Мэркурый
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Мэрку́рый — найболей блізка разьмешчаная да Сонца плянэта. Мэркурый, як і іншыя плянэты Сонечнай сыстэмы, названы імем аднаго з багоў антычнага пантэона, у дадзеным выпадку — рымскага бога гандлю (адпавядае грэцкаму Гермэсу). Мэркурый — досыць складаная для назіраньня зь Зямлі плянэта. Будучы ўнутранай па стаўленьні да Зямлі, плянэта ніколі не аддаляецца ад Сонца далей, чым на 28°, і таму бачная нядоўга на фоне ранішняга або вячэрняга сьвітанку. Таму ў старажытнасьці Мэркурый часта прымаўся за два розныя сьвяцілы (ранішняе й вячэрняе). У старажытным Эгіпце гэтыя дзьве выявы Мэркурыя мелі назовы Сэт і Гор, у старажытнай Індыі — Буда і Рагінэя, у старажытнай Грэцыі — Апалён і Гермэс.
Зьмест
Рух плянэты[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
Мэркурый рухаецца вакол Сонца па даволі моцна выцягнутай эліптычнай арбіце (эксцэнтрысытэт 0,205) на сярэдняй адлегласьці 57,91 млн км (0,387 а. а.). У пэрыгеліі Мэркурый знаходзіцца ў 45,9 млн км ад Сонца, у афеліі — у 69,7 млн км. Нахіл арбіты да плоскасьці экліптыкі роўны 7°. На адно абарачэньне па арбіце Мэркурый затрачвае 87,97 сутак. Сярэдняя хуткасьць руху плянэты па арбіце 48 км/с.
На працягу доўгага часу лічылася, што Мэркурый стала зьвернуты да Сонца адным і тым жа бокам, і адно абарачэньне вакол восі займае ў яго тыя жа 87,97 сутак. Назіраньні дэталяў на паверхні Мэркурыя, выкананыя на мяжы адрозьнівальнай здольнасьці, здавалася, не супярэчылі гэтаму. Дадзеная памылка было зьвязана з тым, што найболей спрыяльныя ўмовы для назіраньня Мэркурыя паўтараюцца праз патройны сынадычны пэрыяд, гэта значыць 348 зямных сутак, што прыкладна роўна шасціразоваму пэрыяду кручэньня Мэркурыя (352 сутак), таму ў розны час назіраўся прыблізна адзін і той жа ўчастак паверхні плянэты. З іншага боку, некаторыя астраномы лічылі, што мэркурыянскія суткі прыкладна роўныя зямным. Ісьціна адкрылася толькі ў сярэдзіне 1960-х гадоў, калі была праведзеная радыёлякацыя Меэркурыя. Апынулася, што мэркурыянскія зорныя суткі роўныя 58,65 зямных сутак, г. з. 2/3 мэркурыянскага года. Гэта ўнікальнае для Сонечнай сыстэмы зьява. У выніку за адзін мэркурыянскі год Мэркурый паспявае павярнуцца вакол сваёй восі на паўтара абарачэньня. Гэта значыць, калі ў момант мінаньня Мэркурыям пэрыгелія вызначаная кропка яго паверхні зьвернутая сапраўды да Сонца, то пры наступным мінаньні пэрыгелія да Сонца будзе зьвернутая ў дакладнасьці процілеглая кропка паверхні, а яшчэ праз адзін мэркурыянскі год Сонца зноў вернецца ў зэніт над першай кропкай. У выніку сонечныя суткі на Мэркурыі доўжацца два мэркурыянскіх гады або трое мэркурыянскіх зорных сутак.
У выніку такога руху плянэты на ёй можна вылучыць «гарачыя даўготы» — два процілеглыя мэрыдыяны, якія напераменку зьвернутыя да Сонца падчас мінаньня Мэркурыям пэрыгелія, і на якіх з-за гэтага бывае асабліва горача нават па мэркурыянскім меркам.
Камбінацыя рухаў плянэты спараджае яшчэ адна ўнікальная зьява. Хуткасьць кручэньня плянэты вакол восі — велічыня практычна сталая, у той час як хуткасьць арбітальнага руху стала зьмяняецца. На ўчастку арбіты зблізку пэрыгелія на працягу прыкладна 8 сутак хуткасьць арбітальнага руху перавышае хуткасьць вярчальнага руху. У выніку Сонца на небе Мэркурыя спыняецца, і пачынае рухацца ў зваротным кірунку — з захаду на ўсход. Гэты эфэкт часам завуць эфэктам Ісуса Навіна, імем біблейскага героя, які спыніў рух Сонцы (Нав., X, 12-13). Для назіральніка на даўготах, адлеглых на 90° ад «гарачых даўгот», Сонца пры гэтым узыходзіць (або заходзіць) двойчы.
Цікава таксама, што, хоць найблізкімі па разьмяшчэньні арбіт да Зямлі зьяўляюцца Марс і Вэнэра, Мэркурый зьяўляецца найблізкай да Зямлі большую частка часу, чым любая іншая плянэта.
Анамальная прэцэсія арбіты[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
- Асноўны артыкул: Анамальная прэцэсія пэрыгелю Мэркурыя
Мэркурый знаходзіцца блізка да Сонца, таму эфэкты агульнай тэорыі рэлятыўнасьці выяўляюцца ў ягоным руху ў найбольшай меры сярод усіх плянэт Сонечнай сыстэмы. Ужо ў 1859 годзе францускі матэматык і астраном Урбэн Левэр’е паведаміў, што існуе павольная прэцэсія арбіты Мэркурыя, якая ня можа быць цалкам растлумачаная на аснове разьліку ўплыву вядомых плянэт згодна з ньютанаўскай мэханікай. Прэцэсія пэрыгелія Мэркурыя складае 5600 кутніх сэкунд за стагодзьдзе. Разьлік ўплыву ўсіх іншых нябесных целаў на Мэркурый згодна з ньютанаўскай мэханікай дае прэцэсіі 5557 кутніх сэкунд за стагодзьдзе[1]. Спрабуючы патлумачыць назіраны эфэкт, ён выказаў здагадку, што існуе яшчэ адна плянэта (ці, магчыма, пояс невялікіх астэроідаў), арбіта якой разьмешчана бліжэй да Сонца, чым у Мэркурый, і якая ўносіць баламутны ўплыў[2] (іншыя тлумачэньні разглядалі няўлічаны палярны сьціск Сонца). Дзякуючы раней дасягнутым посьпехам у пошуках Нэптуна з улікам ягонага ўплыву на арбіту Урана дадзеная гіпотэза стала папулярнай, і шуканая гіпатэтычная плянэта нават атрымала назву — Вулькан. Аднак гэтая плянэта так і не была выяўлена[3].
Так як ні адно з гэтых тлумачэньняў не вытрымала праверкі назіраньнямі, некаторыя фізыкі пачалі вылучаць больш радыкальныя гіпотэзы, што неабходна зьмяняць сам закон прыцягненьня, напрыклад, зьмяняць у ім паказчык ступені або дадаваць у патэнцыял склады, якія залежылі бы ад хуткасьці целаў[4]. Аднак большасьць такіх спробаў апынуліся супярэчлівымі. У пачатку XX стагодзьдзя агульная тэорыя рэлятыўнасьці дала тлумачэнне назіранай прэцэсіі. Эфэкт ёсьць вельмі малы: рэлятывісцкі «дадатак» складае ўсяго 42,98 кутніх сэкунд за стагодзьдзе, што складае 1/130 (0,77%) ад агульнай хуткасьці прэцэсіі, так што запатрабуецца па меншай меры 12 мільёнаў абаротаў Мэркурыя вакол Сонца, каб пэрыгелий вярнуўся у становішча, прадказанае клясычнай тэорыяй. Падобнае, але меншае зрушэньне існуе і для іншых плянэт — 8,62 кутніх сэкунд за стагодзьдзе для Вэнэры, 3,84 для Зямлі, 1,35 для Марса, а таксама астэроідаў — 10,05 для Ікаруса[5][6].
Фізычныя характарыстыкі[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
Мэркурый — самая маленькая плянэта зямной групы. Яго радыюс складае ўсяго 2439 км, што менш радыюсу спадарожніка Юпітэра Ганімеда і спадарожніка Сатурна Тытана. Маса плянэты роўная 3,302×1023 кг. Сярэдняя шчыльнасьць Мэркурыя даволі вялікая — 5,427 г/см3, што толькі трохі менш шчыльнасьці Зямлі. Улічваючы, што Зямля больш па памерах, значэньне шчыльнасьці Меркурыя паказвае на падвышанае ўтрыманьне ў яго нетрах мэталаў. Паскарэньне вольнага падзеньня на Мэркурыі роўна 3,701 м/с2. Другая касьмічная хуткасьць — 4,3 км/с.
Блізкасьць да Сонца і даволі павольнае кручэньне плянэты, а таксама адсутнасьць атмасфэры прыводзяць да таго, што на Мэркурыі назіраюцца самыя рэзкія перапады тэмпэратур у Сонечнай сыстэме. Сярэдняя тэмпэратура яго дзённай паверхні роўная 623°K, начной — усяго 103°K. Мінімальная тэмпэратура на Мэркурыі роўная 90°K, а максымум, дасяганы апоўдні на «гарачых даўготах» — 700°K.
Нягледзячы на такія ўмовы, у апошні час зьявіліся здагадкі аб тым, што на паверхні Мэркурыя можа існаваць лёд. Радарныя дасьледаваньні прыпалярных абласьцей плянэты паказалі наяўнасьць тамака рэчыва, якое моцна адлюстроўвае радыёхвалі. Найболей верагодным кандыдатам зьяўляецца звычайны вадзяны лёд. Паступаючы на паверхню Мэркурыя пры ўдарах аб яе камэт, вада выпараецца, і падарожнічае па плянэце, пакуль не зьмерзьне ў палярных абласьцях на дне глыбокіх кратэраў, куды ніколі не зазірае Сонца, і дзе лёд можа захоўвацца практычна неабмежавана доўга.
Мяркуецца, што ў нетрах Мэркурыя знаходзіцца мэталічнае ядро радыюсам 1800—1900 км утрымлівае 60% масы плянэты, акружанае сылікатнай абалонкай таўшчынёй 500—600 км.
Паверхня[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
Паверхня Мэркурыя шмат у чым нагадвае месяцовую — яна ўсеяная мноствам кратэраў. Шчыльнасьць кратэраў розная на розных участках. Мяркуецца, што гусьцейша ўсеяныя кратэрамі ўчасткі зьяўляюцца больш старажытнымі, а меней густа ўсеяныя — маладзейшымі, якія ўтварыліся пры затапленьні лавай старой паверхні. У той жа час, буйныя кратэры сустракаюцца на Мэркурыі радзей, чым на Месяцы. Самы вялікі кратэр на Мэркурыі названы ў гонар вялікага нямецкага кампазытара Бэтховэна, яго папярочнік складае 625 км. Аднак падабенства няпоўнае — на Мэркурыі бачныя утварэньні, якія на Месяцы не сустракаюцца. Важным адрозьненьнем гарыстых ляндшафтаў Мэркурыя і Месяцы зьяўляецца прысутнасьць на Мэркурыі шматлікіх зубчастых адхонаў, якія распасьціраюцца на сотні кілямэтраў — эскарпаў. Вывучэньне іх структуры паказала, што яны ўтварыліся пры сьціску, суправаджалым астываньне плянэты, у выніку якога паверхня Мэркурыя паменшылася на 1%. Наяўнасьць на паверхні Мэркурыя добра захаваных вялікіх кратэраў кажа аб тым, што на працягу апошніх 3—4 мільярдаў гадоў тамака не адбываўся ў шырокіх маштабах рух участкаў кары, а таксама адсутнічала эрозія паверхні, апошняе амаль цалкам выняткоўвае магчымасьць існаваньня ў гісторыі Мэркурыя колькі-небудзь істотнай атмасфэры.
Першыя дадзеныя дасьледаваньня элемэнтнага складу паверхні з дапамогай рентгэнафлюарасцэентнага спэктромэтра апарата «Messenger» паказалі, што яна бедная на алюмін і кальц у параўнаньні з плягіаклязавым палявым шпатам, характэрным для мацерыковых абласьцей Месяца. У той жа час паверхня Мэркурыя параўнальна бедная на тытан і жалеза й багатая на магн, займаючы прамежкавае становішча паміж тыповымі базальтавымі і ультраасноўнымі горнымі пародамі тыпу зямных каматыітаў. Выяўлена таксама параўнальнае багацьце серы, што прадугледжвае аднаўленчыя ўмовы фарміраваньня плянэты[7].
Кратэры[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
Кратэры на Мэркурыі вар’іруюцца па памерах у межах ад маленькіх западзінаў, якія маюць форму чары, да многоколцавых ударных кратэраў, якія маюць у папярочніку сотні кілямэтраў. Яны знаходзяцца ў рознай стадыі разбурэньня. Ёсьць адносна добра захаваныя кратэры з доўгімі промнямі вакол іх, якія ўтварыліся ў выніку выкіду рэчыва ў момант удару. Маюцца таксама моцна разбураныя рэшткі кратэраў. Мэркурыянскія кратэры адрозьніваюцца ад Месяцовых тым, што вобласьць іхняга покрыва ад выкіду рэчыва пры ўдары менш з-за большай сілы цяжару на Мэркурыі[7].
Адна з самых прыкметных дэталяў паверхні Мэркурыя — Раўніна Сьпякоты («лац. Caloris Planitia»). Гэты кратэр атрымаў свой назву, таму што разьмешчаны блізка да адной з «гарачых даўгот». Ягоны папярочнік складае каля 1550 км[8]. Верагодна, цела, пры ўдары якога ўтварыўся кратэр, мела папярочнік не менш за 100 км. Удар быў настолькі моцным, што сэйсмічныя хвалі, мінуючы ўсю плянэту, і сфакусаваўшыся ў процілеглай кропцы паверхні, прывялі да утварэньня тут своеасаблівага перасечанага «хаатычнага» ляндшафту. Таксама пра сілу ўдару сьведчыць той факт, што ён выклікаў выкід лавы, якая ўтварыла высокія канцэнтрычныя кругі на адлегласьці 2 км вакол кратэра.
Кропка з самым высокім альбэда на паверхні Мэркурыя — гэта кратэр Койпэр дыямэтрам 60 км. Верагодна, гэта адзін з найбольш «маладых» буйных кратэраў на Мэркурыі[9].
Магнітнае поле[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
Мэркурый валодае магнітным полем, напружанасьць якога ў 100 разоў менш за зямную. Магнітнае поле Мэркурыя мае дыпольную структуру[10] і ў вышэйшай ступені яно сымэтрычнае[11], а ягоная вось ўсяго на 10 градусаў адхіляецца ад восі кручэньня плянэты[12], што накладае істотнае абмежаваньне на шэраг тэорый, якія тлумачаць ягонае паходжаньне. Магнітнае поле Мэркурыя, магчыма, утвараецца ў выніку эфэкту дынама, гэта значыць гэтак жа, як і на Зямлі[13][14]. Гэты эфэкт зьяўляецца вынікам цыркуляцыі вадкага ядра плянэты. З-за выяўленага эксцэнтрысытэту плянэты ўзьнікае надзвычай моцны прыліўны эфэкт. Ён падтрымлівае ядро ў вадкім стане, што неабходна для праявы эфэкту дынама[15].
Магнітнае поле плянэты досыць моцнае, каб зьмяняць кірунак руху сонечнага ветру вакол сябе, ствараючы магнітасфэру. Магнітасфэра плянэты, хоць і настолькі малая, што можа зьмясьціцца ўнутры Зямлі, досыць магутная, каб злавіць плазму сонечнага ветру. Вынікі назіраньняў, атрыманыя «Марынэрам-10», выявілі нізкаэнэргетычную плазму ў магнітасфэры на начным баку плянэты. У хвасьце магнітасфэры былі выяўленыя выбухі актыўных часьцінак, што паказвае на дынамічныя якасьці магнітасфэры плянэты.
Падчас другога пралёта каля плянэты 6 кастрычніка 2008 году Messenger было выяўлена, што магнітнае поле Мэркурыя можа мець значную колькасьць вокнаў. Касьмічны апарат сутыкнуўся са зьявай магнітных віхуроў - сплеценых вузлоў магнітнага поля, якія зьвязалі карабель з магнітным полем плянэты. Віхур дасягаў 800 км у папярочніку, што складае траціну ад радыюсу плянэты. Дадзеная віхравая форма магнітнага поля ствараецца сонечным ветрам. Так як сонечны вецер абцякае магнітнае поле плянэты, яно зьвязваецца й праносіцца зь ім, завіваючыся ў віхорападобную структуры. Гэтыя віхуры магнітнага струменя фармуюць вокны ў плянэтарным магнітным шчыце, празь якія сонечны вецер пранікае й дасягае паверхні Мэркурыя[16]. Працэс сувязі плянэтнага й міжплянэтнага магнітных палёў, названы магнітным перазлучэньнем, - звычайная зьява ў космасе. Яно ўзнікае й ў Зямлі, калі яна генэруе магнітныя віхуры. Аднак, паводле назіраньнях Messenger, частасьць перазлучэньня магнітнага поля Мэркурыя ў 10 разоў вышэй.
Атмасфэра й фізычныя палі[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
Пры пралёце касьмічнага апарата «Марынэр-10» міма Мэркурыя было ўсталявана наяўнасьць у плянэты лімітава разрэджанай атмасфэры, ціск якой у 5×1011 разоў менш за ціск зямной атмасфэры. У такіх умовах атамы часцей сутыкаюцца з паверхняй плянэты, чым адзін з адным. Яе складаюць атамы, захопленыя з сонечнага ветру або выбітыя сонечным ветрам з паверхні — гелій, натрый, кісларод, калій, аргон, вадарод. Час жыцьця вызначанага атама ў атмасфэры каля 200 сутак.
Мэркурый валодае магнітным полем, напружанасьць якога складае 0,7% зямнога. Магнітная вось Мэркурыя нахіленая да восі кручэньня плянэты на 12°.
Дасьледаваньні[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
Мэркурый — найменш вывучаная плянэта зямной групы. Толькі адзін апарат быў накіраваны для яго дасьледаваньня — амэрыканскі «Марынэр-10», які ў 1974—1975 гадах тройчы праляцеў міма Мэркурыя; максымальнае збліжэньне складала 320 км. У выніку было атрымана некалькі тысяч здымкаў, якія ахопліваюць прыкладна 45% паверхні плянэты. Наступныя дасьледаваньні зь Зямлі паказалі магчымасьць існаваньня ваднага лёду ў палярных кратэрах.
У цяперашні час НАСА ажыцьцяўляе місію да Мэркурыя пад назовам MESSENGER. Апарат быў запушчаны 3 жніўня 2004 г. Для выхаду на арбіту плянэты 18 сакавіка 2011 апарату прыйдзецца прарабіць некалькі гравітацыйных манэўраў: 2 пралёты міма Вэнэры і тры міма самога Мэркурыя 14 студзеня, 6 кастрычніка 2008 і 29 верасьня 2009. Адзін пралёт міма Зямлі MESSENGER ужо выканаў у 2005 годзе.
Эўрапейскім касьмічным агенцтвам (ESA) сумесна зь японскім аэракасьмічным дасьледчым агенцтвам (JAXA) распрацоўваецца місія BepiColombo, якая складаецца з двух касьмічных апаратаў Mercury Planetary Orbiter (MPO) і Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Эўрапейскі апарат MPO будзе дасьледаваць паверхню Мэркурыя і яго глыбіні, у той час як японскі MMO будзе назіраць за магнітным полем і магнітасфэрай плянэты. Запуск BepiColombo плянуецца на 2013 год, а ў 2019 годзе ён дасягне арбіты Мэркурыя, дзе і падзеліцца на два складнікі.
Крыніцы[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
- ^ Clemence G. M. The Relativity Effect in Planetary Motions. «Reviews of Modern Physics». — 1947. — Vol. 19. — P. 361—364. — DOI:10.1103/RevModPhys.19.361
- ^ Le Verrier U. «Lettre de M. Le Verrier à M. Faye sur la théorie de Mercure et sur le mouvement du périhélie de cette planète». Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences. — 1859. — Vol. 49. — P. 379—383.
- ^ Baum Richard In «Search of Planet Vulcan, The Ghost in Newton's Clockwork Machine» — New York: Plenum Press, 1997. — ISBN 0-306-45567-6.
- ^ А. Ф. Богородский. «Всемирное тяготение». — Киев: Наукова думка, 1971. Глава 2.
- ^ Gilvarry J. J. «Relativity Precession of the Asteroid Icarus». Physical Review. — 1953. — Vol. 89. — P. 1046. — DOI:10.1103/PhysRev.89.1046
- ^ Anonymous. 6.2 Anomalous Precession. «Reflections on Relativity». MathPages.
- ^ а б Larry R. Nittler et al. «The Major-Element Composition of Mercury’s Surface from MESSENGER X-ray Spectrometry». Science. — 2011. — Vol. 333. — P. 1847—1850. — DOI:10.1126/science.1211567
- ^ Shiga, David. «Bizarre spider scar found on Mercury's surface». NewScientist.com
- ^ R. A. De Hon, D. H. Scott, J. R. Underwood Jr. «Geologic Map of the Kuiper (H-6) Quadrangle of Mercury» (1981).
- ^ Beatty J. Kelly «The New Solar System» — Cambridge University Press, 1999. — ISBN 0-521-64587-5.
- ^ MESSENGER Reveals More «Hidden» Territory on Mercury. messenger.jhuapl.edu
- ^ Staff. «Mercury’s Internal Magnetic Field». NASA
- ^ Gold, Lauren. «Mercury has molten core, Cornell researcher shows». Cornell University
- ^ Christensen U. R. A deep dynamo generating Mercury's magnetic field. Nature. — 2006. — Vol. 444. — DOI:10.1038/nature05342 — PMID 17183319.
- ^ Spohn T., Sohl F., Wieczerkowski K., Conzelmann V. «The interior structure of Mercury: what we know, what we expect from BepiColombo». Planetary and Space Science. — 2001. — Vol. 49. — P. 1561—1570. — DOI:10.1016/S0032-0633(01)00093-9
- ^ Steigerwald, Bill. «Magnetic Tornadoes Could Liberate Mercury's Tenuous Atmosphere». NASA Goddard Space Flight Center
Літаратура[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
- Бронштэн В. Меркурий — ближайший к Солнцу // Аксёнова М. Д. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия — М.: Аванта+, 1997. — С. 512—515. — ISBN 5-89501-008-3
Вонкавыя спасылкі[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]
Мэркурый — сховішча мультымэдыйных матэрыялаў
- Артыкул у часопісе «Вокруг света»
- Сайт пра місію MESSENGER (анг.)
- Артыкул аб місіі BepiColombo на сайце JAXA (на ангельскай мове)
- Пра расплаўленае ядро Мэркурыя
|
|||||||||||||||||
