Меркурий планета

Основни астрономически данни

Меркурий е изключителна планета в няколко отношения. Поради близостта си до Слънцето - средното му орбитално разстояние е 58 милиона км (36 мили мили) - той има най-късата година (период на революция от 88 дни) и получава най-интензивното слънчево лъчение от всички планети. С радиус от около 2440 км (Меркурий) Меркурий е най-малката основна планета, по-малка дори от най-голямата луна на Юпитер, Ганимед или най-голямата луна на Сатурн - Титан. Освен това Меркурий е необичайно гъст. Въпреки че средната му плътност е приблизително тази на земната, тя има по-малка маса и затова е по-малко компресирана от собствената си гравитация; когато се коригира за самокомпресия, плътността на Меркурий е най-високата на всяка планета. Близо две трети от масата на Меркурий се съдържа в основното му желязно ядро, което се простира от центъра на планетата до радиус от около 2100 км (1300 мили), или около 85 процента от пътя към повърхността му. Скалистата външна обвивка на планетата - нейната повърхностна кора и подлежаща мантия - е дебела само на около 300 км.

Наблюдателни предизвикателства

Както се вижда от земната повърхност, Меркурий се крие в здрач и здрач, като никога не получава повече от около 28 ° в ъглово разстояние от Слънцето. Необходими са около 116 дни за последователни удължения - т.е., за да се върне Меркурий до същата точка спрямо Слънцето - в сутрешното или вечерното небе. Това се нарича синодичен период на Меркурий. Близостта му до хоризонта означава също, че Меркурий винаги се вижда през по-бурната атмосфера на Земята, която замъглява гледката. Дори над атмосферата орбиталните обсерватории като космическия телескоп Хъбъл са ограничени от високата чувствителност на техните инструменти да не сочат толкова близо до Слънцето, колкото би било необходимо за наблюдение на Меркурий. Тъй като орбитата на Меркурий се намира в рамките на Земята, тя понякога преминава директно между Земята и Слънцето. Това събитие, при което планетата може да бъде наблюдавана телескопично или от космически апарати като малка черна точка, пресичаща яркия слънчев диск, се нарича транзит (виж затъмнение) и се случва около десетина пъти в един век. Следващият транзит на Меркурий ще се случи през 2019 година.

Меркурий също представлява трудности за изучаване чрез космическа сонда. Тъй като планетата е разположена дълбоко в гравитационното поле на Слънцето, е необходимо много енергия, за да се оформи траекторията на космически кораб, за да го изведе от орбитата на Земята до Меркурий по такъв начин, че да може да излезе в орбита около планетата или да кацне на то. Първият космически кораб, посетил Меркурий, Маринър 10, беше на орбита около Слънцето, когато направи три кратки полета на планетата през 1974–75 г. При разработването на последващи мисии до Меркурий, като космическия кораб на САЩ Messenger, стартиран през 2004 г., инженерите на космически полети изчисляват сложни маршрути, използвайки гравитационните асистенции (виж космически полет: Планетарни полети) от многократни полети на Венера и Меркурий в продължение на няколко години. В дизайна на мисията Messenger, след извършване на наблюдения от умерени разстояния по време на планетарни мухоловки през 2008 и 2009 г., космическият кораб влезе в удължена орбита около Меркурий за близки проучвания през 2011 г. В допълнение, екстремната жега, не само от Слънцето, но също преработен от самия Меркурий, предизвика дизайнери на космически кораби да поддържат инструментите достатъчно хладни за работа.

Орбитални и ротационни ефекти

Орбитата на Меркурий е най-наклонената от планетите, наклонявайки се на около 7 ° от еклиптиката, равнината, определена от орбитата на Земята около Слънцето; тя е и най-ексцентричната или удължена планетарна орбита. В резултат на продълговата орбита Слънцето изглежда повече от два пъти по-ярко в небето на Меркурий, когато планетата е най-близо до Слънцето (в перихелион), на 46 милиона км (29 мили мили), отколкото когато е най-отдалечено от Слънцето (при афелион), на близо 70 милиона км (43 мили мили). Периодът на въртене на планетата от 58,6 земни дни по отношение на звездите - т.е. продължителността на нейния страничен ден - кара Слънцето да се отклонява бавно на запад в небето на Меркурий. Тъй като Меркурий също обикаля около Слънцето, периодите на неговото въртене и оборот се комбинират така, че Слънцето отнема три Меркурийски странични дни, или 176 земни дни, за да направи пълна верига - продължителността на слънчевия си ден.

Както е описано от законите на Кеплер за планетарното движение, Меркурий обикаля около Слънцето толкова бързо близо до перихелион, че Слънцето изглежда, че обръща курса в небето на Меркурий, за кратко се движи на изток, преди да възобнови западния си напред. Двете локации на екватора на Меркурий, където това колебание се извършва по обяд, се наричат ​​горещи полюси. Тъй като надземното слънце се задържа там, като ги загрява за предпочитане, температурите на повърхността могат да надхвърлят 700 келвина (K; 800 ° F, 430 ° C). Двете екваториални локации на 90 ° от горещите стълбове, наречени топли полюси, никога не са толкова горещи. От гледна точка на топлите полюси, Слънцето вече е ниско на хоризонта и е на път да залезе, когато израсне най-ярко и извърши краткото си обръщане на курса. В близост до северния и южния въртящ се полюс на Меркурий температурите на земята са още по-студени, под 200 K (−100 ° F, -70 ° C), когато са осветени от пашаща слънчева светлина. Повърхностните температури падат до около 90 K (-300 ° F, -180 ° C) по време на дългите нощи на Меркурий преди изгрев слънце.

Температурният диапазон на Меркурий е най-екстремният от четирите вътрешни, земни планети на Слънчевата система, но нощният край на планетата ще бъде още по-студен, ако Меркурий държи едното лице вечно към Слънцето, а другото - във вечна тъмнина. Докато наземните радарни наблюдения не доказаха друго през 60-те години на миналия век, астрономите отдавна вярваха, че това е така, който ще последва, ако въртенето на Меркурий е синхронно - тоест, ако периодът му на въртене е същият като революционния му период от 88 дни. Телескопичните наблюдатели, ограничени да разглеждат Меркурий периодично при условия, продиктувани от ъгловото разстояние на Меркурий от Слънцето, бяха подведени да заключат, че виждането на едни и същи едва различими черти на повърхността на Меркурий при всеки поглед показва, че има синхронно въртене. Радарните изследвания разкриха, че 58.6-дневният период на въртене на планетата не се различава само от орбиталния период, но и точно на две трети от него.

Орбиталният ексцентриситет на Меркурий и силните слънчеви приливи - деформации, повдигнати в тялото на планетата от гравитационното привличане на Слънцето - очевидно обясняват защо планетата се върти три пъти за всеки два пъти, ако орбитира Слънцето. Предполага се, че Меркурий се е завъртял по-бързо, когато се е образувал, но е бил забавен от силите на приливите и отливите. Вместо да се забави до състояние на синхронно въртене, както се случи с много планетни спътници, включително Земната Луна, Меркурий попадна в капан при 58.6-дневна скорост на въртене. С тази скорост Слънцето се придърпва многократно и особено силно върху прилично индуцираните издутини в кората на Меркурий на горещите полюси. Шансовете за улавяне на въртенето през 58.6-дневния период бяха значително увеличени от приливно триене между твърдата мантия и разтопеното ядро ​​на младата планета.