Доклад: Меркурий

... и Меркурий плыл над ними -

Иностранная звезда...

Михаил Светлов

На небе Меркурий плохо виден в наших широтах, так как всегда близок к Солнцу и заслонён светящимся воздухом (отходит от Солнца максимально на 28 градусов). В более южных широтах (ближе к экватору Земли) он иногда ярко, но недолго сияет сразу после захода Солнца или перед самым его восходом.

Дело в том, что Меркурий отстоит от Солнца всего на 0,39 астрономической единицы (а.е.). Астрономическая единица - это среднее расстояние Земли от Солнца. Меркурий, таким образом, в 2 с половиной раза ближе к Солнцу, чем Земля (1 / 0,39 = 2,56). В среднем - в 57 910 000 км от него. По отношению к Земле это внутренняя планета, и потому наблюдение её затруднено.

Меркурианский год составляет 0,24 земного года (примерно 88 наших земных суток). Скорость движения вокруг Солнца - 47,89 км/с. Самая большая для планет Солнечной системы! Только так можно удержаться на почти круговой орбите вблизи самого Солнца. Кометные ядра и астероиды, если сталкиваются с Меркурием, то с самой большой скоростью.

Считалось, что период вращения Меркурия вокруг своей оси (меркурианский "день") - тоже 88 наших земных суток, то есть он совпадает с длиной года, но оказалось, что это не так. Раньше думали, что Меркурий всё время обращён к Солнцу одной и той же стороной (на одной стороне Меркурия вечный день, а на другой - вечная ночь), но это тоже было ошибкой.

Освещённость Меркурия Солнцем в 7 раз больше земной.

Меркурий обладает более вытянутой орбитой, чем другие "полноценные" планеты Солнечной системы (эксцентриситет - 0,206). Он подходит к Солнцу на 46 млн. км, а удаляется на 70 млн. км. Угол наклона его орбиты к плоскости Солнечной системы тоже больше, чем у других "нормальных" планет - 7 градусов (за эталон берётся орбита Земли, которая по этому показателю близка к орбитам Марса и всех планет-гигантов). Можно предположить (предположение автора, но оно могло высказываться и ранее, так как весьма очевидное), что Меркурий слегка "вышиблен" со своей первоначальной круговой и не наклонённой орбиты. Меркурий расположен ближе всех планет к Солнцу. На Солнце могли падать (или подлетать близко к нему) самые разные тела (например, кометы), и сравнительно "лёгкий" Меркурий мог столкнуться с одним из таких сравнительно крупных тел. Если это столкновение произошло на ранних этапах развития планеты, когда Меркурий ещё не отвердел, то от столкновения не осталось даже кратера, только орбита и "хранит воспоминание" об этом событии. Впрочем, теперь мы знаем, что на Меркурии есть гигантские ударные кратеры.

Масса Меркурия составляет 0,05 земной. Он в 20 раз "легче" Земли! Это самая "лёгкая" из "полноценных" планет.

Диаметр - 0,37 земного. В 2,5 раза меньше земного, но в полтора раза больше лунного. По недавним уточнённым данным - 4878 км. Объём составляет 0,06 земного.

Средняя плотность Меркурия близка к земной - 5,4 г/куб.см, до недавнего времени считалось - 5,7 (земная плотность - 5,5).

Сила тяжести на Меркурии - 0,38 земной (как на Марсе).

Спутников у Меркурия нет.

С Меркурием связано первое и наиболее убедительное эмпирическое (т.е. наблюдательное) подтверждение правильности общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Дело в том, что "орбиты планет, предсказываемые общей теорией относительности, почти совпадают с предсказаниями ньютоновской теории тяготения. Однако в случае Меркурия, который, будучи ближайшей к Солнцу планетой, испытывает самое сильное действие гравитации и имеет довольно вытянутую орбиту, общая теория относительности предсказывает, что большая ось эллипса должна поворачиваться вокруг Солнца примерно на один градус в десять тысяч лет. Несмотря на его малость, этот эффект был замечен ещё до 1915 г. [когда появилась эта теория] и рассматривался как одно из подтверждений теории Эйнштейна. В последние годы радиолокационным методом были измерены ещё меньшие отклонения орбит других планет от предсказаний Ньютона, и они согласуются с предсказаниями общей теории относительности" [Хокинг, 2000, с.51].

Новые сведения

Вблизи Меркурия побывал только один космический аппарат - американская межпланетная станция "Маринер-10", но собрано очень много новых сведений, которые излагаются, в основном, по "Атласу космоса" [Купер, Хенбест, 1998]. Зонд запущен в 1973 г., прошёл вблизи Венеры, а затем трижды с интервалом в шесть месяцев (март 1974, сентябрь 1974, март 1975) подлетал к Меркурию, вращаясь вокруг Солнца. Изучено только западное полушарие. Планируются полёты для изучения восточного полушария.

На фотоснимках, сделанных этой станцией, Меркурий очень похож на Луну: чуть более светлые и чуть более тёмные области (как безводные "моря" и "материки" на Луне), те и другие области густо усеяны метеоритными кратерами. От многих кратеров (Дега, Филоксен) во все стороны идут "лучи" - выброшенные во время удара "брызги" и т.п. (на Луне есть такие же "лучи" от некоторых молодых кратеров) [Купер, Хенбест, 1998; Вселенная, 1999]. Вокруг крупных кратеров видны небольшие вторичные кратеры и обломки выброшенной породы. На стенках больших кольцевых хребтов имеются гребни из-за осыпания обломков. На дне крупных кратеров при восстановлении прогнувшегося дна образуются небольшие кольцевые хребты [Вселенная, 1999]. Кратерам даны имена выдающихся учёных и деятелей искусства. Есть и "русские" кратеры - Толстой, Тургенев, Суриков, Мусоргский, Стравинский, Лермонтов, Репин, Чехов и другие. Особенно сильно Меркурий "бомбился" метеоритами 4 миллиарда лет назад - вскоре после своего возникновения. Но есть и относительно недавние кратеры. Из-за практического отсутствия атмосферы все кратеры хорошо сохранились.

Особенно велик кратер Тёплый Бассейн. Диаметр - 1300 км. Возник он от столкновения с "камешком" поперечником в 100 км. Тёплый Бассейн окружён кольцевыми Тёплыми горами высотой до 2 км. На противоположной стороне Меркурия есть холмы, возникшие в том месте, где встретились ударные волны, прокатившиеся по всей планете [Купер, Хенбест, 1998]. На Земле сходным образом ведут себя волны Мирового океана после крупных морских землетрясений.

Обнаружены и другие детали, которых мы не знаем на Луне. Кора Меркурия сморщенная, с хребтами-складками (складка Фрама, складка Дискавери и другие). Дело в том, что после формирования планеты железное ядро в центре Меркурия продолжало сжиматься. Сжалось на 4 км [Купер, Хенбест, 1998], и от этого кора 4 миллиарда лет назад сморщилась, т.е. возникли складчатые горы [Вселенная, 1999].

Следует заметить, что относительная площадь "морей" на Меркурии меньше, чем на Луне. Эти "моря" обычно называют равнинами: равнина Собку, равнина Будды, Северная равнина. На их ровной лавовой поверхности относительно мало кратеров, причём кратеры эти молодые.

Выяснилось, что Меркурий совершает 1 оборот вокруг своей оси не за 88 земных суток (меркурианский год), как думали ещё недавно, а за 58 земных суток, то есть приливные силы Солнца притормозили Меркурий, но не полностью остановили его. Меркурий делает 3 оборота вокруг своей оси ровно за 2 года, и поэтому местные "сутки" здесь длятся 176 земных суток [Купер, Хенбест, 1998]. Меркурий, таким образом, находится в резонансе 3:2, что связано с вытянутостью его орбиты (при круговой орбите было бы 1:1). Это резонанс первого рода [Жарков, 1983]. Резонансные явления очень распространены в Солнечной системе и по сути своей близки к волновым, и в этом проявляется глубинное сходство Солнечной системы с микромиром (например, с атомным ядром, вокруг которого вращаются электроны).

Ось вращения Меркурия отклонена от оси Солнечной системы всего на 2 градуса, и поэтому таких понятий как зима и лето для Меркурия не существует.

Атмосферы у Меркурия почти нет, то есть она в 1 000 000 000 000 000 раз разреженней земной. Но всё же есть какое-то количество гелия и водорода, ещё меньше паров натрия и кислорода, а также следы аргона и калия [Вселенная, 1999].

Температура колеблется от минус 210 градусов Цельсия (ночью) до плюс 510 градусов (днём) [Купер, Хенбест, 1998], по другим данным - от плюс 430 до минус 170 [Вселенная, 1999].

У Меркурия "Маринером-10" открыто магнитное поле, но оно в 100 раз слабее земного. По другому сообщению - в 20 раз слабее земного [Планы "возвращения" к Меркурию, 1995]. Тем не менее, чтобы существовало магнитное поле, должно существовать железно-никелевое ядро в центре планеты, а планета должна быстро вращаться. Так как Меркурий вращается вокруг оси медленно, то магнитного поля могло бы совсем не быть, и наличие поля говорит об очень большом железно-никелевом ядре. Поэтому считается, что у Меркурия, как и у Земли, есть железно-никелевое ядро в центре, тонкая кора сверху и мантия между ними [Купер, Хенбест, 1998], но ядро у Меркурия большое (диаметром 3600 км, 80% массы), а мантия относительно тонкая, хотя и во много раз толще коры (600 км) [Вселенная, 1999]. Таким образом, в первом приближении Меркурий снаружи похож на Луну, а внутри - на "застывшую" Землю (без движущихся материков и т.п.).

Судя по строению поверхности, Меркурий прошёл следующие фазы развития:

сильное внутреннее разогревание;

частичное охлаждение и какое-то число эпох вулканизма (возникла ровная поверхность застывшей лавы);

интенсивная бомбардировка планетезималями - "зародышами" планет (возникновение гигантских кратеров-"морей");

активный вулканизм и заполнение понижений-"морей" лавой;

последний и наиболее долгий период (3 млрд. лет), когда поверхность Меркурия изменялась только в результате отдельных столкновений с астероидами и кометами.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.seminarium.narod.ru