «Сурья-сіддханта», датованому V століттям, радіус Меркурія оцінили в 2420 км. Помилка в порівнянні з дійсним радіусом (2439,7 км) становить менше 1%. Однак ця оцінка базувалася на неточному припущенні про кутовий діаметр планети, який був прийнятий за 3 кутові хвилини.

У середньовічній арабській астрономії астроном з Андалусії Аз-Заркалі описав деферент геоцентричної орбіти Меркурія як овал на кшталт яйця чи кедрового горіха. Тим не менш, цей здогад не вплинув на його астрономічну теорію та його астрономічні обчислення. У XII столітті Ібн Баджа спостерігав дві планети як плям на поверхні Сонця. Пізніше астрономом марагинської обсерваторії Аш-Шіразі було висловлено припущення, що його попередником спостерігалося проходження Меркурія та (або) Венери. В Індії астроном кералійської школи Нілаканса Сомаяджі (англ.) рос. у XV столітті розробив частково геліоцентричну планетарну модель, у якій Меркурій обертався навколо Сонця, яке, своєю чергою, оберталося навколо Землі. Ця система була схожа на систему Тихо Браге, розроблену у XVI столітті.

Середньовічні спостереження Меркурія в північних частинах Європи вагалися тим, що планета завжди спостерігається в зорі - ранкової або вечірньої - на тлі сутінкового неба і досить низько над обрієм (особливо в північних широтах). Період його найкращої видимості (елонгація) настає кілька разів на рік (триває близько 10 днів). Навіть у ці періоди побачити Меркурій неозброєним оком непросто (щодо неяскравої зірочки на досить світлому тлі неба). Існує історія про те, що Микола Коперник, який спостерігав астрономічні об'єкти в умовах північних широт та туманного клімату Прибалтики, шкодував, що за життя так і не побачив Меркурій. Ця легенда склалася виходячи з того, що в роботі Коперника "Про обертання небесних сфер" не наводиться жодного прикладу спостережень Меркурія, проте він описав планету, використовуючи результати спостережень інших астрономів. Як він сам сказав, Меркурій все-таки можна «зловити» з північних широт, виявивши терпіння та хитрість. Отже, Коперник цілком міг спостерігати Меркурій і його, але опис планети робив за чужими результатами досліджень.

Спостереження за допомогою телескопів

Перше телескопічне спостереження Меркурія було зроблено Галілео на початку XVII століття. Хоча він спостерігав фази Венери, його телескоп був досить потужним, щоб спостерігати фази Меркурія. У 1631 році П'єр Гассенді зробив перше телескопічне спостереження проходження планети по диску Сонця. Момент проходження було обчислено до цього Йоганном Кеплером. У 1639 році Джованні Зупі за допомогою телескопа відкрив, що орбітальні фази Меркурія подібні до фаз Місяця і Венери. Спостереження остаточно продемонстрували, що Меркурій звертається довкола Сонця.

Дуже рідкісною астрономічною подією є перекриття однією планетою диска іншою, що спостерігається із Землі. Венера перекриває Меркурій раз на кілька століть, і ця подія спостерігалася лише один раз в історії – 28 травня 1737 року Джоном Бевісом у Королівській Грінвічській обсерваторії. Наступне перекриття Венерою Меркурія відбудеться 3 грудня 2133 року.

Труднощі, що супроводжують спостереження Меркурія, призвели до того, що він довгий час був вивчений менш ніж інші планети. У 1800 році Йоганн Шрьотер, який спостерігав деталі поверхні Меркурія, оголосив про те, що спостерігав на ній гори заввишки 20 км. Фрідріх Бессель, використовуючи замальовки Шрьотера, помилково визначив період обертання навколо осі в 24 години і нахил осі в 70°. У 1880-х роках Джованні Скіапареллі картографував планету точніше і припустив, що період обертання становить 88 днів і збігається з сидеричним періодом звернення навколо Сонця через припливні сили. Робота з картографування Меркурія була продовжена Еженом Антоніаді, який у 1934 році випустив книгу, де були представлені старі карти та його власні спостереження. Багато деталей поверхні Меркурія отримали свою назву згідно з картами Антоніаді.

Італійський астроном Джузеппе Коломбо (англ.) рос. зауважив, що період обертання становить 2/3 від сидеричного періоду звернення Меркурія, і припустив, що ці періоди потрапляють до резонансу 3:2. Дані з «Маринера-10» згодом підтвердили цю думку. Це не означає, що карти Скіапареллі та Антоніаді невірні. Просто астрономи бачили одні й самі деталі планети кожен другий оборот її навколо Сонця, заносили їх у карти і ігнорували спостереження тоді, коли Меркурій був звернений до Сонця іншою стороною, оскільки через геометрії орбіти в цей час умови для спостереження були поганими.

Близькість Сонця створює деякі проблеми для телескопічного вивчення Меркурія. Так, наприклад, телескоп «Хаббл» ніколи не використовувався і не використовуватиметься для спостереження цієї планети. Його пристрій не дозволяє проводити спостереження близьких до Сонця об'єктів - при спробі зробити апаратура отримає незворотні пошкодження.

Дослідження Меркурія сучасними методами

Меркурій – найменш вивчена планета земної групи. До телескопічних методів його вивчення у XX столітті додалися радіоастрономічні, радіолокаційні та дослідження за допомогою космічних апаратів. Радіоастрономічні виміри Меркурія були вперше проведені в 1961 Ховардом, Барреттом і Хеддоком за допомогою рефлектора з двома встановленими на ньому радіометрами. До 1966 року на основі накопичених даних отримані непогані оцінки температури поверхні Меркурія: 600 К у соняшниковій точці та 150 К на неосвітленому боці. Перші радіолокаційні спостереження були проведені в червні 1962 року групою В. А. Котельникова в ІРЕ, вони виявили схожість відбивних властивостей Меркурія та Місяця. У 1965 році такі спостереження на радіотелескопі в Аресібо дозволили отримати оцінку періоду обертання Меркурія: 59 днів.

Лише два космічні апарати були направлені на дослідження Меркурія. Першим був «Марінер-10», який у 1974-1975 роках тричі пролетів повз Меркурія; максимальне зближення становило 320 км. В результаті було отримано кілька тисяч знімків, що покривають приблизно 45% поверхні планети. Подальші дослідження із Землі показали можливість існування водяного льоду в полярних кратерах.

З усіх планет, видно неозброєним оком, тільки Меркурій ніколи не мав власного штучного супутника. Наразі НАСА здійснює другу місію до Меркурія під назвою «Месенджер». Апарат був запущений 3 серпня 2004 року, а в січні 2008 року вперше здійснив обліт Меркурія. Для виходу на орбіту навколо планети в 2011 році апарат здійснив ще два гравітаційні маневри поблизу Меркурія: у жовтні 2008 року та у вересні 2009 року. Месенджер також виконав один гравітаційний маневр у Землі в 2005 році і два маневри поблизу Венери: у жовтні 2006 і в червні 2007 року, в ході яких проводив перевірку обладнання.

Марінер-10 – перший космічний апарат, що досяг Меркурія.

Європейським космічним агентством (ESA) спільно з японським аерокосмічним дослідницьким агентством (JAXA) розробляється місія «Бепі Коломбо», що складається з двох космічних апаратів: Mercury Planetary Orbiter (MPO) та Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Європейський апарат MPO досліджуватиме поверхню Меркурія та його глибини, в той час як японський MMO спостерігатиме за магнітним полем та магнітосферою планети. Запуск BepiColombo планується на 2013 рік, а в 2019 він вийде на орбіту навколо Меркурія, де і розділиться на дві складові.

Розвиток електроніки та інформатики уможливило наземні спостереження Меркурія за допомогою приймачів випромінювання ПЗЗ та подальшу комп'ютерну обробку знімків. Одним із перших серій спостережень Меркурія з ПЗЗ-приймачами здійснив у 1995-2002 роках Йохан Варелл в обсерваторії на острові Ла Пальма на півметровому сонячному телескопі. Варелл вибирав найкращі зі знімків, не використовуючи комп'ютерну інформацію. Зведення почали застосовувати в Абастуманській астрофізичній обсерваторії до серій фотографій Меркурія, отриманих 3 листопада 2001, а також в обсерваторії Скінакас Іракліонського університету до серій від 1-2 травня 2002 року; для обробки результатів спостережень застосували метод кореляційного поєднання. Отримане дозволене зображення планети мало подібність до фотомозаїки «Маринера-10», обриси невеликих утворень розмірами 150-200 км повторювалися. Так було складено карту Меркурія для довгот 210-350°.

17 березня 2011 міжпланетний зонд «Месенджер» (англ. Messenger) вийшов на орбіту Меркурія. Передбачається, що за допомогою апаратури, встановленої на ньому, зонд зможе досліджувати ландшафт планети, її атмосферу та поверхню; також обладнання Месенджера дозволяє вести дослідження енергійних частинок і плазми. Термін роботи зонда визначається за один рік.

17 червня 2011 стало відомо, що, за даними перших досліджень, проведених КА «Месенджер», магнітне поле планети не симетричне щодо полюсів; таким чином, північного та південного полюса Меркурія досягає різної кількості частинок сонячного вітру. Також було проведено аналіз поширеності хімічних елементів планети.

Особливості номенклатури

Правила в назві геологічних об'єктів, що знаходяться на поверхні Меркурія, затверджені на XV Генеральній асамблеї Міжнародного астрономічного союзу в 1973 році:
Маленький кратер Хун Каль (вказаний стрілкою), що є точкою прив'язки системи довгот Меркурія. Фото АМС «Марінер-10»

За найбільшим об'єктом на поверхні Меркурія, діаметром близько 1300 км, закріпилася назва Рівнина Жари, оскільки вона розташована в області максимальних температур. Це багатокільцева структура ударного походження, залита застиглою лавою. Інша рівнина, що у області мінімальних температур, біля північного полюса, названа Рівниною Північної. Інші подібні формування отримали назву планети Меркурій чи аналога римського бога Меркурія у різних народів світу. Наприклад: Долина Суйсей (планета Меркурій по-японськи) і Долина (Планета Меркурій на хінді), Долина Собкоу (планета Меркурій у стародавніх єгиптян), Долина Один (скандинавський бог) і Долина Тир (давньовірменське божество).
Кратери Меркурія (за двома винятками) одержують назву на честь відомих людей у ​​гуманітарній сфері діяльності (архітектори, музиканти, письменники, поети, філософи, фотографи, художники). Наприклад: Барма, Бєлінський, Глінка, Гоголь, Державін, Лермонтов, Мусоргський, Пушкін, Рєпін, Рубльов, Стравінський, Суріков, Тургенєв, Феофан Грек, Фет, Чайковський, Чехов. Винятком є ​​два кратери: Койпер на ім'я одного з головних розробників проекту «Марінер-10» та Хун Каль, що означає число «20» мовою народу майя, який використовував двадцятеричну систему числення. Останній кратер знаходиться у екватора на меридіані 200 західної довготи і був обраний як зручний орієнтир для відліку в системі координат поверхні Меркурія. Спочатку кратерам більшого розміру надавали імена знаменитостей, які, на думку МАС, мали відповідно більше значення у світовій культурі. Чим більший кратер - тим сильніший вплив особистості на сучасний світ. У першу п'ятірку увійшли Бетховен (діаметром 643 км), Достоєвський (411 км), Толстой (390 км), Гете (383 км) та Шекспір ​​(370 км).
Ескарпи (уступи), гірські ланцюги і каньйони отримують назви кораблів дослідників, які у історію, оскільки бог Меркурій/Гермес вважався покровителем мандрівників. Наприклад: Бігль, Зоря, Санта-Марія, Фрам, Схід, Мирний). Винятком із правила є дві гряди, найменовані на честь астрономів Гряда Антоніаді та Гряда Скіапареллі.
Долини та інші деталі на поверхні Меркурія одержують назви на честь великих радіообсерваторій, як визнання значення методу радіолокації у дослідженні планети. Наприклад: Долина Хайстек (радіотелескоп США).
Згодом, у зв'язку з відкриттям у 2008 році автоматичною міжпланетною станцією «Месенджер» борозен на Меркурії, додалося правило іменування борозен, які одержують назви великих архітектурних споруд. Наприклад: Пантеон на Долині Жари.