Все о космосе

Меркурий

Ближайшая к Солнцу планета Меркурий остается на­именее исследованной среди внутренних планет Солнечной системы. Свое название она получила в честь греческого бога Гермеса (римляне называли его Мерку­рий) — посланника богов и бога зари, возвещавшего о появле­нии Зевса. Древние египтяне называли эту планету Собкоу, а в Скандинавии и Германии она была известна как Один. Меркурий невелик (диаметр — 4879 км). Он уступает размерами даже некоторым крупнейшим спутникам — Юпитера — Ганимеду (ди­аметр 5262 км) и Сатурна — Титану (5150 км). Однако по средней плотности (5,43 г/см³) Меркурий уступает лишь Земле (5,52 г/см³). А если учесть, что на земную плотность из-за большего раз­мера нашей планеты влияет более силь­ное сжатие вещества, то получается, что при равных размерах планет плотность меркурианского вещества была бы наи­большей, превышая земную на 30%.

Меркурий сложно увидеть из-за его близости к Солнцу. Наблюдать планету можно только в очень короткие проме­жутки времени, всегда низко над гори­зонтом, сквозь атмосферную дымку на фоне утренней зари или по вечерам сра­зу после заката. Особенности располо­жения Меркурия затрудняют исследо­вания планеты, что в свое время поро­дило некоторые заблуждения. Иоганн Шретер (1745-1816) на основании слабо различимых деталей на Меркурии, сде­лал ложный вывод о том, что период вращения планеты вокруг собственной оси составляет 24 часа. В 80-х годах XIX в. итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835-1910) пришел к заключению, что эта планета оборачи­вается вокруг своей оси и вокруг Солн­ца за одинаковый промежуток време­ни. В таком случае меркурианские сутки оказались бы равны меркурианскому году, и к Солнцу всегда было бы об­ращено одно и то же его полушарие.

И лишь в 1965 г. с помощью радиоло­кационных наблюдений на крупней­шем радиотелескопе в Аресибо (Пуэрто-Рико) американские ученые Г. Петтенгилл и Р. Дайс впервые надежно опреде­лили, что Меркурий делает один оборот вокруг оси за 58,6 земных суток, что в точности равно 2/3 орбитального перио­да (меркурианский год равен 88 земным суткам). Солнечные сутки — период между двумя восходами Солнца — там длятся 176 земных суток.

До сих пор Меркурий лишь однажды исследовался космическим аппаратом. Американский КА Mariner-10 массой 525 кг был запущен 3 ноября 1973 г. с помощью ракеты-носителя Atlas-Cen­taur. 4 февраля 1974 г. он пролетел на расстоянии 5740 км от Венеры, увели­чив при этом свою скорость на 4,5 км/сек. Отклоне­ние на 1 км от расчетной траек­тории вблизи Ве­неры грозило от­клонением на 1000 км около Меркурия. Одна­ко все параметры этого маневра бы­ли очень близки к расчетным, и 29 марта 1974 г. Mariner-10 про­летел Меркурий на расстоянии 720 км. Выход из сферы действия Меркурия был рассчитан так, чтобы аппарат перешел на гели­оцентрическую орбиту с перио­дом обращения 176 суток. Полет станции Mari­ner-10 считается исключительно успешным — вместо намечен­ного по плану одного раза он провел исследования пла­неты трижды. Следующие встречи с Меркурием состоялись 21 сентября 1974 г., на расстоянии 48 000 км, и на наименьшем расстоянии — 327 км — 16 марта 1975 г. Но за три сеанса фотог­рафирования получены снимки лишь западного полушария планеты. Всего было отснято около 45% поверхности. На этом связь со станцией прервалась.

Удивительным открытием во время первого пролета станции Mariner-10 было обнаружение ударной волны плазмы и магнитного поля вблизи Мер­курия. Во время третьего пролета Мер­курия принадлежность магнитного по­ля планете была окончательно подтвер­ждена. Оно имеет более сложную структуру, чем земное, но значительно слабее (всего 0,7 %) магнитного поля нашей планеты. Кроме дипольного (двухполюсного) в магнитосфере плане­ты присутствуют еще поля с четырьмя и восемью полюсами. Со стороны Сол­нца магнитосфера Меркурия сильно сжата под воздействием солнечного ветра. Наклон оси диполя к оси вра­щения планеты почти такой же, как и у Земли — 12°. Единственным наи­более правдоподобным объяснением природы меркурианского магнитного поля может быть наличие в недрах планеты частично расплавленного металлического ядра, подобного зем­ному.

Существует несколько гипотез, объясняющих высокую плотность Меркурия при его сравнительно не­большом диаметре. Согласно совре­менной теории образования планет, в протопланетном пылевом облаке тем­пература прилегавшей к Солнцу об­ласти была более высокой, чем в окра­инных его частях, поэтому легкие (так называемые летучие) химические эле­менты сдувались солнечным ветром в удаленные, более холодные части об­лака. В околосолнечной области (там, где сейчас расположен Меркурий) соз­давалось преобладание более тяжелых элементов, самым распространенным из которых является железо. Другие объяснения связывают высокую плот­ность Меркурия с химическим восста­новлением окислов (оксидов) легких элементов до их более тяжелой метал­лической формы под действием очень сильной солнечной радиации; либо с постепенным испарением и улетучива­нием в космос внешнего слоя разогре­той первоначальной коры планеты; либо же с тем, что значительная часть "каменной" оболочки Меркурия была утрачена в результате взрывов и выб­росов вещества в космическое прос­транство при столкновениях с астерои­дами.

В XIX в. появилась довольно экзо­тическая гипотеза о том, что Мерку­рий ранее являлся спутником Венеры. В 1976 г. американскими учеными Ван Фландреном и Хэррингтоном был произведен математический расчет этой гипотезы, который показал, что она могла бы объяснить потерю враща­тельного момента у Меркурия и Вене­ры, большой эксцентриситет орбиты Меркурия, резонансный характер дви­жения Меркурия вокруг Солнца. Убе­гание Меркурия могло произойти в те­чение 500 млн. лет и сопровождаться огромным выделением энергии, кото­рое разогревало и Венеру, и ее спут­ник. При этом радиус орбиты Мерку­рия постепенно увеличивался, и когда расстояние между ними достигло при­мерно 460 тыс. км, создались условия для убегания.

Отснятая Mariner-10 часть повер­хности Меркурия напоминает лун­ную: множество кратеров различных размеров покрывает эту планету, и лишь в некоторых областях, назван­ных равнинами, плотность кратеров существенно меньше, как и на лун­ных морях. На Меркурии есть горы, достигающие высоты 2-4 км. Здесь встречена также необычная деталь рельефа — эскарп. Это выступ высо­той 2-3 км, разделяющий два района поверхности. Считают, что эскарпы образовались как сдвиги при сжатии коры планеты в период ее формиро­вания.

По решению Международного аст­рономического союза, кратеры на Мер­курии называют в честь деятелей культуры: писателей, поэтов, худож­ников, скульпторов, композиторов. Так, например, крупнейшие кратеры диаметром от 300 до 600 км получили имена Бетховен, Толстой, Достоев­ский, Шекспир и другие. Есть и иск­лючения: один кратер диаметром 60 км с лучевой системой назван в честь известного астронома Койпера, а дру­гой, диаметром 1,5 км, вблизи эквато­ра, — Хун Каль, что на языке древних майя означает 20. Через этот кратер проходит меридиан, обозначающий 20°. Равнинам (кроме равнины Жары) даны имена планеты Меркурий на раз­ных земных языках — Тир, Буда, Один, Собкоу. На поверхности плане­ты были обнаружены гладкие округ­лые равнины, названные, по аналогии с лунными, бассейнами. Наибольший из них, Калорис (или равнина Жары), имеет диаметр 1300 км (океан Бурь на Луне — 1800 км). Он назван так, пос­кольку через него проходит меридиан 180°. Бассейн расположен в центре по­лушария Меркурия, обращенного к Солнцу, когда планета находится на минимальном от светила расстоянии. Окаймляющие его горы назвали Гора­ми Жары.

На другой стороне планеты, точно напротив бассейна Калорис, находит­ся еще одно интересное образование — холмисто-линейчатая местность. Она состоит из многочисленных холмов диаметром 5-10 км, высотой до 1-2 км и пересечена несколькими обширны­ми прямолинейными долинами, ле­жащими вдоль линий разломов коры планеты. Расположение этой местнос­ти в районе, противоположном Калорису, послужило основанием для ги­потезы о том, что холмисто-линейча­тый рельеф сформировался за счет фо­кусировки сейсмической энергии от удара астероида, образовавшего бас­сейн. Косвенное подтверждение этой гипотезы было получено, когда на Лу­не были обнаружены участки с подоб­ным рельефом, расположенные диа­метрально противоположно Морю Дождей и Морю Восточному — двум крупнейшим кольцевым образовани­ям Луны.

Протяженные уступы (эскарпы), являющиеся отличительной особен­ностью рельефа Меркурия, носят названия знаменитых морских исс­ледовательских судов — Фрам, Эндевор, Восток, Санта-Мария, Дискавери. Долинам даны имена радиообсер­ваторий — Аресибо, Гольдстаун, Крым. Две гряды названы в честь Антониади и Скиапарелли — астро­номов, составивших первые карты этой планеты.

Меркурий получает в 6 раз больше солнечного света, чем Земля. Причем большая часть его поглощается, пос­кольку темная поверхность планеты отражает лишь 12-18 % падающего света. В перигелии температура осве­щенной поверхности достигает 500° С, а в афелии 290° С. Покрывающий пла­нету реголит сильно измельчен и слу­жит прекрасной теплоизоляцией, так что на глубине нескольких десятков сантиметров от поверхности темпера­тура равна примерно 80° С. На ночной стороне температура на поверхности опускается до -210° С. В полярных об­ластях Меркурия, возможно, имеется водяной лед. Он может содержаться в глубинах кратеров, куда никогда не заглядывает Солнце, и где температу­ра, возможно, не поднимается выше -210С.

Небо над Меркурием всегда чер­ное, поскольку там практически нет атмосферы. Меркурий окружен лишь так называемой экзосферой — пространством, настолько разрежен­ным, что составляющие его ней­тральные атомы никогда не сталки­ваются. В нем при наблюдениях с Земли, а также в процессе пролетов планеты станцией Mariner-Ю, были обнаружены атомы гелия (они преоб­ладают), водорода, кислорода, неона, натрия и калия. Давление у повер­хности планеты в 500 млрд. раз меньше, чем у поверхности Земли (это даже меньше, чем в совре­менных вакуумных установках на Земле). Меркурий распо­ложен очень близко к Солнцу и своим тяготением захватыва­ет солнечный ветер. Атом гелия, захваченный Меркурием, находится в атмосфере в среднем 200 дней. Общее количество атомов и молекул газа в столбе атмосферы Меркурия около 2*10¹⁴ над 1 см² поверхности. Кроме того, раскаленные, как печь, твердые породы выделяют различные атомы, в том чис­ле и щелочных металлов, которые регистрируются в спектре атмосферы.

Самое впечатляющее зрелище на меркурианском небосводе — это Солнце. Там оно выглядит в 2-3 раза большим, чем на зем­ном небе. Особенности сочетания скоростей вращения планеты вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также сильная вытянутость ее орбиты приводят к тому, что видимое перемещение Солнца по черному меркурианскому небу совсем не такое, как на Земле. При этом путь Солнца выглядит неодинаково на раз­ных долготах планеты.

Если вы выберете долготу 0° или 180°, то рано утром в вос­точной части неба над горизонтом увидите "маленькое" (но в 2 раза большее,  чем на небе Земли), поднимающееся над горизонтом све­тило, скорость которого по мере приб­лижения к зениту постепенно замед­ляется, а само оно становится ярче и жарче, увеличиваясь в размерах в 1,5 раза. Это Меркурий приближается к нему по своей сильно вытянутой ор­бите. Едва пройдя точку зенита, Сол­нце замирает, немного пятится назад в течение 2-3 земных суток, еще раз замирает, а затем начинает садиться со все возрастающей скоростью и, за­метно уменьшаясь в размерах (Мер­курий отдаляется от Солнца), скрыва­ется за горизонтом на западе.

Совсем по-другому выглядит дневной ход Солнца, если выбрать для наблюдения долготу 90° или 270°. Там можно увидеть три захода и три восхода Солнца за одни солнечные сутки, длящиеся 176 земных суток. Утром из-за горизонта на востоке очень медленно поднимается яркий громадный светящийся диск (в 3 раза больший, чем на земном небосво­де), он немного восходит над горизонтом, останавливается, а затем идет вниз и скрывается за горизонтом. Вскоре следует повторный восход, после которого Солнце медленно ползет по небу вверх, постепенно ускоряя свой ход и быстро уменьшаясь в размерах. Зенит это "маленькое" Солнце проходит на сравнительно большой скорости, а потом за­медляет свой бег, растет в размерах и медленно скрывается за вечерним горизонтом. Вскоре после первого заката Сол­нце поднимается вновь на небольшую высоту, ненадолго застывает на месте, а затем снова опускается к горизонту и заходит окончательно. Это явление названо "эффектом Ии­суса Навина" по имени библейского героя, умевшего оста­навливать Солнце.

Такие "зигзаги" солнечного хода возникают оттого, что на коротком отрезке орбиты при прохождении периге­лия (минимального расстояния от Солнца) угловая ско­рость движения Меркурия по орбите вокруг Солнца стано­вится больше, чем угловая скорость его вращения вокруг оси, что приводит к перемещению Солнца вспять на небосво­де планеты в течение короткого промежутка времени (около двух земных суток). А вот звезды на небе Меркурия переме­щаются втрое быстрее, чем Солнце. Звезда, появившаяся од­новременно с Солнцем над утренним горизонтом, зайдет на западе еще до полудня, то есть раньше, чем Солнце добе­рется до зенита, и успеет до его заката еще раз взойти на востоке.