Сведения о планете Меркурий до изучения ее космическими аппаратами «Маринер-10» и «Мессенджер» (7 фото)
28 января 2019
Пять ярких планет (сверху вниз): Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн. (Фотографии Слайфера, обсерватория Лоуэлла.)
Меркурий
Меркурий - четвертая по блеску планета: в максимуме блеска она почти так же ярка, как Сириус, ярче нее бывают только Венера, Марс и Юпитер. Тем не менее Меркурий - очень трудный объект для наблюдений из-за малости его орбиты и, следовательно, близости к Солнцу; его наибольшая возможная элонгация (видимое угловое расстояние от Солнца) составляет 28°. В этом самом благоприятном для наблюдений положении фаза Меркурия соответствует фазе Луны в первой и третьей четвертях; полная фаза приходится на верхнее соединение, когда Меркурий находится за Солнцем почти на одной прямой с ним. После захода Солнца или перед его восходом Меркурий на небе всегда находится очень близко к Солнцу, что ограничивает ночные наблюдения планеты коротким интервалом. Кроме того, турбулентность нашей атмосферы на низких высотах обуславливает плохое изображение. Поэтому Меркурий большею частью наблюдают при полном дневном свете, а рассеянный солнечный свет исключают в максимально возможной мере применением соответствующих экранов.
Рис. 126. Карта Меркурия, составленная Скиапарелли. В следствии всех этих разного рода трудностей только самым упорным наблюдателям удавалось обнаружить детали на поверхности Меркурия. Скиапарелли (Италия, 1835 - 1910) и Барнард (США, 1857 -1923) - два великих наблюдателя - сделали зарисовки смутных деталей поверхности, причем эти зарисовки не слишком согласуются между собой. Карты, составленная Скиапарелли, воспроизведена на рис. 126. Поскольку фотографии Луны показали, что некоторые ее детали, в особенности лучи, а до некоторой степени и моря, становятся особенно заметными в полнолуния, весьма интересно отметить, что Бернард охарактеризовал пятна на Меркурии в основном как похожие на лунные «моря», а Скиапарелли получил свои наилучшие результаты, когда планета была близка к полной фазе, т. е. находилась по соседству с Солнцем.
Рис. 127. Карта Меркурия, составленная Антониади. На протяжении длительного времени Меркурий наблюдался во Франции - сначала Антониади в Медоне, позднее Дольфюсом на Пик дю Миди. Вычерченные ими карты показаны на рис. 127 и 128 соответственно. Все наблюдатели согласны, что Меркурий медленно вращается вокруг своей оси, будучи всегда обращенным к Солнцу одной стороной, если не считать небольших либраций. Таким образом, период вращения Меркурия, составляет 88 суток, согласно Дольфюсу, равен,с точностью до 1/10000, сидерическому периоду обращения планеты вокруг Солнца. Так как Солнце освещает только одну сторону планеты, на рисунках видно только одно полушарие Меркурия.
При сопоставлении рисунков необходимо помнить, что Скиапарелли и Антониади наблюдали Меркурий вечером, а Дольфюс утром. Следовательно, чтобы сравнить карты Скиапарелли и Антониади с картой Дольфюса, их следует повернуть примерно на 15°. Дольфюс полагает, что наблюдаемые детали можно привести к совпадению, считая, что угол наклона экватора Меркурия к эклиптике равен 7°.
Поскольку оптическая разрешающая способность составляет приблизительно 0",3, т. е. 1/13 - 1/20 видимого диаметра Меркурия, на рисунках, очевидно, представлены почти все детали, которые когда-либо наблюдались с поверхности Земли.
Рис. 128. Карта Меркурия, составленная Дольфюсом. Сравнение всех трех карт Меркурия на первый взгляд наводит на мысль, что наблюдатели расходятся в своих наблюдениях, но более тщательная проверка выявляет согласие в наиболее существенных чертах. Два человека никогда не нарисуют плохо видимый объект одинаково. Чтобы убедиться в этом важном для наблюдательной астрономии факте, поместите одну из этих карт на таком расстоянии, чтобы детали были едва различимы, и зарисуйте, что вы видите. Сравнение рисунка с оригиналом может дать удивительные результаты. Несомненно, поверхность Меркурия во многом сходна с поверхностью Луны, хотя мы и не знаем, действительно ли на поверхности Меркурия имеются моря кратеры. Однако среднее визуальное альбедо Меркурия (0,14) вдвое больше, чем альбедо Луны.
Попытки доказать существование у Меркурия атмосферы в основном давали отрицательные результаты, хотя иногда наблюдатели высказывали подозрение, что легкие беловатые облачка затуманивали более темные пятна. Скорость убегания для Меркурия составляет всего 3,7 км/сек, а температура на его поверхности может быть более высокой - выше, чем для Луны. Следовательно, лишь самые тяжелые газы могли бы остаться на поверхности планеты. Точно так же выбрасываемые во время солнечных бурь частицы должны , даже в большей степени, чем в случае Луны, вышибать атомы остаточной атмосферы Меркурия. Когда Меркурий наблюдается в виде серпа, то его рога не выходят за пределы их геометрических границ, что указывает на отсутствие сколько-нибудь значительных сумеречных эффектов - рассеяния или рефракции в атмосфере. Однако Дольфюс считает, что свет рогов характеризуется небольшой избыточной поляризацией. Если этот эффект обусловлен наличием атмосферы, то последняя в целом составляет не более 1/300 атмосферы Земли. Петтит (обсерватории Маунт Вилсон и Маунт Паломар) из инфракрасных измерений Меркурия нашел, что температура в подсолнечной точке в перигелии сильно возрастает, достигая 415°С; в афелии она составляет около 285°С. При 415°С плавятся олово и свинец; даже цинк находится близ своей точки плавления (419°С). Поэтому Меркурий даже с большим основанием , чем Плутон, мог быть назван в честь бога преисподней.
В противоположность очень высоким значениям температуры, на стороне Меркурия, обращенной к Солнцу, на вечно темной его стороне температура очень низкая. Тепло может проникнуть туда только через твердое тело планеты, посредством теплопроводности, а это - процесс крайне медленный, или же посредством конвекции в остатках атмосферы, но последнее можно лишь предполагать. Температура неосвещенного полушария, вероятно, не превышает 10°, считая от абсолютного нуля, т. е. там даже холоднее чем на Плутоне. Таким образом, Меркурий проявляет своего рода «раздвоение личности», совмещая в себе обе крайности значений температуры планет. Интересно знать, не могут ли оказаться захваченными и замороженными на темной стороне такие газы, как азот, углерод, углекислый газ, кислород и другие. Для ответа на этот вопрос требуется более строгая проверка при помощи космических зондов и радиолокационных наблюдений.
На очень большое сходство между Меркурием с Луной указывают их размеры, характер вращения, разряженность атмосферы и внешний вид. Оба эти тела практически одинаково отражают свет как в отношении цвета, так в отношении интенсивности при различных углах отражения. Лучи света, падающие перпендикулярно к поверхности, отражаются в направлении падения достаточно эффективно, но при падении света под большими углами отражение бывает очень слабым. Даже поляризация или плоскость колебаний отраженного света для Меркурия и Луны одинакова. Все это дает нам право сделать вывод, что поверхность Меркурия сходна с поверхностью Луны как в отношении отдельных деталей, так и в целом. Несомненно, поверхность Меркурия неправильной формы и неровная. Средняя плотность Меркурия, хотя она определена и не слишком точно, по-видимому, почти в 5,5 раза выше плотности воды, т. е. примерно равна плотности Земли. Так как масса Меркурия мала, то увеличение его плотности вследствие сжатия ограничено величиной 1-2%, а средняя плотность основных составляющих его материалов, если извлечь их из планеты, согласно подсчетам Юри составит 5,4 вместо 4,4 для Земли. Следовательно, доля более тяжелых элементов для Меркурия должна быть гораздо больше, чем для Земли, и, вероятно, у Меркурия должно быть вполне измеримое железное ядро. В этом отношении Меркурий сильно отличается от Луны и, по существу, является самым плотным телом значительных размеров в солнечной системе. Эволюционный процесс, в результате которого возникла высокая плотность, пока еще не вполне понятен, но, несомненно, он связан с близостью Меркурия к Солнцу.
Орбита Меркурия занимает следующее после орбиты Плутона место по величине угла наклона к плоскости эклиптики (7°) и по величине эксцентриситета (0,21). В перигелии скорость его движения по орбите достигает почти 58 км/сек. Благодаря своему быстрому движению и большому эксцентриситету Меркурий дает одно из трех астрономических доказательств общей теории относительности Эйнштейна. Движение перигелия Меркурия происходит с опережением на 43" в столетие по сравнению с вычисленным на основе теории планетных возмущений. Однако наблюдаемая скорость в пределах точности измерений соответствует по теории относительности Эйнштейна. Это замечательное подтверждение последней не мало способствовало ее признанию в научном мире. Так Меркурий внес свой большой вклад в современную науку.
Меркурий в натуральном цвете (снимок «Маринера-10»). Орбиты Меркурия пока удалось достигнуть только двум космическим аппаратам. В 1974-75 годах троекратный облет планеты совершил зонд «Маринер-10», которому удалось запечатлеть половину всей поверхности. Космический аппарат «Мессенджер», который был запущен в 2004 году для изучения плотности Меркурия, природы его магнитного поля и геологической истории, 18 марта 2011 года в 01:10 благополучно вышел на орбиту Меркурия. По окончании миссии полет завершился, и 30 апреля 2015 года аппарат упал на Меркурий.
При изучении данных с космических аппаратов выяснилось, что многие сведения, полученные о планете до этого, оказались очень близки к действительности. Это результаты вычислений небесной механики Меркурия и неоспоримая внешняя схожесть его с Луной.
Составленные ранее карты Меркурия так же принесли положительный результат. Многие детали поверхности на современной карте Меркурия получили свое название согласно картам Антониади.
Итальянский астроном Джузеппе Коломбо заметил, что период вращения составляет 2/3 от сидерического периода обращения Меркурия, и предположил, что эти периоды попадают в резонанс 3:2. Данные с «Маринера-10» впоследствии подтвердили эту точку зрения. Это не означает, что карты Скиапарелли и Антониади неверны. Просто астрономы видели одни и те же детали планеты - каждый второй оборот ее вокруг Солнца, заносили их в карты и игнорировали наблюдения в то время, когда Меркурий был обращён к Солнцу другой стороной, так как из-за геометрии орбиты в это время условия для наблюдения были плохими.
К несовпадениям можно отнести следующее:
- Астрономы долгое время считали, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной и той же стороной, и один оборот вокруг оси занимает у него те же 87,97 земных суток. Наблюдения деталей на поверхности Меркурия не противоречили этому. Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через период, примерно равный четырёхкратному периоду вращения Меркурия (352 суток), поэтому в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности планеты. Истина раскрылась только в середине 1960-х годов, когда была проведена радиолокация Меркурия.
Год на Меркурии составляет ~ 88 земных дней, но день Меркурия составляет ~ 176 земных дня. Меркурий практически полностью заблокирован Солнцем приливными силами, но с течением времени совершает медленное вращение планеты вокруг своей оси.
- Астрономы предположительно считали, что Меркурий имеет разряженную атмосферу, объем которой составляет не более 1/300 атмосферы Земли.
Атмосфера Меркурия оказалась настолько тонка, что ее практически не существует, а объем примерно в 10 в пятнадцатой степени раз меньше, чем плотные слои атмосферы Земли. При этом вакуум в атмосфере Меркурия намного ближе к истинному вакууму, если сравнивать его с любым другим вакуумом созданным на Земле с помощью технических средств.
- Считается, что разряженность атмосферы обусловлена наличием на поверхности планеты экстремальных температур. Самая низкая температура может быть порядка минус 180°С, а самая высокая приблизительно 430°С. Средняя температура его дневной поверхности равна 623°К (349,9°C), ночной — всего 103°К (минус 170,2°C). Минимальная температура на Меркурии равна 90°К (минус 183,2°C), а максимум, достигаемый в полдень на «горячих долготах» при нахождении планеты близ перигелия, 700°К (426,9 °C).
Считалось, что температура поверхности на солнечной стороне Меркурия достигает 415°С (688°С), а температура поверхности неосвещенного полушария - минус 263°С (10°К).
Экзопланеты!
Восхищают достижения современной астрономии в области открытия экзопланет. От Земли до Меркурия расстояние меняется от 82 до 217 млн. км. И даже при таком незначительном расстоянии у астрономов, из-за близости Меркурия к Солнцу, возникли проблемы при телескопическом изучении планеты.
Зато сейчас! Чуть ли не геологию и климат экзопланет высчитывают современные астрономы на расстоянии в тысячи световых лет. А рисунки экзопланет просто завораживают! Фантастика!
Прошу прощения. Это я с сарказмом.
P.S. Если вам эта тема интересна, то могу из книги выложить описание других планет солнечной системы. На мой взгляд интересными являются такие планеты как Уран, Нептун и Плутон.
