Меркурий

Магнитное поле Меркурия:

BepiColombo

В октябре 2018 года к Меркурию запущена новая миссия,
названная в честь итальянского ученого Коломбо, который рассчитал путь зонда
«Маринер 10». Проект осуществляют Япония и Европейское агентство космических
исследований.

Чтобы приступить к выполнению программы, «BepiColombo»
понадобится 7 лет, чтобы добраться до места работы. Запланированная траектория
частично повторяет путь «Мессенджера». Он 9 раз пролетит мимо Меркурия, прежде
чем закрепится на орбите космического тела в 2025 году.

Казалось бы, до планеты можно добраться просто и быстро, но
орбитальная механика и гравитация усложняют работу.

Исследования Меркурия продолжаются

Какая погода на Меркурии

Нам удалось узнать много интересного о планетарных циклах в Солнечной системе. Даже условия Меркурия позволили создать собственную экзосферу и своеобразную смену времен года. Несмотря на экстремально жаркие температуры, ему удается сохранить ледяные запасы в кратерах. И на поверхности первой планеты от Солнца можно отметить некие погодные условия.

Из-за экстремальных температур и приближенности к Солнцу планета лишена традиционной атмосферы. Но обладает тонкий слоем экзосферы, наполненной водородом, кислородом, гелием, кальцием, натрием, водяным паром и калием. Это формирует давление в 10-14 бар.

Спектрометр на аппарате MESSENGER отметил, что мощный солнечный ветер бьет по планете и взрывает поверхностные частички в атмосферу

Полагают, что экзосфера появилась из захваченных Солнцем частичек, вулканических извержений и различных осколков, оставленных метеоритами. Но из-за отсутствия полноценной атмосферы, планета не способна сохранять нагрев, что приводит к резким температурным скачкам.

На перемену отметки температуры Меркурия влияет орбитальный эксцентриситет, выступающий наиболее экстремальным в Солнечной системе. Планета способна приблизиться к звезде на 46 миллионов км и отдалиться на 70 миллионов км. В итоге, прогревается до 427°C и остывает до -173°C.

На вращение оси уходит 58.646 дней, из-за чего на три осевых вращения выпадает два орбитальных.

Это приводит к тому, что Солнце тратит 176 дней на один полный проход в небе. Да один меркурианский день превышает год. К тому же, планета обладает наиболее низким осевым наклоном – 0.027°.

Низкий наклон оси приводит к тому, что полярные участки все время затенены. Даже при адском нагреве в глубинах кратеров сберегаются ледовые запасы и органические молекулы. Но подобное наблюдается исключительно в полюсах, куда солнечные лучи не способны проникнуть.

Полагают, что ледяные запасы на дне кратеров Меркурия способны достигать 1014-1015 кг. Возможно, сверху покрыты слоем реголита, который останавливает сублимацию. Пока никто точно не знает, откуда взялся лед. Но среди источников называют кометы или дегазацию воды.

Солнечная обсерватория сделала этот снимок в высоком разрешении, запечатлев транзит Меркурия перед Солнцем

Если мы говорим о погоде, то приходится учитывать конкретные моменты смены поворота планетарной стороны к звезде. На ночной половине царствует мороз, а на второй – пустыня и адская жара. В общем, один сезон охватывает 4 года. Присутствует также полуночное Солнце – 2 года и полярная ночь – 2 года.

К подобной ситуации приводит расстояние от Солнца к Меркурию, эксцентричный орбитальный путь и отсутствие атмосферы. Неудивительно, что там никто не живет.

Полезные статьи:

• Интересные факты о Меркурии;
• Ближайшая к Солнцу планета;
• К какому типу планет принадлежит Меркурий?
• Ближайшая планета к Меркурию
• Возраст Меркурия
• Жизнь на Меркурии
• Обнаружение планеты Меркурий
• Кто открыл Меркурий?
• Посещали ли люди Меркурий?
• Как Меркурий получил свое имя?
• Терраформирование Меркурия

Положение и движение Меркурия

• Как далеко Меркурий от Солнца?
• Орбита Меркурия;
• Сколько лететь до Меркурия;
• Вращение Меркурия;
• Ретроградный Меркурий;
• Как долго длится день на Меркурии?;
• Год на Меркурии;

Строение Меркурия

• Из чего сделан Меркурий
• Структура Меркурия
• Строение Меркурия;
• Поверхность Меркурия
• Состав Меркурия;
• Вода на Меркурии
• Есть ли у Меркурия Кольца?;
• Есть ли у Меркурия спутники?;
• Сравнение Меркурия и Земли

Поверхность Меркурия

• Температура на Меркурии;
• Атмосфера Меркурия;
• Погода на Меркурии;
• Цвет Меркурия;
• Геология Меркурия
• Лед на Меркурии

Атмосфера и температура Меркурия:

Общие сведения о Меркурии

Первое описание Меркурия в XIV в. до н.э. сделали астрономы из Ассирии, которые назвали его прыгающей планетой. За высокую скорость движения древние римляне дали ему имя быстроногого бога торговли и обогащения. Исследование планеты с помощью телескопа начал Галилео Галилей, современные же ученые изучают ее методами радиолокации и радиоастрономии. Копилка знаний о Меркурии была пополнена в 1974 г., когда космический аппарат «Маринер-10» трижды пролетел около небесного объекта.

Тем не менее Меркурий остается малоизученной планетой Солнечной системы. Его радиус составляет 2440 км, а плотность — немного ниже плотности Земли. Температура поверхности днем достигает +349,9°С, ночью она опускается до -170°С.

Однако сравнительно высокая дневная температура поверхности в совокупности с малым весом планеты и мощными солнечными ветрами не позволяют атмосфере удержаться вокруг небесного тела.

Примечательными особенностями Меркурия являются отсутствие спутника и наличие хвоста, который делает планету похожей на комету. Длина хвоста составляет более 2 млн км.

Снимки поверхности Меркурия, сделанные в 1974 г., позволяют составить представление о ее строении. Планетарный ландшафт здесь напоминает лунный. Для него характерно наличие гор, долин, равнин, старых и молодых кратеров. Наибольшая по размеру равнина Жара образовалась в кратере с высотой вала более 2 км. Длина равнины составляет 1530 км, ширина 1320 км.

По мнению ученых, формирование поверхности Меркурия происходило поэтапно. Через некоторое время после образования планета подвергалась астероидным атакам, в результате которых были образованы кратеры.

Затем на небесном теле началась вулканическая активность, которая привела к появлению на поверхности лавовых равнин. Застывшая лава образовала на Меркурии характерные наплывы, складки, напоминающие набегающие морские волны.

Атмосфера Меркурия. Credit: v-kosmose.com.

Но все-таки меркурианский пейзаж имеет характерные только для него черты и детали.

К ним относятся:

• грабены — длинные впадины с плоским дном;
• эскарпы — уступы, напоминающие впечатляющие по размерам лопасти.

Природные условия

Особенность Меркурия — большой перепад температур.

Отсутствие постоянной атмосферы, невысокая скорость вращения и плотность верхнего слоя коры не дают удерживать солнечное тепло. Поэтому одной из особенностей Меркурия является большой перепад температур на обращенной к Солнцу и теневой сторонах. На освещенной части поверхность нагревается до +430°С, ночью может быть около 173°С ниже нуля. Разница почти в 600 градусов по шкале Цельсия в сутки наблюдается только на поверхности планеты.

Планета имеет незначительный наклон оси вращения, что делает полюсы практически недостижимыми для Солнца. Радарные исследования этих областей показали, что на поверхности может находиться лед. Предположительно он покрыт пылью, а толщина слоя льда — около 2 м.

Есть гипотеза, что эти залежи льда образовались во время многочисленных ударов комет. Испарившись при этом, вода переместилась по планете в область полюсов, где заняла углубления в породе и застыла. Присутствие льда может означать, что жизнь на Меркурии возможна.

Астрофизические характеристики и особенности планеты

Планета Меркурий доклад

Исследование планеты

До момента первого полета беспилотных аппаратов мы многого не знали о морфологических характеристиках. Первым к Меркурию отправился Маринер в 1974-1975 гг. Он трижды приблизился и сделал ряд масштабных фото.

Космический аппарат НАСА Маринер-10, который в 1970-х гг. исследовал Венеру и Меркурий

Но аппарат обладал длительным орбитальным периодом, поэтому при каждом приближении подходил к одной и той же стороне. Так что карта составляла лишь 45% всей площади.

При первом сближении удалось зафиксировать магнитное поле. Последующие подходы показали, что оно сильно напоминает земное, отклоняющее звездные ветры.

В 1975 году у аппарата кончилось топливо, и мы потеряли связь. Однако Маринер-10 и сейчас может вращаться вокруг Солнца и наведываться к Меркурию.

Вторым посланником стал MESSENGER. Он должен был разобраться в плотности, магнитном поле, геологии, структуре ядра и атмосферных особенностях. Для этого установили специальные камеры, гарантирующие высшее разрешение, а спектрометры отмечали составляющие элементы.

Аппарат MESSENGER вращается вокруг Меркурия с марта 2011 года

MESSENGER стартовал в 2004 году и выполнил три пролета с 2008 года, компенсировав упущенную Маринером-10 территорию. В 2011 году он перешел на эллиптическую планетарную орбиту и начал снимать поверхность.

После этого стартовала следующая годичная миссия. Последний маневр пришелся на 24 апреля 2015 года. После этого закончилось топливо, и 30 апреля спутник разбился об поверхность.

В 2016 году ЕКА и JAXA объединились для создания BepiColombo, который должен добраться к планете в 2024 году. У него есть два зонда, которые будут изучать магнитосферу, а также поверхность во всех длинах волн.

Расширенное изображение Меркурия, созданное на основе снимков камер MESSENGER

Меркурий – интересная планета, раздираемая крайностями и противоречиями. Обладает расплавленной поверхностью и льдом, нет атмосферы, зато присутствует магнитосфера. Мы надеемся, что будущие технологии позволят узнать больше интригующих подробностей. Обязательно рассмотрите, как выглядит современная карта поверхности Меркурия в высоком разрешении.

Состав и поверхность

Поверхность планеты

Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы. Как известно, с недавнего времени Плутон исключён из списка планет Солнечной системы и теперь считается карликовой планетой. Диаметр Меркурия по экватору составляет 4878 км, что всего на 40 % больше экваториального диаметра нашей Луны (3476 км). Меркурий похож на Луну и во многих других отношениях. Его поверхность столь же бесплодна и испещрена складками, «бассейнами», взгорьями и так называемыми эскарпами. «Бассейны» (названные так по аналогии с лунными «морями») и изрытые кратерами взгорья сформировались, по-видимому, на раннем этапе истории Меркурия, в процессе так называемой «Тяжёлой бомбардировки» около 3800 млн. лет назад. В то время метеориты сыпались на поверхность планеты дождём, испещрив её кратерами. Самый большой из них, Равнина зноя, достигает 1300 км в диаметре и состоит из нескольких колец. Мощь ударной волны, вызванной падением гигантского метеорита, была столь велика, что на противоположной месту столкновения стороне планеты появилась огромная гряда холмов. Некоторые кратеры Меркурия названы в честь композиторов — например, второй по величине кратер носит имя Бетховена. Там, где метеоритам удавалось пробить поверхность планеты, из глубины выплёскивалась лава, в результате чего образовались обширные волнистые равнины.

Эти катаклизмы, видимо, сильно разогрели Меркурий, а когда метеоритная бомбардировка окончилась, планета стала остывать и сжиматься. Сжатие привело к появлению на поверхности складок и длинных извилистых утёсов, называемых эскарпами. Местами их высота может достигать 3 км.

Как и у Земли, относительно тонкая кора Меркурия покрывает толстый слой мантии, окружающей крупное тяжёлое железосодержащее ядро. Средняя плотность Меркурия чрезвычайно высока. Это позволяет предположить, что ядро планеты по отношению к остальной её части очень велико и тяжело. Астрономы утверждают, что ядро Меркурия составляет около 42 % его объёма, в то время как ядро Земли — всего 17 %.

Компоненты Меркурия – объяснение для детей

Начать объяснение для детей родители или учителя в школе могут с того, что Меркурий – самая маленькая из восьми планет. Изначально Меркурий обладает низкой поверхностной атмосферой, что идеально подходит для того, чтобы создать отличные атмосферные условия. Но судьба распорядилась так, что планета слишком близко подошла к Солнцу, из-за чего температура просто не позволяет слою достигнуть необходимой толщины.

Юго-западная часть Меркурия. Снимок сделан космической станцией Маринер-10

Дети должны знать, что поверхность планеты не прекращает подвергаться воздействию солнечных ветров. Частицы и высокие температуры выталкивают планетарный материал из внешнего слоя и отправляет его в пространство. Атомы с большим весом остаются на поверхности, а более легкие переживают воздействие гравитации и давления от фотонов Солнца. Именно поэтому на Меркурии смогла образоваться лишь экзосфера.

Следует объяснить детям, что раньше ученые могли полагаться лишь на небольшие фрагменты, захваченные аппаратом НАСА Маринер-10. Земные же телескопы направляли свои линзы только в те редкие моменты, когда Меркурий проходил перед Солнцем. Но все изменилось с появлением аппарата для исследования поверхности, окружающей среды, геохимии и зондирования – MESSENGER. Ему удалось закрепиться на орбите Меркурия и окинуть планету масштабным взглядом. Благодаря этому человечество забыло о неверных теория и составило новую картинку.

К сожалению, нам не удалось найти кислород в пределах экзосферы, хотя Маринер-10 прогнозировал его наличие (42% от всей атмосферы). Какой же состав атмосферы Меркурия? Там обнаружился магний, натрий и кальций. Кроме того, проявлялись следы калия, водорода и гелия. Раньше исследователи думали, что солнечная радиация смещает материал с освещенной стороны солнечными ветрами на ночную. Этот процесс называют ионным распылением. Сотрудник MESSENGER Уильям МакКлинток сообщил, что аппарат нашел огромное количество взаимодействий, которые влияют на атомную активность.

Они демонстрировали, что основные компоненты контролируются совершенно разными источниками и процессами потерь. Вместо предполагаемого распыления выявили фотон-стимулированную десорбцию, в которой фотоны выделяют натрий.

Это улучшенное цветное изображение выделяет материал с низким коэффициентом отражения на поверхности Меркурия, который выглядит синим материалом

Важно объяснить детям, что магний, натрий и кальций выделяются разнообразными процессами и сталкиваются не друг с другом, а с поверхностью Меркурия. Дальше в игру вступает слабое магнитное поле, помогающее переместить материал с дневной на ночную сторону

Но силы процесса недостаточно, чтобы ограничиться этим объяснением. Если земное магнитное поле защищает планету от солнечных частиц, то у Меркурия оно слишком слабое.

«Раньше мы видели нейтральный натрий из земных наблюдений. Но позже обнаружили, что заряженные частицы натрия концентрируются возле полярных регионов Меркурия, где они освобождаются от ионного распыления солнечного ветра, удаляя атомы натрия с поверхности», – сказал Томас Зурбюхен, отвечающий за прибор плазменного спектрометра (именно он впервые глобально измерил магнитосферу и экзосферу планеты). – «Согласно данным, магнитосферы недостаточно, чтобы дать планете защиту от солнечного ветра».

Общее описание Меркурия:

Состав атмосферы

Углекислый газ, водород, гелий

Углекислый газ — главный и превалирующий над другими элементами в составе атмосферы. Его процент нахождения равен 95% и это во многое количество раз превышает показатели Земли, поэтому существование на Меркурии живых организмов просто невозможно.  Атмосфера Меркурия также состоит из водорода и гелия, наличие которых осуществляется приходом этих веществ вместе с ветром, а потом эти элементы рассеиваются в космосе. Отмечается незначительное присутствие калия и арагона-40, который образуется в результате распада изотопа калия. Ученые говорят, что газовая оболочка постоянно пополняется из-за различных процессов, происходящих на планете и извне, например распада частиц в коре, солнечных ветров. Атмосферу Меркурия можно сравнить с руслом реки, в которые впадают более мелкие речушки. Например, атом гелия «живет» в атмосфере 200 дней а затем рассеивается, позже опять приходит в оболочку и так по кругу. Основные химические элементы, из которых состоит атмосфера Меркурия, это кислород и натрий, проценты, которых составляют 42 и 29 соответственно. Еще один немаловажный элемент это водород. Он взаимодействует с кислородом и поэтому в оболочке Меркурия можно также найти водяные пары.

Водяные пары

Нахождение водяных паров при изучении атмосферы подсказало ученым, что где-то на планеты можно найти и залежи льда. Mariner 10 нашел их в 2009 году в глубоких кратерах, в местах, где лучи солнца никогда не доходили до них. Таким образом, помимо водяного пара в атмосфере Меркурия находится и водяной лед. Но, несмотря на наличие водяного льда, на планете нет воды, так как на поверхности сохраняется аномально высокая температура и она испаряет всю жидкость. В недрах планеты содержится очень много радиоактивных вещество, что тоже влияет на состав атмосферы.

Кислород

В составе также есть незначительное число кислорода, процент его примерно такой же, как и метана. Еще 4 миллиарда лет назад атмосфера была перенасыщена кислородом, а к сегодняшнему дню его практически не осталось. Процесс исчезновения кислорода, возможно, связан с натисками солнечных ветров, столкновением с метеоритом или другим астероидом или последствием низкой разреженной атмосферой.

Метан и арагон

Интересный факт, что Меркурий — планета с наибольшим числом ударных кратеров. Если смотреть на фотографию поверхности планеты, то ее легко можно спутать с другим объектом Солнечной системы, Луной. Ученые называют Меркурий пассивной планетой, не способной отбиваться от ударов комет и астероидов. Остальные элементы в составе, процент которых довольно низок это криптон, окись азота и метан. Причина проявления последнего — вулканическая активность, нахождение перекиси и хлоратов в почве. Его присутствие мало и требует пополнения, окончательно разрушается метан через год. Аргон, который также имеется в составе, образуется в результате радиоактивного распада, частички натрия у полюсов. Состав атмосферы Меркурия претерпевал незначительные изменения в течение многих миллиардов лет. И сейчас ученые в один голос заявляют, что Меркурий медленно остывает, что повлияет на дальнейшие характеристики атмосферы этой орбиты.

Размер, масса и орбита

Поверхность Меркурия

Как выглядит Меркурий

Планета имеет ряд отличительных особенностей в строении.

1. Кратеры, из-за которых поверхность планеты во многом похожа на лунную.

Как предполагают ученые, они образовались после столкновения с осколками, оставшимися со времен формирования Солнечной системы.

Форма и размеры кратеров различны. Одни кратеры очень глубокие и многокольцевые, другие – представляют собой небольшие впадины. Крупных кратеров на Меркурии не так много, как на земном спутнике. Самым большим считается бассейн равнины Жара, высота которого составляет 1315 км, а диаметр 1550 км. Наличие больших кратеров указывает на то, что в коре в течение последних 4 млрд. лет не происходило какого-либо тектонического движения.

Кратеры на планете постепенно разрушаются. На хорошо сохранившихся можно разглядеть лучи горных пород, смещенных при столкновении с космическим объектом.

На поверхности планеты есть участки с более плотным расположением кратеров, являющиеся вместе с тем более древними, и зоны с менее плотным, более молодые, образованные в результате затопления лавой.

1. Равнины, расположенные между кратерами.

По предположениям ученых, они образованы в результате движения лавы.

Эти две особенности противоречат друг другу. Присутствие равнин, или лавовых полей, указывает на вулканическую активность планеты в прошлом. Но количество и возраст кратеров свидетельствуют о долгом отсутствии геологической активности Меркурия.

1. Многочисленные зубчатые хребты, простирающиеся на сотни километров и достигающие двух километров в высоту.

В вопросе их происхождения среди ученых нет единого мнения. Согласно первой точке зрения хребты образованы  в результате выпучиваний коры, связанных с ядерной активностью. Если на Земле такие выпучивания появляются при движении тектонических плит, то на Меркурии выдавливание коры происходит из-за постепенного сжатия ядра.

Существует вторая точка зрения относительно теории образования хребтов. Некоторые исследователи предполагают, что хребты возникли в результате падения астероидов.

Отличительной чертой Меркурия является тот факт, что большая часть его поверхности обладает однородной структурой, согласно полученным в ходе миссии Мессенджер данным. У схожих с ним по внешнему строению Луны и Марса левое и правое полушария имеют разное строение.

Атмосфера Меркурия

Основной причиной таких резких температурных колебаний является то, что Меркурий, в отличие от Земли, практически лишён атмосферы, поглощающей тепло днём и не позволяющей планете остыть ночью.

Долгое время астрономы считали, что атмосферы у Меркурия нет вовсе, но сейчас известно, что газовая оболочка у этой планеты всё же есть, хоть и чрезвычайно разреженная. По большей части она состоит из натрия и гелия с небольшими примесями водорода и кислорода (см. рисунок 1).

Рис. 1. Атмосфера Меркурия

Из-за высокой температуры и низкого давления вода в жидкой форме на Меркурии существовать не может. Однако, как и на Земле, вода здесь находится в виде льда на полюсах. В некоторых полярных районах планеты, куда Солнце не заглядывает никогда, температура может постоянно находиться на отметке -148º С.

Таким образом, органическая жизнь на Меркурии невозможна.

Немного о поверхности и не только

С помощью всё — той же станции «Маринер – 10» были получены снимки поверхности и ученые смогли узнать, как выглядит Меркурий. Оказалось, что очень много есть схожего с лунной поверхностью. Присутствуют старые и более молодые кратеры, есть равнины, горы, долины.

Самая большая по размерам равнина получила название Жара, ее просторы впечатляют 1530 на 1320 км. Образовалась она в кратере, вал которого в высоту превышает два километра. Ученые обнаружили интересной формы кратерную цепочку, которая напоминает мордочку мультяшного мышонка — Микки Мауса. Пока рассматриваются варианты для названия, но вполне возможно, что свой Микки появится и на Меркурии.

По мнению ученых нынешний вид поверхности планеты создавался поэтапно. После того как планета сформировалась, произошла атака астероидами, чем и объясняют появление кратеров, которые по размерам очень сильно отличаются. Есть маленькие всего от нескольких километров, до самых огромных, свыше ста километров. различных по своей сохранности. Затем пошел период активных вулканов, что в впоследствии извержений привели к образованию лавовых равнин. При остывании, после вулканических извержений, стали образовываться характерные складки и наплывы на поверхности, напоминающие набегающие волны, но только состоящие из каменных пород.

И хотя считается, что Луна похожа на Меркурий, поверхность планеты все же отличается и имеет только ей присущие пейзажи. Такими характерными чертами и являются грабены — больше сотни очень длинных впадин, которые имеют плоское дно, и эскарпы —уступы, похожие на лопасти, достигающие высоты больше двух метров.

У Меркурия довольно массивное ядро, по предположениям находится в жидком состоянии и составляет 82% от общего объема планеты. Генерирует достаточно слабое магнитное поле, по напряженности в сто раз меньше напряженности магнитного поля нашей планеты.

Продолжение следует.

Источник

История изучения планеты

Природные условия

Кометный хвост и Меркурий – объяснение для детей

Наверняка даже для самых маленьких было интересно хотя бы раз увидеть комету. Особенно красивым кажется ее хвост. Так вот на Меркурии также можно заметить похожую особенность. Когда солнечный ветер поднимает частички с Меркурия, некоторые падают обратно на поверхность, но остальные выдуваются и тянутся позади планеты, демонстрируя подобие хвоста. MESSENGER удалось запечатлеть дугу размером в 2 миллиона км, наполненную натрием и кальцием. Команда аппарата сообщала, что большинству нейтральных атомов, переместившихся в хвост, удается вырваться в космическое пространство.

Радиация доходит до максимального ускорения, когда Меркурий подходит на среднюю удаленность к Солнцу

Важно объяснить детям, что именно в этой точке планета движется быстрее всего и это определяет количество давления, с которым солнечное излучение будет воздействовать на экзосферу

Космический аппарат MESSENGER летит над поверхностью Меркурия глазами художника

Если мы вспомнили о кометах, то атмосфера подвергается и их влиянию. В одном из исследований ученые нашли узор в кальции, возникающий всякий раз, когда Меркурий выходит на короткую орбитальную дистанцию. Они пытались расшифровать, что произошло, опираясь на момент, когда Меркурий ворвался в осколочное облако – зодиакальная пыль, окружающая Солнце. Большую часть кальция можно объяснить этим облаком. Но исследователи также выяснили, что на таинственную особенность кальция может влиять комета Энке с ее 3.3-летней орбитой.

Ученые и до этого знали, что кометные удары принимают активное участие в создании экзосфер. Но они не подозревали, что важны также и кометные проходы над зодиакальной пылью. Оказалось, что у комет могут быть длительные, но периодические воздействия.