Меркурий

Меркурий — самая первая планета по удаленности от Солнца в нашей звездной системе. С того времени, как Плутон в 2006 году потерял свой планетарный статус, Меркурий также является самой маленькой планетой. На первый взгляд, это весьма заурядное небесное тело, у которого нет ни спутников, ни колец, однако астрономы высоко ценят Меркурий за множество уникальных свойств.

В этой статье мы поговорим об основных исторических и современных исследованиях Меркурия, познакомимся с основными характеристиками и интересными фактами об этой миниатюрной планете.

Ранние исследования Меркурия и мифология

В разное время года Меркурий хорошо различим на закатном или рассветном небе, поэтому наблюдать его могли с древнейших времен. Первые упоминания о Меркурии содержатся в клинописных астрологических табличках древних вавилонян «MUL.APIN», датированных 1000 годом до нашей эры. Возможно, из-за появления на разных сторонах небосклона он получил название «прыгающей планеты». Ассирийцы и вавилоняне ассоциировали Меркурий с богом-покровителем письменности Набу, который отвечал за передачу мудрости богов людям.

По аналогии с Венерой, которая также появляется на утреннем и вечернем небе, Меркурий иногда принимали за два разных небесных объекта. Например, у древних египтян «две планеты» были представителями Гора и Сета, которые бились друг с другом за верховный трон. Двойственность также сохранялась во времена античности — утром и вечером планета носила имена Аполлона и Гермеса.

Ситуация изменилась в 350 году до нашей эры, когда древнегреческие астрономы поняли, что наблюдают одну и ту же планету. Из-за очень быстрого перемещения по небу было решено присвоить ей имя Гермеса — стремительного вестника богов, покровителя путешественников и торговцев. В астрономии же закрепилось название, соответствующее древнеримскому пантеону, где аналогичное божество получило имя Меркурий.

Телескопические исследования Меркурия

После изобретения телескопа ученые начали получать все больше данных о Меркурии. В 1612 году немецкий астроном Симон Марий заметил, что яркость планеты меняется в зависимости от ее положения на орбите. Он предположил, что у Меркурия, подобно Луне и Венере, есть видимые с Земли фазы. Спустя 27 лет гипотезу подтвердил итальянский исследователь Джованни Дзупи, не только наблюдавший, но и описавший орбитальные фазы Меркурия. Так было доказано, что эта планета обращается вокруг Солнца, что стало еще одним весомым аргументом в пользу гелиоцентрической модели мира Николая Коперника.

28 мая 1737 года британский астроном Джон Бевис наблюдал редчайшее астрономическое явление — покрытие Меркурия Венерой. Сразу три внутренние планеты Солнечной системы расположились на одной прямой, из-за чего для земных наблюдателей диск Венеры полностью закрыл Меркурий. В следующий раз подобное покрытие произойдет 3 декабря 2133 года.

На протяжении всего XIX и первой половины XX века ученые предпринимали попытки составить карту Меркурия. В начале 1800-х немецкий астроном Иоганн Шретер утверждал, что смог различить на его поверхности горы и оценил их высоту примерно в 20 километров. Впоследствии наличие горных систем, хотя и далеко не таких высоких, было подтверждено. Французский астроном греческого происхождения Эжен Антониади в 1934 году обобщил наблюдения своих предшественников и добавил собственные наблюдения, чтобы составить карту Меркурия. Антониади дал названия многим светлым и темным областям (альбедо), которые закрепились и в современной астрономии.

Космические исследования Меркурия

Космические исследования Меркурия связаны с большими сложностями из-за высокой орбитальной скорости планеты и необходимости преодолеть мощнейший гравитационный потенциал Солнца для выхода на планетарную орбиту. Посадка же на поверхность Меркурия представляется еще более сложной задачей — у планеты слишком слабая атмосфера для применения аэродинамического торможения. За всю историю космических полетов к Меркурию было отправлено всего три космических аппарата.

• «Маринер-10». Роботизированный зонд НАСА был отправлен в 1973 году для последовательного облета Венеры и Меркурия. Сближение с Венерой позволило выполнить гравитационный маневр, в результате которого была скорректирована орбитальная скорость и траектория движения аппарата. В 1974 году «Маринер-10» сблизился с теневой стороной Меркурия на расстояние 730 километров. После облетов вокруг Солнца зонд еще дважды проходил рядом с планетой — в 48 000 и всего в 327 километрах. В результате исследования была составлена карта почти половины поверхности, получены данные о массе и температуре, а также измерены показатели атмосферы и магнитного поля планеты.
• «Мессенджер». В 2004 году был дан старт второй миссии НАСА к Меркурию. В отличие от «Маринера-10», который лишь сближался с планетой, задачей «Мессенджера» было выйти на ее орбиту. Для этого была выполнена целая серия гравитационных маневров с использованием Земли, Венеры и самого Меркурия. Выход на сильно вытянутую эллиптическую орбиту состоялся в 2011 году — аппарат каждые 12 часов последовательно сближался с планетой на 200 километров и отдалялся на 15 000 километров. В рамках четырехлетней миссии была завершена карта всей поверхности и изучен химический состав поверхности и атмосферы планеты. Кроме того, детекторы зонда зафиксировали на северном полюсе Меркурия водяной лед, наличие которого ранее было предметом дискуссий. В 2015 году у «Мессенджера» закончилось топливо, необходимое для корректировки орбиты, после чего он упал на поверхность планеты.
• «БепиКоломбо». Совместная миссия космических агентств Европы и Японии стартовала в 2018 году. Она получила название в честь итальянского инженера и математика Джузеппе «Бепи» Коломбо, который рассчитал оптимальный гравитационный маневр для «Маринера-10». Комплекс из двух орбитальных аппаратов, согласно плану, достигнет Меркурия в ноябре 2026 года. Одной из главных целей миссии является изучение происхождения самой планеты и ее магнитосферы. Кроме того, сдвоенный аппарат соберет обширный массив геологических и атмосферных данных.

Планета Меркурий: характеристики

Размеры и масса

Диаметр Меркурия составляет 4 879 километров — в 2,6 раза меньше, чем у Земли. Меркурий уступает в размерах не только всем планетам Солнечной системы, но также спутникам Сатурна и Юпитера: Титану (5 151 километр) и Ганимеду (5 262 километра). Интересной особенностью планеты является полное совпадение экваториального и полярного диаметра, то есть Меркурий представляет собой шар идеальной формы. Этим он (как и Венера) отличается от других планет, немного сплюснутых на полюсах.

Учитывая весьма скромные размеры, Меркурий нельзя назвать легкой планетой. Его масса составляет 4,87 * 10²⁴ килограммов — больше, чем у тех же Ганимеда и Титана вместе взятых. Это связано с тем, что недра планеты насыщены тяжелыми металлами, что обеспечивает Меркурию достаточно высокую плотность — 5,43 г/см³. Для сравнения: аналогичный показатель у Луны равен 3,35 г/см³.

Орбита и вращение

Меркурий обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, вытянутой сильнее, чем у любой другой планеты Солнечной системы. В перигелии и афелии (самом близком и далеком расположении от светила) Меркурий находится на расстоянии 46 млн и 69,8 млн километров от Солнца. Колоссальная разница в 50% является уникальным случаем среди планет Солнечной системы — у Земли эти же показатели отличаются всего на 3%. Благодаря близости к звезде Меркурий имеет самую высокую орбитальную скорость (47 км/с) и делает один оборот по орбите за 88 земных суток.

Мы уже упомянули о том, что Меркурий не сплющивается с полюсов. Это связано с очень медленным вращением планеты вокруг своей оси — на один оборот уходит больше 58 земных суток. Однако сказать, что именно столько длится день на Меркурии, некорректно. Если бы на планете жили наблюдатели, они смогли бы видеть кратковременные восходы и закаты в разных частях неба, так как скорость орбитального движения планеты превышает ее вращательную скорость. В одних частях Меркурия преимущественно светло, тогда как в противоположных — в основном темно. На один полный цикл смены дня и ночи уходит 176 земных суток. При этом ось вращения Меркурия относительно орбиты почти вертикальна, поэтому на полюсах планеты продолжается бесконечная ночь.

Внутреннее строение Меркурия

Почти все данные о внутреннем строении Меркурия были получены благодаря исследованиям орбитального зонда «Мессенджер». В центре планеты расположено металлическое ядро, которое состоит из внешнего жидкого и внутреннего твердого слоя. Большая часть его состава приходится на железо. Предположительно, в ядре также присутствуют никель, кремний, сера и углерод. Диаметр ядра Меркурия оценивается примерно в 4 000 километров, что составляет 82% от диаметра всей планеты.

По разным оценкам, слой мантии этой планеты имеет толщину от 400 до 600 километров. В основном она представлена силикатами, то есть различными соединениями кремния с другими элементами (оливин, пироксен и другие). Данные о толщине меркурианской коры также разнятся — она может составлять от 15 до 35 километров. В составе коры преобладают минералы (магний и кальций) и графит — кристаллическая форма углерода.

Поверхность Меркурия: кратеры и особенности

Визуально поверхность Меркурия напоминает Луну — она так же сильно испещрена кратерами. Некоторые, особо крупные, даже имеют собственные имена в честь выдающихся деятелей искусства, в том числе Александра Пушкина, Федора Достоевского, Льва Толстого и Владимира Набокова. При этом самый крупный кратер на планете не имеет официального имени. Он называется «равнина Жары» и имеет диаметр 1 550 километров, что делает его третьим по величине ударным кратером среди всех известных в Солнечной системе.

По поверхности планеты достаточно равномерно распределены межкратерные равнины. Эти области представляют собой древнейшие участки, рельеф которых не был изменен ударами метеоритов, тектонической или вулканической активностью. Свидетельством тектоники плит на Меркурии являются горные хребты, отдельные вершины которых достигают 4 километров в высоту. Что касается вулканов, сегодня они не активны, в отличие от ранних этапов эволюции планеты.

Температура на Меркурии

Температура Меркурия разительно отличается на солнечной и темной стороне. На стороне, обращенной к Солнцу, поверхность разогревается до 400 °C и выше. В это же время ночная сторона планеты остывает до -170 °C. Из-за очень низкого наклона оси вращения (примерно 0,01°) на полюса планеты не попадают солнечные лучи, поэтому температура там относительно стабильна и никогда не поднимается выше -93 °C. Точно неизвестно, откуда на Меркурии взялась вода, однако северная полярная шапка содержит 10¹⁶ килограммов водяного льда.

Магнитное поле и атмосфера Меркурия

Даже при столь небольших размерах и медленном вращении Меркурий имеет магнитное поле, хотя и очень слабое (в 100 раз слабее, чем магнитное поле Земли). Данные с космических зондов показали, что форма и интенсивность магнитного поля стабильны, что позволило ученым сделать вывод о наличии у Меркурия жидкого внешнего ядра. Скорее всего, циркуляция расплавленных металлов, обладающих высокой электропроводимостью, поддерживается приливным воздействием Солнца. Силы магнитного поля хватает для того, чтобы изменять направление движения солнечного ветра (потока заряженных частиц от Солнца), поэтому у Меркурия, как и у Земли, есть магнитосфера.

Меркурий имеет очень тонкую и разреженную атмосферу, представленную всего одним слоем — экзосферой. Это связано с тем, что в условиях пониженной гравитации на планете не могут формироваться более плотные слои (тропосфера, стратосфера и термосфера). Основу атмосферы составляют водород и гелий, которые захватываются из солнечного ветра, а также водяной пар и кислород, которые возникают в процессе испарения и сублимации залежей льда. Кроме того, в атмосфере Меркурия обнаружены следы паров кальция, калия, магния и кремния, источниками которых являются раскаленные породы.

Гипотезы образования Меркурия

Как и все остальные планеты Солнечной системы, Меркурий образовался из газопылевого облака под воздействием гравитации и вращения. Однако дальнейшие процессы, которые происходили при формировании планеты, доподлинно неизвестны. Существуют три основные гипотезы, проверить которые предстоит космическому аппарату «БепиКоломбо»:

• Меркурий сразу после формирования стал спутником Венеры, однако впоследствии был захвачен силой гравитации Солнца. Гипотеза хорошо объясняет вытянутую форму орбиты Меркурия.
• В молодой Солнечной системе Меркурий столкнулся с Венерой и был отброшен на более близкую к Солнцу орбиту. Гипотеза объясняет медленное вращение обеих планет.
• Меркурий сформировался на нынешней орбите вокруг Солнца и был в 2 раза массивнее, чем сегодня. Однако под воздействием высокой температуры большинство пород расплавились, испарились и были унесены солнечным ветром. Эта гипотеза соотносится с непропорционально большим размером ядра Меркурия.

Как наблюдать Меркурий: советы для астрономов

Меркурий расположен очень близко к Солнцу, что осложняет наблюдения за ним. Чтобы наблюдать транзит Меркурия (прохождение по диску Солнца) необходимо вооружиться оптическим прибором с как минимум 20-кратным увеличением. Важно удостовериться, что бинокль или телескоп оснащен специальным световым фильтром, который защитит глаза от повреждений.

Отследить местоположение Меркурия можно с помощью астрономических сайтов или приложений. В зависимости от своего местоположения на орбите Меркурий появляется на западе - сразу после заката, или на востоке - незадолго до рассвета. Во время афелия планета располагается выше всего над горизонтом, что позволяет наблюдать ее с минимальными атмосферными искажениями.

Топ-3 факта о планете Меркурий

• В середине XIX века астрономы обнаружили, что наблюдаемое смещение перигелия Меркурия не объясняется уравнениями из законов Ньютона. Проблему удалось решить только в 1915 году, с принятием общей теории относительности Эйнштейна. Так вытянутая орбита планеты поспособствовала более широкому пониманию гравитации.
• В английском языке планета Меркурий и химический элемент ртуть имеют одинаковое название — mercury. Этому способствовала средневековая алхимия, в которой каждый из семи известных металлов соотносился с одной из семи известных планет. При этом ртуть осталась единственным металлом с сохранившимся алхимическим названием.
• Еще раз вернемся к вытянутой орбите Меркурия. Из-за очень высокого эксцентриситета для гипотетических наблюдателей на планете видимый размер Солнца, как и его светимость, увеличивались бы на 66% по мере продвижения Меркурия от перигелия к афелию.

Вопрос-ответ

Чем отличается Меркурий от других планет?

Меркурий отличается от других планет самым маленьким размером и наибольшим эксцентриситетом, то есть вытянутостью орбиты.

В чем отличие Меркурия от Солнца?

Меркурий — это маленькая каменная планета, а Солнце представляет собой большую звезду, состоящую из газов.

Почему планету назвали Меркурий?

Планету назвали Меркурий в честь древнеримского бога, который считался покровителем путешественников и торговцев. В более раннем греческом пантеоне его аналогом является Гермес.

Есть ли жизнь на Меркурии?

Из-за колоссальных перепадов температуры, очень разреженной атмосферы и отсутствия воды в жидком виде на Меркурии не сможет существовать ни одна из известных форм жизни.

Меркурий — это самая горячая планета?

Нет, самая горячая планета Солнечной системы — это Венера. Средняя температура на ее поверхности составляет 460 °C, тогда как зафиксированный меркурианский максимум — 430 °C.

Как называют планету Меркурий?

В большинстве современных языков планету называют в честь древнеримского бога Меркурия. В греческом сохраняется античный вариант — Гермес. В арабском и родственных ему языках закрепилось название Утарид, которое имеет доисламское происхождение.

Изображение на обложке: NASA/JHU Applied Physics Lab/Carnegie Inst. Washington