Меркурий (планета) - Википедия - Mercury (planet)

Меркурий

Изображение в улучшенном цвете МЕССЕНДЖЕР в 2008
Обозначения
Произношение	/ˈмɜːrkjʊrя/ (Слушать)
Прилагательные	Меркурианский /мərˈkмладшийяəп/,[1] Mercurial /мərˈkмладшийяəл/[2]
Орбитальные характеристики[5]
Эпоха J2000
Афелий	0.466697 AU 69 816 900 км
Перигелий	0.307499 AU 46 001 200 км
Большая полуось	0.387098 AU 57 909 050 км
Эксцентриситет	0.205630[3]
Орбитальный период	87,9691 г 0.240846 год 0,5 ртути синодический день
Синодический период	115,88 г[3]
Средний орбитальная скорость	47.362 км / с[3]
Средняя аномалия	174.796°
Наклон	7.005 ° до эклиптика 3.38 ° до солнце с экватор 6,34 ° до неизменный самолет[4]
Долгота восходящего узла	48.331°
Аргумент перигелия	29.124°
Спутники	Никто
Физические характеристики
Средний диаметр	4880 км
Средний радиус	2,439.7±1.0 км[6][7] 0.3829 Земли
Сплющивание	0.0000 [1]
Площадь поверхности	7.48×107 км2[6] 0.147 Земли
Объем	6.083×1010 км3[6] 0,056 Земли
Масса	3.3011×1023 кг[8] 0,055 Земли
Иметь в виду плотность	5,427 г / см3[6]
Поверхностная гравитация	3,7 м / с2 0.38 грамм[6]
Фактор момента инерции	0.346±0.014[9]
Скорость убегания	4,25 км / с[6]
Сидерический период вращения	58,646 г 14070,5 ч[6]
Экваториальная скорость вращения	10,892 км / ч (3,026 м / с)
Осевой наклон	2.04′ ± 0.08′ (на орбиту)[9] (0.034°)[3]
Северный полюс прямое восхождение	18час 44м 2s 281.01°[3]
Северный полюс склонение	61.45°[3]
Альбедо	0.088 (Связь )[10] 0.142 (geom. )[11]
Поверхность темп. мин иметь в виду Максимум 0 ° с. Ш., 0 ° з. [12] 100 К 340 К 700 К 85 ° с. Ш., 0 ° з.[12] 80 К 200 К 380 К
Видимая величина	От −2,48 до +7,25[13]
Угловой диаметр	4.5–13″[3]
Атмосфера[14][15]
Поверхность давление	след (≲ 0,5 нПа)
Состав по объему	атомный кислород натрий магний атомный водород калий кальций гелий Следы количества утюг, алюминий, аргон, диазот, дикислород, углекислый газ, водяной пар, ксенон, криптон, и неон

Меркурий самый маленький и самый сокровенный планета в Солнечная система. Его орбита вокруг солнце занимает 87,97 земных суток, это самая короткая из всех планет Солнечной системы. Он назван в честь греческого бога Гермеса (Ερμής), переведенного на латынь Меркурий. Меркурий, бог торговли, посланник богов, посредник между богами и смертными.

Нравиться Венера, Меркурий вращается вокруг Солнца внутри Орбита Земли как низшая планета, и это видимое расстояние от Солнца, если смотреть с Земли, никогда не превышает 28 °. Эта близость к Солнцу означает, что планету можно увидеть только около западного горизонта. после заката или восточный горизонт перед рассветом, обычно в сумерки. В это время он может выглядеть как яркий звездообразный объект, но его часто гораздо труднее наблюдать, чем Венеру. Планета телескопически отображает полный спектр фазы, подобно Венере и Луне, поскольку она движется по своей внутренней орбите относительно Земли, что повторяется по ее синодический период примерно 116 дней.

Меркурий вращается уникальным образом для Солнечной системы. это приливно заблокирован с Солнцем в соотношении 3: 2 спин-орбитальный резонанс,^[16] это означает, что относительно фиксированные звезды, он вращается вокруг своей оси ровно три раза на каждые два оборота вокруг Солнца.^[а][17] Если смотреть с Солнца, в точка зрения который вращается вместе с орбитальным движением, кажется, что он вращается только раз в два меркурианских года. Следовательно, наблюдатель на Меркурии будет видеть только один день каждые два меркурианских года.

Ось Меркурия имеет самый маленький наклон любой из планет Солнечной системы (около¹⁄₃₀ степень). Его орбитальный эксцентриситет самая большая из всех известных планет Солнечной системы;^[b] в перигелий, Расстояние до Меркурия от Солнца составляет всего около двух третей (или 66%) его расстояния на афелий. Поверхность Меркурия сильно испещрена кратерами и внешне похожа на Луна s, указывая на то, что он был геологически неактивным в течение миллиардов лет. В нем почти нет атмосферы для сохранения тепла, а температура поверхности его поверхности в течение суток меняется сильнее, чем на любой другой планете Солнечной системы, от 100 К (-173 ° C; -280 ° F) ночью до 700 K (427 ° C). ; 800 ° F) в течение дня в экваториальных регионах.^[18] В полярных регионах постоянно ниже 180 К (-93 ° C; -136 ° F). Планета не знает естественные спутники.

Меркурий посетили два космических аппарата: Маринер 10 пролетел в 1974 и 1975 годах; и МЕССЕНДЖЕР Запущенный в 2004 году, он совершил оборот вокруг Меркурия более 4000 раз за четыре года, прежде чем израсходовать топливо и врезаться в поверхность планеты 30 апреля 2015 года.^[19][20][21] В BepiColombo К Меркурию планируется прибытие космического корабля в 2025 году.

Физические характеристики

Внутренняя структура

Внутренняя структура и магнитное поле Меркурия

Ртуть, по-видимому, имеет твердую силикатную корку и мантию, покрывающую твердый внешний слой ядра из сульфида железа, более глубокий жидкий центральный слой и твердое внутреннее ядро.^[22][23]

Меркурий - один из четырех планеты земной группы в Солнечная система, и представляет собой твердое тело, подобное Земле. Это самая маленькая планета в Солнечной системе с экваториальный радиус 2439,7 км (1516,0 миль).^[3] Меркурий также меньше - хотя и более массивный - чем самый большой естественные спутники в Солнечной системе, Ганимед и Титан. Ртуть состоит примерно на 70% из металла и на 30% из силикат материал.^[24] Плотность Меркурия - вторая по величине в Солнечной системе - 5,427 г / см.³, лишь немного меньше плотности Земли 5,515 г / см³.^[3] Если эффект гравитационное сжатие должны были быть исключены из обеих планет, материалы, из которых состоит Меркурий, будут более плотными, чем материалы Земли, с плотностью в несжатом состоянии 5,3 г / см³ по сравнению с земным 4,4 г / см³.^[25]

Плотность Меркурия можно использовать для вывода деталей его внутренней структуры. Хотя высокая плотность Земли в значительной степени является результатом гравитационного сжатия, особенно на основной, Меркурий намного меньше, и его внутренние области не так сжаты. Следовательно, чтобы он имел такую ​​высокую плотность, его ядро ​​должно быть большим и богатым железом.^[26]

По оценкам геологов, ядро ​​Меркурия занимает около 55% его объема; для Земли эта доля составляет 17%. Исследование, опубликованное в 2007 году, предполагает, что у Меркурия есть расплавленное ядро.^[27][28] Ядро окружает 500–700 км (310–430 миль). мантия состоящий из силикатов.^[29][30] По данным Маринер 10 миссия и наблюдения с Земли, Меркурий корка оценивается в толщину 35 км (22 мили).^[31] Отличительной особенностью поверхности Меркурия является наличие множества узких хребтов, протянувшихся до нескольких сотен километров в длину. Считается, что они образовались, когда ядро ​​и мантия Меркурия охлаждались и сжимались в то время, когда кора уже затвердела.^[32]

В ядре Меркурия больше железа, чем в ядре любой другой крупной планеты Солнечной системы, и для объяснения этого было предложено несколько теорий. Наиболее широко распространенная теория состоит в том, что изначально у ртути соотношение металл-силикат было сходным с обычным. хондрит метеориты, которые считаются типичными для каменистой материи Солнечной системы, и имеют массу примерно в 2,25 раза больше ее нынешней массы.^[33] В начале истории Солнечной системы Меркурий, возможно, подвергся удару. планетезимальный примерно 1/6 этой массы и несколько тысяч километров в поперечнике.^[33] Удар снес бы большую часть первоначальной коры и мантии, оставив ядро ​​в качестве относительно основного компонента.^[33] Похожий процесс, известный как гипотеза гигантского удара, было предложено объяснить формирование Луна.^[33]

В качестве альтернативы, Меркурий мог образоваться из солнечная туманность до того, как выход энергии Солнца стабилизировался. Первоначально он имел бы вдвое больше нынешней массы, но, поскольку протосолнце При сжатии температура около Меркурия могла быть от 2500 до 3500 К и, возможно, даже до 10000 К.^[34] Большая часть поверхностных пород Меркурия могла испариться при таких температурах, образуя атмосферу «каменного пара», который мог быть унесен Солнечный ветер.^[34]

Третья гипотеза предполагает, что солнечная туманность вызванный тащить на частицах, из которых был срастание, что означало, что более легкие частицы терялись из аккрецирующего материала, а не собирались Меркурием.^[35] Каждая гипотеза предсказывает различный состав поверхности, и есть две космические миссии для проведения наблюдений. МЕССЕНДЖЕР, который закончился в 2015 году, обнаружил более высокие, чем ожидалось, уровни калия и серы на поверхности, предполагая, что гипотеза гигантского удара и испарения коры и мантии не произошло, потому что калий и сера были бы вытеснены экстремальной жарой эти события.^[36] BepiColombo, который прибудет к Меркурию в 2025 году, проведет наблюдения для проверки этих гипотез.^[37] Полученные к настоящему моменту результаты подтверждают третью гипотезу; однако необходим дальнейший анализ данных.^[38]

Геология поверхности

Топографическая карта северного полушария Меркурия. MLA инструмент на МЕССЕНДЖЕР
от самого низкого (фиолетовый) до самого высокого (красный, 10 км (6,2 мили)).

Топографическая карта Меркурия

Поверхность Меркурия похожа на поверхность Луны, показывая обширные кобыла -подобные равнины и тяжелые кратеры, что указывает на то, что он был геологически неактивным в течение миллиардов лет. Потому что знание Геология Меркурия была основана только на 1975 г. Маринер 10 облет и земной наблюдений, это наименее изученная из планет земной группы.^[28] По данным МЕССЕНДЖЕР орбитальный аппарат обрабатываются, эти знания будут увеличиваться. Например, обнаружен необычный кратер с расходящимися впадинами, который ученые назвали «пауком».^[39] Позже он был назван Аполлодор.^[40]

Поверхность Меркурия

MASCS сканирование спектра поверхности Меркурия по МЕССЕНДЖЕР

Альбедо Особенности - это области с заметно различающейся отражательной способностью, как видно в телескоп. У Меркурия есть дорса (также называемая "морщинки "), Подобный Луне нагорье, montes (горы), planitiae (равнины), rupes (откосы) и долины (долины).^[41][42]

Названия функций на Меркурии происходят из разных источников. Имена, исходящие от людей, ограничиваются умершими. Кратеры названы в честь художников, музыкантов, художников и авторов, которые внесли выдающийся или фундаментальный вклад в свою область. Хребты, или дорса, названы в честь ученых, внесших вклад в изучение Меркурия. Депрессии или ямки названы в честь произведений архитектуры. Монтес назван в честь слова «горячий» на разных языках. Равнины или планитии названы в честь Меркурий на разных языках. Откосы или же рупии названы в честь кораблей научных экспедиций. Долины или долины названы в честь заброшенных городов, поселков или поселений древности.^[43]

Меркурий подвергся сильной бомбардировке кометы и астероиды во время и вскоре после его образования 4,6 миллиарда лет назад, а также во время, возможно, отдельного последующего эпизода, названного Поздняя тяжелая бомбардировка это закончилось 3,8 миллиарда лет назад.^[44] В этот период интенсивного кратерообразования Меркурий получил удары по всей своей поверхности.^[42] способствует отсутствие каких-либо атмосфера чтобы замедлить ударник.^[45] В это время Меркьюри был вулканически активный; бассейны, такие как Caloris Basin были заполнены магма, создавая гладкие равнины, похожие на Мария найдено на Луне.^[46][47]

Данные облетов в октябре 2008 г. МЕССЕНДЖЕР дал исследователям большее понимание беспорядочного характера поверхности Меркурия. Поверхность Меркурия больше неоднородный чем либо Марс или Луна 's, оба из которых содержат значительные участки схожей геологии, такие как моря и плато.^[48]

Ударные бассейны и кратеры

Перспективный вид бассейна Калорис - высокий (красный); низкий (синий).

Цветное изображение кратеров Мунк, Сандер и По среди вулканических равнин (оранжевое) рядом с Caloris Basin

Кратеры на Меркурии диапазон диаметров от небольших чашеобразных полостей до ударные бассейны с несколькими кольцами сотни километров в поперечнике. Они появляются во всех состояниях деградации, от относительно свежих лучевых кратеров до сильно разрушенных остатков кратеров. Кратеры Меркурия немного отличаются от лунных кратеров тем, что площадь, покрытая их выбросами, намного меньше, что является следствием более сильной поверхностной гравитации Меркурия.^[49] В соответствии с IAU Согласно правилам, каждый новый кратер должен быть назван в честь художника, прославившегося более пятидесяти лет и умершего более трех лет, до того, как будет назван кратер.^[50]

Самый большой известный кратер Caloris Basin, диаметром 1550 км.^[51] Воздействие, создавшее Бассейн Калорис, было настолько мощным, что вызвало лава извержений и оставили концентрическое кольцо высотой более 2 км, окружающее кратер от удара. На антипод Бассейна Калорис - это большой регион необычной холмистой местности, известный как «Странный ландшафт». Одна из гипотез его происхождения заключается в том, что ударные волны, образовавшиеся во время удара Калориса, прошли вокруг Меркурия, сходясь в антиподе бассейна (на 180 градусов). В результате высокие напряжения разрушили поверхность.^[52] В качестве альтернативы было высказано предположение, что эта местность образовалась в результате схождения выбросов на антиподе этого бассейна.^[53]

Всего на изображенной части Меркурия было идентифицировано около 15 ударных бассейнов. Примечательным бассейном является многокольцевое кольцо шириной 400 км. Толстого бассейна у которого есть одеяло выброса, простирающееся до 500 км от его края, и пол, заполненный гладкими равнинными материалами. Бассейн Бетховена имеет аналогичное по размеру одеяло выброса и край диаметром 625 км.^[49] Словно Луна, поверхность Меркурия, вероятно, подверглась воздействию космическое выветривание процессы, в том числе Солнечный ветер и микрометеорит ударов.^[54]

Внутренняя часть кратера Абедин

Равнины

Caloris Basin, один из крупнейших ударных бассейнов Солнечной системы

Так называемая «странная местность» образовалась в точке противоположный к влиянию бассейна Калориса.

На Меркурии есть два геологически различных равнинных региона.^[49][55] Пологий, холмистый равнины между кратерами самые старые видимые поверхности Меркурия,^[49] предшествует сильно изрезанной кратерами местности. Эти межкратерные равнины, кажется, стерли с лица земли многие более ранние кратеры, и в целом наблюдается небольшое количество меньших кратеров диаметром менее 30 км.^[55]

Гладкие равнины - это широко распространенные плоские области, которые заполняют впадины различных размеров и очень похожи на лунные моря. Примечательно, что они заполняют широкое кольцо, окружающее Бассейн Калорис. В отличие от лунных морей, гладкие равнины Меркурия имеют такое же альбедо, что и более старые равнины между кратерами. Несмотря на отсутствие однозначно вулканических характеристик, локализация и округлая, лопастная форма этих равнин убедительно подтверждают вулканическое происхождение.^[49] Все гладкие равнины Меркурия сформировались значительно позже бассейна Калорис, о чем свидетельствуют заметно меньшие плотности кратеров, чем на бланкете выброса Калорис.^[49] Дно бассейна Калорис заполнено геологически отчетливой плоской равниной, разбитой гребнями и трещинами в виде примерно многоугольной структуры. Неясно, являются ли они вулканическими лавами, образовавшимися в результате удара, или большим слоем ударного расплава.^[49]

Компрессионные особенности

Одна необычная особенность поверхности Меркурия - многочисленные складки сжатия, или рупии, пересекающие равнины. Когда внутреннее пространство Меркурия остыло, оно сжималось, и его поверхность начала деформироваться, создавая морщинки и лопастные уступы связана с разломы тяги. Переходы могут достигать длины 1000 км и высоты до 3 км.^[56] Эти детали сжатия можно увидеть поверх других деталей, таких как кратеры и гладкие равнины, что указывает на то, что они появились позже.^[57] Картирование особенностей предполагает полное сокращение радиуса Меркурия в диапазоне от ~ 1 до 7 км.^[58] Были обнаружены мелкомасштабные уступы надвиговых разломов высотой в несколько десятков метров и длиной в диапазоне нескольких километров, возраст которых, по всей видимости, составляет менее 50 миллионов лет, что указывает на то, что сжатие внутренних поверхностей и, как следствие, геологическая активность на поверхности продолжаются. настоящее.^[56][58]

В Лунный разведывательный орбитальный аппарат обнаружил, что аналогичные небольшие надвиги существуют на Луна.

Вулканология

Кратер Пикассо - постулируется, что большая дугообразная яма, расположенная на восточной стороне ее дна, образовалась, когда подземная магма опускалась или осушалась, что привело к обрушению поверхности в образовавшуюся пустоту.

Изображения получены МЕССЕНДЖЕР выявили доказательства для пирокластические потоки на Меркурии из низкопрофильных щитовые вулканы.^[59][60][61] МЕССЕНДЖЕР данные помогли идентифицировать 51 пирокластический отложение на поверхности,^[62] где 90% из них находятся в ударных кратерах.^[62] Изучение состояния деградации ударных кратеров, вмещающих пирокластические отложения, предполагает, что пирокластическая активность на Меркурии происходила в течение длительного периода времени.^[62]

«Безободковая впадина» внутри юго-западного края Caloris Basin состоит как минимум из девяти перекрывающихся друг с другом вулканических жерл, каждый диаметром до 8 км. Таким образом, это "сложный вулкан ".^[63] Днища вентиляционных отверстий находятся как минимум на 1 км ниже их краев, и они больше похожи на вулканические кратеры, образованные взрывными извержениями или преобразованные в результате обрушения в пустоты, образованные отводом магмы обратно в канал.^[63] Ученые не смогли количественно определить возраст сложной вулканической системы, но сообщили, что он может быть порядка миллиарда лет.^[63]

Состояние поверхности и экзосфера

Составное изображение Меркурия, сделанное МЕССЕНДЖЕР

Радиолокационное изображение северного полюса Меркурия

Составная часть северного полюса Меркурия, где НАСА подтвердило открытие большого объема водяного льда в постоянно темных кратерах, которые там были обнаружены.^[64]

Температура поверхности Меркурия колеблется от 100 до 700 К (от −173 до 427 ° C; от −280 до 800 ° F).^[18] в самых крайних местах: 0 ° N, 0 ° W или 180 ° W. Она никогда не поднимается выше 180 К на полюсах,^[12]из-за отсутствия атмосферы и крутого температурного градиента между экватором и полюсами. Подсолнечная точка достигает около 700 К во время перигелий (0 ° W или 180 ° W), но только 550 K при афелий (90 ° или 270 ° з. Д.).^[65]На темной стороне планеты средняя температура 110 К.^[12][66]Интенсивность Солнечный свет на поверхности Меркурия колеблется от 4,59 до 10,61 раз больше солнечная постоянная (1370 Вт · м⁻²).^[67]

Хотя дневная температура на поверхности Меркурия, как правило, чрезвычайно высока, наблюдения убедительно свидетельствуют о том, что на Меркурии существует лед (замороженная вода). Дно глубоких кратеров на полюсах никогда не попадает под прямые солнечные лучи, и температура там остается ниже 102 К; намного ниже, чем в среднем по миру.^[68] Водяной лед сильно отражает радар, и наблюдения 70-метровой Радар солнечной системы Голдстоуна и VLA в начале 1990-х годов обнаружилось, что есть участки высокой радиолокационной отражение возле столбов.^[69] Хотя лед был не единственной возможной причиной появления этих отражающих областей, астрономы считают, что это наиболее вероятно.^[70]

По оценкам, в ледяных регионах содержится около 10¹⁴–10¹⁵ кг льда,^[71] и может быть покрыт слоем реголит что тормозит сублимация.^[72] Для сравнения: Антарктика ледяной щит на Земле имеет массу около 4×10¹⁸ кг, и Марс южная полярная шапка насчитывает около 10¹⁶ кг воды.^[71] Происхождение льда на Меркурии пока не известно, но два наиболее вероятных источника происходят из дегазация воды из недр планеты или осаждения в результате воздействия кометы.^[71]

Меркурий слишком маленький и горячий для своего сила тяжести сохранить любые значительные атмосфера в течение длительных периодов времени; у него есть тонкая ограниченная поверхность экзосфера^[73] содержащий водород, гелий, кислород, натрий, кальций, калий и другие при поверхностном давлении менее примерно 0,5 нПа (0,005 пикобар).^[14] Эта экзосфера нестабильна - атомы постоянно теряются и пополняются из различных источников. Атомы водорода и атомы гелия вероятно пришло из Солнечный ветер, распространяющийся в Меркьюри магнитосфера прежде чем позже сбежать обратно в космос. Радиоактивный распад элементов в коре Меркурия является еще одним источником гелия, а также натрия и калия. МЕССЕНДЖЕР обнаружено высокое содержание кальция, гелия, гидроксид, магний, кислород, калий, кремний и натрий. Присутствует водяной пар, выделяемый комбинацией таких процессов, как: кометы, ударяющиеся о его поверхность, распыление создание воды из водорода из Солнечный ветер кислород из горных пород и сублимация из резервуаров водяного льда в постоянно затененных полярных кратерах. Обнаружение большого количества связанных с водой ионов, таких как O⁺, ОЙ⁻, и ЧАС₃О⁺ был сюрпризом.^[74][75] Из-за количества этих ионов, которые были обнаружены в космической среде Меркурия, ученые предполагают, что эти молекулы были выброшены с поверхности или экзосферы солнечным ветром.^[76][77]

Натрий, калий и кальций были обнаружены в атмосфере в течение 1980–1990-х годов и, как полагают, в основном возникли в результате испарения поверхностных пород в результате ударов микрометеоритов.^[78] в том числе в настоящее время из Комета Энке.^[79] В 2008 году магний был открыт МЕССЕНДЖЕР.^[80] Исследования показывают, что иногда выбросы натрия локализуются в точках, соответствующих магнитным полюсам планеты. Это указывало бы на взаимодействие между магнитосферой и поверхностью планеты.^[81]

29 ноября 2012 года НАСА подтвердило, что изображения с МЕССЕНДЖЕР обнаружил, что кратеры на северном полюсе содержат ледяная вода. МЕССЕНДЖЕРс главный следователь Шон Соломон цитируется в Нью-Йорк Таймс оценивая объем льда как достаточно большой, чтобы «заключить Вашингтон, округ Колумбия, в замороженный блок глубиной две с половиной мили».^[64][c]

Магнитное поле и магнитосфера

График, показывающий относительную силу магнитного поля Меркурия

Несмотря на свой небольшой размер и медленное 59-дневное вращение, Меркурий имеет значительную и, по-видимому, глобальную магнитное поле. Согласно измерениям, проведенным Маринер 10, это около 1,1% силы Земли. Напряженность магнитного поля на экваторе Меркурия около 300 нТл.^[82][83] Как и у Земли, магнитное поле Меркурия диполярный.^[81] В отличие от Земли, полюса Меркурия почти совпадают с осью вращения планеты.^[84] Измерения как от Маринер 10 и МЕССЕНДЖЕР космические зонды показали, что сила и форма магнитного поля стабильны.^[84]

Вполне вероятно, что это магнитное поле создается динамо эффект, подобный магнитному полю Земли.^[85][86] Этот динамо-эффект был бы результатом циркуляции богатого железом жидкого ядра планеты. Особенно сильные приливные эффекты, вызванные высоким эксцентриситетом орбиты планеты, будут способствовать поддержанию ядра в жидком состоянии, необходимом для этого динамо-эффекта.^[29]

Магнитное поле Меркурия достаточно сильное, чтобы отклонить Солнечный ветер по всей планете, создавая магнитосфера. Магнитосфера планеты, хотя и достаточно мала, чтобы поместиться на Земле,^[81] достаточно силен, чтобы улавливать солнечный ветер плазма. Это способствует космическое выветривание поверхности планеты.^[84] Наблюдения, сделанные Маринер 10 космический аппарат обнаружил эту низкоэнергетическую плазму в магнитосфере на ночной стороне планеты. Всплески энергичных частиц в хвосте магнитосферы планеты указывают на динамическое качество магнитосферы планеты.^[81]

Во время второго облета планеты 6 октября 2008 г. МЕССЕНДЖЕР обнаружил, что магнитное поле Меркурия может быть чрезвычайно "проницаемым". Космический корабль столкнулся с магнитными «торнадо» - скрученными пучками магнитных полей, соединяющими магнитное поле планеты с межпланетным пространством, - которые были до 800 км шириной или треть радиуса планеты. Эти витые магнитные трубки, известные как события переноса потока, образуют открытые окна в магнитном щите планеты, через которые солнечный ветер может проникать и напрямую воздействовать на поверхность Меркурия через магнитное пересоединение^[87] Это также происходит в магнитном поле Земли. В МЕССЕНДЖЕР наблюдения показали, что скорость пересоединения у Меркурия в десять раз выше, но его близость к Солнцу составляет лишь около трети скорости пересоединения, наблюдаемой МЕССЕНДЖЕР.^[87]

Орбита, вращение и долгота

Орбита Меркурия (2006)

Анимация вращения Меркурия и Земли вокруг Солнца

У Меркурия больше всего эксцентричный орбита всех планет; его эксцентриситет составляет 0,21, а расстояние от Солнца составляет от 46 000 000 до 70 000 000 км (от 29 000 000 до 43 000 000 миль). Полный оборот по орбите занимает 87,969 земных суток. Диаграмма иллюстрирует эффекты эксцентриситета, показывая, что орбита Меркурия совмещена с круговой орбитой, имеющей такой же большая полуось. Более высокая скорость Меркурия, когда он находится около перигелия, очевидна с большего расстояния, которое он преодолевает за каждый 5-дневный интервал. На диаграмме изменяющееся расстояние от Меркурия до Солнца представлено размером планеты, который обратно пропорционален расстоянию от Меркурия до Солнца. Это различное расстояние до Солнца приводит к изгибу поверхности Меркурия за счет приливные выпуклости поднятый солнце которые примерно в 17 раз сильнее Луны на Земле.^[88] В сочетании с 3: 2 спин-орбитальный резонанс вращения планеты вокруг своей оси, это также приводит к сложным колебаниям температуры поверхности.^[24]Резонанс делает сингл солнечный день на Меркурии длится ровно два года Меркурия, или около 176 земных дней.^[89]

Орбита Меркурия наклонена на 7 градусов к плоскости орбиты Земли ( эклиптика ), как показано на схеме справа. Как результат, транзиты Меркурия через поверхность Солнца может происходить только тогда, когда планета пересекает плоскость эклиптики в то время, когда она находится между Землей и Солнцем, то есть в мае или ноябре. Это происходит в среднем каждые семь лет.^[90]

Меркурия осевой наклон почти ноль,^[91] с наилучшим измеренным значением 0,027 градуса.^[92] Это значительно меньше, чем у Юпитер, который имеет второй по величине наклон оси среди всех планет на 3,1 градуса. Это означает, что для наблюдателя на полюсах Меркурия центр Солнца никогда не поднимается более чем на 2,1 °. угловые минуты над горизонтом.^[92]

В определенных точках на поверхности Меркурия наблюдатель сможет увидеть, как Солнце выглядывает немного больше, чем на две трети пути над горизонтом, затем перевернулось и зашло перед восходом снова, все в пределах одного Меркурианский день.^[93] Это потому, что примерно за четыре земных дня до перигелий, Угловой орбитальная скорость равняется своей угловой скорость вращения так что Солнце кажущееся движение прекращается; ближе к перигелию угловая орбитальная скорость Меркурия превышает угловую скорость вращения. Таким образом, гипотетическому наблюдателю на Меркурии кажется, что Солнце движется ретроградный направление. Через четыре земных дня после перигелия возобновляется нормальное видимое движение Солнца.^[24] Подобный эффект произошел бы, если бы Меркурий находился в синхронном вращении: чередование усиления и потери вращения по сравнению с оборотом вызвало бы либрацию на 23,65 ° по долготе.^[94]

По той же причине на экваторе Меркурия есть две точки, разнесенные на 180 градусов. долгота, в любой из которых, вокруг перигелия в чередующиеся меркурианские годы (один раз в меркурианские дни), Солнце проходит над головой, затем меняет свое видимое движение и снова проходит над головой, затем обращается во второй раз и проходит над головой в третий раз, в сумме около 16 земных дней на весь этот процесс. В другие альтернативные меркурианские годы то же самое происходит в другой из этих двух точек. Амплитуда ретроградного движения мала, поэтому общий эффект состоит в том, что в течение двух или трех недель Солнце почти неподвижно над головой и является наиболее ярким, потому что Меркурий находится в перигелии, ближайшем к Солнцу. Это продолжительное пребывание на Солнце с максимальной яркостью делает эти две точки самыми горячими местами на Меркурии. Максимальная температура возникает, когда Солнце находится под углом примерно 25 градусов после полудня из-за запаздывание суточной температуры на 0,4 меркурийных дня и 0,8 лет Меркурия после восхода солнца.^[95] И наоборот, на экваторе есть две другие точки, удаленные от первых на 90 градусов долготы, где Солнце проходит над головой только тогда, когда планета находится в афелии в разные годы, когда видимое движение Солнца в небе Меркурия относительно быстрое. . Эти точки на экваторе, где происходит очевидное ретроградное движение Солнца, когда оно пересекает горизонт, как описано в предыдущем абзаце, получают гораздо меньше солнечного тепла, чем первые, описанные выше.

Меркурий достигает нижнего соединения (ближайшего приближения к Земле) в среднем каждые 116 земных дней,^[3] но этот интервал может составлять от 105 до 129 дней из-за эксцентрической орбиты планеты. Меркурий может приблизиться к Земле на расстояние 82,2 гига метра (0,549 астрономических единиц; 51,1 миллиона миль), и это медленно уменьшается: следующий подход с точностью до 82,1 Gm (51,0 миллиона миль) - это 2679, а в пределах 82,0 Gm (51,0 миллиона миль). миль) в 4487, но он не будет ближе к Земле, чем 80 Gm (50 миллионов миль) до 28 622.^[96] Его период ретроградное движение если смотреть с Земли, может варьироваться от 8 до 15 дней по обе стороны от нижнего соединения. Этот большой диапазон возникает из-за большого эксцентриситета орбиты планеты.^[24] По сути, потому что Меркурий находится ближе всего к Солнцу, при усреднении по времени Меркурий является ближайшей планетой к Земле,^[97] и - в этом смысле - это ближайшая планета к каждой из других планет Солнечной системы.^[98][99][d]

Соглашение о долготе

Согласно соглашению о долготе Меркурия, ноль долготы располагается в одной из двух самых горячих точек на поверхности, как описано выше. Однако, когда этот район впервые посетил, Маринер 10, этот нулевой меридиан находился в темноте, поэтому было невозможно выбрать объект на поверхности, чтобы определить точное положение меридиана. Поэтому был выбран небольшой кратер дальше на запад, названный Хун Кал, который обеспечивает точную точку отсчета для измерения долготы.^[100][101] Центр Хун Кала определяет 20 ° западного меридиана. 1970 год Международный астрономический союз разрешение предполагает, что долготы измеряются положительно в западном направлении на Меркурии.^[102] Таким образом, два самых жарких места на экваторе находятся на долготе 0 ° з.д. и 180 ° з.д., а самые холодные точки на экваторе - на долготе 90 ° з.д. и 270 ° з. Д. МЕССЕНДЖЕР проект использует восточно-позитивное соглашение.^[103]

Спин-орбитальный резонанс

После одного витка Меркурий повернулся 1,5 раза, поэтому после двух полных оборотов снова засветилось одно и то же полушарие.

Многие годы считалось, что Меркурий синхронно приливно заблокирован с солнцем, вращающийся один раз для каждой орбиты и всегда сохраняя одну и ту же сторону, направленную к Солнцу, точно так же, как одна и та же сторона Луны всегда обращена к Земле. Радар Наблюдения 1965 года показали, что планета имеет спин-орбитальный резонанс 3: 2, совершая три вращения за каждые два оборота вокруг Солнца. Эксцентриситет орбиты Меркурия делает этот резонанс стабильным - в перигелии, когда солнечный прилив наиболее силен, Солнце почти неподвижно в небе Меркурия.^[104]

Редкий резонансный приливный захват 3: 2 стабилизируется дисперсией приливной силы вдоль эксцентрической орбиты Меркурия, действующей на постоянную дипольную составляющую распределения масс Меркурия.^[105] На круговой орбите такой дисперсии нет, поэтому единственный стабилизированный на такой орбите резонанс составляет 1: 1 (например, Земля – Луна), когда приливная сила, растягивающая тело вдоль линии «центр-тело», действует крутящий момент, который выравнивает ось тела с наименьшей инерцией («самая длинная» ось и ось вышеупомянутого диполя) так, чтобы она всегда указывала в центре. Однако с заметным эксцентриситетом, как у орбиты Меркурия, приливная сила имеет максимум в перигелии и, следовательно, стабилизирует резонансы, такие как 3: 2, заставляя планету направлять свою ось наименьшей инерции примерно на Солнце при прохождении через перигелий.^[105]

Первоначальная причина, по которой астрономы думали, что он синхронизирован, заключалась в том, что всякий раз, когда Меркурий был лучше всего расположен для наблюдения, он всегда был почти в одной и той же точке в своем резонансе 3: 2, следовательно, показывая одно и то же лицо. Это потому, что, по совпадению, период вращения Меркурия составляет почти ровно половину его синодического периода по отношению к Земле. Из-за спин-орбитального резонанса 3: 2 Меркурия солнечный день (длина между двумя меридиан транзиты Солнца) длится около 176 земных дней.^[24] А звездный день (период вращения) длится около 58,7 земных суток.^[24]

Моделирование показывает, что орбитальный эксцентриситет Меркурия меняется хаотично от почти нуля (круговой) до более чем 0,45 за миллионы лет из-за возмущения с других планет.^[24][106] Считалось, что это объясняет спин-орбитальный резонанс Меркурия 3: 2 (а не более привычный 1: 1), потому что это состояние с большей вероятностью возникнет в период высокого эксцентриситета.^[107] Однако точное моделирование, основанное на реалистичной модели приливной реакции, продемонстрировало, что Меркурий был захвачен в состояние спиновой орбиты 3: 2 на очень ранней стадии своей истории, в течение 20 (более вероятно, 10) миллионов лет после своего образования.^[108]

Численное моделирование показывает, что будущее светский орбитальный резонансный Взаимодействие перигелия с Юпитером может привести к увеличению эксцентриситета орбиты Меркурия до точки, при которой существует 1% -ная вероятность столкновения планеты с Венерой в течение следующих пяти миллиардов лет.^[109][110]

Продвижение перигелия

В 1859 году французский математик и астроном Урбен Леверье сообщил, что медленный прецессия орбиты Меркурия вокруг Солнца нельзя полностью объяснить Ньютоновская механика и возмущения от известных планет. Он предположил, среди возможных объяснений, что другая планета (или, возможно, вместо этого серия более мелких «корпускул») могла существовать на орбите, даже более близкой к Солнцу, чем Меркурий, чтобы объяснить это возмущение.^[111] (Другие рассмотренные объяснения включали небольшое сжатие Солнца.) Успех поисков Нептун на основе его возмущений орбиты Уран побудили астрономов поверить в это возможное объяснение, и гипотетическая планета была названа Вулкан, но такой планеты никогда не было.^[112]

В прецессия перигелия Меркурия - 5600 угловые секунды (1,5556 °) на столетие относительно Земли, или 574,10 ± 0,65 угловых секунд на столетие^[113] относительно инерционного ICRF. Механика Ньютона, учитывая все эффекты от других планет, предсказывает прецессию в 5,557 угловых секунд (1,5436 °) за столетие.^[113] В начале 20 века Альберт Эйнштейн с общая теория относительности предоставили объяснение наблюдаемой прецессии, формализовав гравитацию как опосредованную кривизной пространства-времени. Эффект невелик: всего 42,98 угловой секунды в столетие для Меркурия; поэтому для полного избыточного витка требуется немногим более двенадцати миллионов витков. Подобные, но гораздо меньшие эффекты существуют для других тел Солнечной системы: 8,62 угловых секунды в столетие для Венеры, 3,84 для Земли, 1,35 для Марса и 10,05 для 1566 Икар.^[114][115]

Формула Эйнштейна для смещения перигелия за оборот: ${ displaystyle epsilon = 24 pi ^ {3} { frac {a ^ {2}} {T ^ {2} c ^ {2} (1-e ^ {2})}}}$, куда ${ displaystyle e}$ эксцентриситет орбиты, ${ displaystyle a}$ большая полуось, и ${ displaystyle T}$ орбитальный период. Заполнение значений дает результат 0,1035 угловой секунды на оборот или 0,4297 угловой секунды на земной год, то есть 42,97 угловой секунды на столетие. Это хорошо согласуется с принятым значением увеличения перигелия Меркурия, равным 42,98 угловых секунд за столетие.^[116]

Биологические соображения

Пригодность

На основе исследований, опубликованных в марте 2020 года, может быть научная поддержка того, что некоторые части планеты Меркурий могли быть обитаемый, и, возможно, что формы жизни, хотя, вероятно, примитивный микроорганизмы, возможно, существовали на планете.^[117][118]

Наблюдение

Image mosaic - пользователем Маринер 10, 1974

Меркурия кажущаяся величина рассчитано, чтобы варьироваться от -2,48 (ярче, чем Сириус ) вокруг высшее соединение и +7,25 (ниже предела видимости невооруженным глазом) вокруг нижнее соединение.^[13] Средняя видимая величина составляет 0,23, а стандартное отклонение 1,78 - самое большое для любой планеты. The mean apparent magnitude at superior conjunction is −1.89 while that at inferior conjunction is +5.93.^[13] Observation of Mercury is complicated by its proximity to the Sun, as it is lost in the Sun's glare for much of the time. Mercury can be observed for only a brief period during either morning or evening twilight.^[119]

Mercury can, like several other planets and the brightest stars, be seen during a total солнечное затмение.^[120]

Like the Moon and Venus, Mercury exhibits фазы как видно с Земли. It is "new" at inferior conjunction and "full" at superior conjunction. The planet is rendered invisible from Earth on both of these occasions because of its being obscured by the Sun,^[119] except its new phase during a транзит.

Mercury is technically brightest as seen from Earth when it is at a full phase. Although Mercury is farthest from Earth when it is full, the greater illuminated area that is visible and the opposition brightness surge more than compensates for the distance.^[121] The opposite is true for Venus, which appears brightest when it is a полумесяц, because it is much closer to Earth than when нелепый.^[121][122]

False-color map showing the maximum temperatures of the north polar region

Nonetheless, the brightest (full phase) appearance of Mercury is an essentially impossible time for practical observation, because of the extreme proximity of the Sun. Mercury is best observed at the first and last quarter, although they are phases of lesser brightness. The first and last quarter phases occur at greatest удлинение east and west of the Sun, respectively. At both of these times Mercury's separation from the Sun ranges anywhere from 17.9° at перигелий to 27.8° at афелий.^[123][124] At greatest западный elongation, Mercury rises at its earliest before sunrise, and at greatest восточный elongation, it sets at its latest after sunset.^[125]

Mercury can be easily seen from the tropics and subtropics more than from higher latitudes. Viewed from low latitudes and at the right times of year, the эклиптика intersects the horizon at a steep angle. Mercury is 10° above the horizon when the planet appears directly above the Sun (i.e. its orbit appears vertical) and is at maximum elongation from the Sun (28°) and also when the Sun is 18° below the horizon, so the sky is just completely dark.^[e] This angle is the maximum высота at which Mercury is visible in a completely dark sky.

False-color image of Carnegie Rupes, a tectonic landform—high terrain (red); low (blue).

В средние широты, Mercury is more often and easily visible from the Южное полушарие than from the Северный. This is because Mercury's maximum western elongation occurs only during early autumn in the Southern Hemisphere, whereas its greatest eastern elongation happens only during late winter in the Southern Hemisphere.^[125] In both of these cases, the angle at which the planet's orbit intersects the horizon is maximized, allowing it to rise several hours before sunrise in the former instance and not set until several hours after sundown in the latter from southern mid-latitudes, such as Argentina and South Africa.^[125]

An alternate method for viewing Mercury involves observing the planet during daylight hours when conditions are clear, ideally when it is at its greatest elongation. This allows the planet to be found easily, even when using telescopes with 8 cm (3.1 in) apertures. Care must be taken to ensure the instrument isn't pointed directly towards the Sun because of the risk for eye damage. This method bypasses the limitation of twilight observing when the ecliptic is located at a low elevation (e.g. on autumn evenings).

Ground-based telescope observations of Mercury reveal only an illuminated partial disk with limited detail. The first of two космический корабль to visit the planet was Маринер 10, which mapped about 45% of its surface from 1974 to 1975. The second is the МЕССЕНДЖЕР spacecraft, which after three Mercury flybys between 2008 and 2009, attained orbit around Mercury on March 17, 2011,^[126] to study and map the rest of the planet.^[127]

В Космический телескоп Хаббла cannot observe Mercury at all, due to safety procedures that prevent its pointing too close to the Sun.^[128]

Because the shift of 0.15 revolutions in a year makes up a seven-year cycle (0.15 × 7 ≈ 1.0), in the seventh year Mercury follows almost exactly (earlier by 7 days) the sequence of phenomena it showed seven years before.^[123]

История наблюдений

Ancient astronomers

Mercury, from Liber astronomiae, 1550

The earliest known recorded observations of Mercury are from the Mul.Apin таблетки. These observations were most likely made by an Ассирийский astronomer around the 14th century BC.^[129] В клинопись name used to designate Mercury on the Mul.Apin tablets is transcribed as Udu.Idim.Guu₄.Ud ("the jumping planet").^[f][130] Babylonian records of Mercury date back to the 1st millennium BC. В Вавилоняне called the planet Набу after the messenger to the gods in their mythology.^[131]

The ancients knew Mercury by different names depending on whether it was an evening star or a morning star. By about 350 BC, the древние греки had realized the two stars were one.^[132] They knew the planet as Στίλβων Stilbōn, meaning "twinkling", and Ἑρμής Hermēs, for its fleeting motion,^[133] a name that is retained in modern Греческий (Ερμής Эрмис).^[134] The Romans named the planet after the swift-footed Roman messenger god, Меркурий (Латинский Меркурий), which they equated with the Greek Гермес, because it moves across the sky faster than any other planet.^[132][135] В astronomical symbol for Mercury is a stylized version of Hermes' кадуцей.^[136]

В Греко -Египтянин^[137] астроном Птолемей wrote about the possibility of planetary transits across the face of the Sun in his work Планетарные гипотезы. He suggested that no transits had been observed either because planets such as Mercury were too small to see, or because the transits were too infrequent.^[138]

Ibn al-Shatir 's model for the appearances of Mercury, showing the multiplication of epicycles с использованием Пара туси, тем самым устраняя эксцентрики Птолемея и равный.

В древний Китай, Mercury was known as "the Hour Star" (Chen-xing 辰星). It was associated with the direction north and the phase of water in the Пять фаз system of metaphysics.^[139] Современное Китайский, Корейский, Японский и вьетнамский cultures refer to the planet literally as the "water star" (水星), на основе Пять элементов.^{[140][141][142]} Индуистская мифология использовал имя Будха for Mercury, and this god was thought to preside over Wednesday.^[143] Бог Один (or Woden) of Германское язычество was associated with the planet Mercury and Wednesday.^[144] В майя may have represented Mercury as an owl (or possibly four owls; two for the morning aspect and two for the evening) that served as a messenger to the преисподняя.^[145]

В средневековая исламская астрономия, то Андалузский астроном Abū Ishāq Ibrāhīm al-Zarqālī in the 11th century described the deferent of Mercury's geocentric orbit as being oval, like an egg or a пиньон, although this insight did not influence his astronomical theory or his astronomical calculations.^[146][147] В 12 веке Ибн Баджах observed "two planets as black spots on the face of the Sun", which was later suggested as the транзит Меркурия and/or Venus by the Марага астроном Котб ад-Дин Ширази в 13 веке.^[148] (Note that most such medieval reports of transits were later taken as observations of солнечные пятна.^[149])

In India, the Школа Кералы астроном Нилаканта Сомаяджи in the 15th century developed a partially heliocentric planetary model in which Mercury orbits the Sun, which in turn orbits Earth, similar to the Тихоническая система later proposed by Тихо Браге в конце 16 века.^[150]

Ground-based telescopic research

Транзит Меркурия. Mercury is visible as a black dot below and to the left of center. The dark area above the center of the solar disk is a солнечное пятно.

Elongation is the angle between the Sun and the planet, with Earth as the reference point. Mercury appears close to the Sun.

Первый телескопический observations of Mercury were made by Галилео в начале 17 века. Although he observed фазы when he looked at Venus, his telescope was not powerful enough to see the phases of Mercury. In 1631, Пьер Гассенди made the first telescopic observations of the транзит of a planet across the Sun when he saw a transit of Mercury predicted by Иоганн Кеплер. In 1639, Giovanni Zupi used a telescope to discover that the planet had орбитальный phases similar to Venus and the Moon. The observation demonstrated conclusively that Mercury orbited around the Sun.^[24]

A rare event in astronomy is the passage of one planet in front of another (затмение ), as seen from Earth. Mercury and Venus occult each other every few centuries, and the event of May 28, 1737 is the only one historically observed, having been seen by Джон Бевис на Royal Greenwich Observatory.^[151] The next occultation of Mercury by Venus will be on December 3, 2133.^[152]

The difficulties inherent in observing Mercury mean that it has been far less studied than the other planets. В 1800 г. Johann Schröter made observations of surface features, claiming to have observed 20-kilometre-high (12 mi) mountains. Фридрих Бессель used Schröter's drawings to erroneously estimate the rotation period as 24 hours and an axial tilt of 70°.^[153] В 1880-х гг. Джованни Скиапарелли mapped the planet more accurately, and suggested that Mercury's rotational period was 88 days, the same as its orbital period due to tidal locking.^[154] Это явление известно как синхронное вращение. The effort to map the surface of Mercury was continued by Eugenios Antoniadi, who published a book in 1934 that included both maps and his own observations.^[81] Many of the planet's surface features, particularly the albedo features, take their names from Antoniadi's map.^[155]

In June 1962, Soviet scientists at the Institute of Radio-engineering and Electronics из Академия Наук СССР во главе с Vladimir Kotelnikov, became the first to bounce a радар signal off Mercury and receive it, starting radar observations of the planet.^{[156][157][158]} Three years later, radar observations by Americans Gordon H. Pettengill and Rolf B. Dyce, using the 300-meter Радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, showed conclusively that the planet's rotational period was about 59 days.^[159][160] The theory that Mercury's rotation was synchronous had become widely held, and it was a surprise to astronomers when these radio observations were announced. If Mercury were tidally locked, its dark face would be extremely cold, but measurements of radio emission revealed that it was much hotter than expected. Astronomers were reluctant to drop the synchronous rotation theory and proposed alternative mechanisms such as powerful heat-distributing winds to explain the observations.^[161]

Water ice (yellow) at Mercury's north polar region

Итальянский астроном Джузеппе Коломбо noted that the rotation value was about two-thirds of Mercury's orbital period, and proposed that the planet's orbital and rotational periods were locked into a 3:2 rather than a 1:1 resonance.^[162] Данные из Маринер 10 subsequently confirmed this view.^[163] This means that Schiaparelli's and Antoniadi's maps were not "wrong". Instead, the astronomers saw the same features during every второй orbit and recorded them, but disregarded those seen in the meantime, when Mercury's other face was toward the Sun, because the orbital geometry meant that these observations were made under poor viewing conditions.^[153]

Ground-based optical observations did not shed much further light on Mercury, but radio astronomers using interferometry at microwave wavelengths, a technique that enables removal of the solar radiation, were able to discern physical and chemical characteristics of the subsurface layers to a depth of several meters.^[164][165] Not until the first space probe flew past Mercury did many of its most fundamental morphological properties become known. Moreover, recent technological advances have led to improved ground-based observations. In 2000, high-resolution удачная визуализация observations were conducted by the Обсерватория Маунт Вильсон 1.5 meter Hale telescope. They provided the first views that resolved surface features on the parts of Mercury that were not imaged in the Маринер 10 миссия.^[166] Most of the planet has been mapped by the Arecibo radar telescope, with 5 km (3.1 mi) resolution, including polar deposits in shadowed craters of what may be water ice.^[167]

Research with space probes

МЕССЕНДЖЕР being prepared for launch

Mercury transiting the солнце as viewed by the Марс марсоход Любопытство (June 3, 2014).^[168]

Reaching Mercury from Earth poses significant technical challenges, because it orbits so much closer to the Sun than Earth. A Mercury-bound spacecraft launched from Earth must travel over 91 million kilometres (57 million miles) into the Sun's гравитационный potential well. Mercury has an орбитальная скорость of 48 km/s (30 mi/s), whereas Earth's orbital speed is 30 km/s (19 mi/s). Therefore, the spacecraft must make a large change in скорость (дельта-v ) to get to Mercury and then enter orbit, as compared to the delta-v required for other planetary missions.

В потенциальная энергия liberated by moving down the Sun's potential well становится кинетическая энергия, requiring another large delta-v change to do anything other than rapidly pass by Mercury. To land safely or enter a stable orbit the spacecraft would rely entirely on rocket motors. Аэробрейкинг is ruled out because Mercury has a negligible atmosphere. A trip to Mercury requires more rocket fuel than that required to побег the Solar System completely. As a result, only two space probes have visited it so far.^[169] A proposed alternative approach would use a солнечный парус to attain a Mercury-synchronous orbit around the Sun.^[170]

Маринер 10

Маринер 10, the first probe to visit Mercury

The first spacecraft to visit Mercury was НАСА с Маринер 10 (1974–1975).^[132] The spacecraft used the gravity of Венера to adjust its orbital velocity so that it could approach Mercury, making it both the first spacecraft to use this gravitational "slingshot" effect and the first NASA mission to visit multiple planets.^[171] Маринер 10 provided the first close-up images of Mercury's surface, which immediately showed its heavily cratered nature, and revealed many other types of geological features, such as the giant scarps that were later ascribed to the effect of the planet shrinking slightly as its iron core cools.^[172] Unfortunately, the same face of the planet was lit at each of Маринер 10с close approaches. This made close observation of both sides of the planet impossible,^[173] and resulted in the mapping of less than 45% of the planet's surface.^[174]

The spacecraft made three close approaches to Mercury, the closest of which took it to within 327 km (203 mi) of the surface.^[175] At the first close approach, instruments detected a magnetic field, to the great surprise of planetary geologists—Mercury's rotation was expected to be much too slow to generate a significant динамо эффект. The second close approach was primarily used for imaging, but at the third approach, extensive magnetic data were obtained. The data revealed that the planet's magnetic field is much like Earth's, which deflects the Солнечный ветер по всей планете. For many years after the Маринер 10 encounters, the origin of Mercury's magnetic field remained the subject of several competing theories.^[176][177]

On March 24, 1975, just eight days after its final close approach, Маринер 10 ran out of fuel. Because its orbit could no longer be accurately controlled, mission controllers instructed the probe to shut down.^[178] Маринер 10 is thought to be still orbiting the Sun, passing close to Mercury every few months.^[179]

МЕССЕНДЖЕР

Estimated details of the impact of МЕССЕНДЖЕР 30 апреля 2015 г.

A second NASA mission to Mercury, named МЕССЕНДЖЕР (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging), was launched on August 3, 2004. It made a fly-by of Earth in August 2005, and of Venus in October 2006 and June 2007 to place it onto the correct trajectory to reach an orbit around Mercury.^[180] A first fly-by of Mercury occurred on January 14, 2008, a second on October 6, 2008,^[181] and a third on September 29, 2009.^[182] Most of the hemisphere not imaged by Маринер 10 was mapped during these fly-bys. The probe successfully entered an elliptical orbit around the planet on March 18, 2011. The first orbital image of Mercury was obtained on March 29, 2011. The probe finished a one-year mapping mission,^[181] and then entered a one-year extended mission into 2013. In addition to continued observations and mapping of Mercury, МЕССЕНДЖЕР observed the 2012 солнечный максимум.^[183]

The mission was designed to clear up six key issues: Mercury's high density, its geological history, the nature of its магнитное поле, the structure of its core, whether it has ice at its poles, and where its tenuous atmosphere comes from. To this end, the probe carried imaging devices that gathered much-higher-resolution images of much more of Mercury than Маринер 10, ассорти spectrometers to determine abundances of elements in the crust, and магнитометры and devices to measure velocities of charged particles. Measurements of changes in the probe's orbital velocity were expected to be used to infer details of the planet's interior structure.^[184] МЕССЕНДЖЕРс final maneuver was on April 24, 2015, and it crashed into Mercury's surface on April 30, 2015.^{[185][186][187]} The spacecraft's impact with Mercury occurred near 3:26 PM EDT on April 30, 2015, leaving a crater estimated to be 16 m (52 ft) in diameter.^[188]

First (March 29, 2011) and last (April 30, 2015) images of Mercury by МЕССЕНДЖЕР from orbit

BepiColombo

В Европейское космическое агентство и Japanese Space Agency developed and launched a joint mission called BepiColombo, which will orbit Mercury with two probes: one to map the planet and the other to study its магнитосфера.^[189] Launched on October 20, 2018, BepiColombo is expected to reach Mercury in 2025.^[190] It will release a магнитометр probe into an elliptical orbit, then chemical rockets will fire to deposit the mapper probe into a circular orbit. Both probes will operate for one terrestrial year.^[189] The mapper probe carries an array of spectrometers similar to those on МЕССЕНДЖЕР, and will study the planet at many different wavelengths including инфракрасный, ультрафиолетовый, рентгеновский снимок и гамма-луч.^[191]

Сравнение

Size comparison with other Solar System objects

Меркурий, земной шар

Меркурий, Венера, земной шар, Марс

Задний ряд: Марс, Меркурий
Передний: Луна, Плутон, Хаумеа

Смотрите также

• Очертание Меркурия (планеты)
• Будха, Hinduism's name for the planet and the god Mercury
• Колонизация Меркурия
• Исследование Меркурия
• Mercury in astrology
• Меркурий в художественной литературе
• Хронология далекого будущего
• Холодная ловушка (астрономия)

Примечания

Рекомендации

внешняя ссылка

Послушайте эту статью (19,0 мегабайт)

Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 16 января 2008 г. (2008-01-16), и не отражает последующих изменений.

(Аудио помощь · Больше устных статей)

• Атлас Меркурия. НАСА. 1978. СП-423.
• Номенклатура ртути и карта с названиями объектов от USGS / IAU Газетир планетарной номенклатуры
• Равнопрямоугольная карта Меркурия компании Applied Coherent Technology Corp.
• 3D глобус Меркурия от Google
• Меркурий на Solarviews.com
• Меркурий автор: Astronomy Cast
• МЕССЕНДЖЕР сайт миссии
• BepiColombo сайт миссии