Есть ли на меркурии атмосфера: 8 вещей, которые мы не знаем о Меркурии — все самое интересное на ПостНауке

Меркурий — Детский технопарк «Кванториум»

Ни для кого не секрет, что Меркурий – первая планета от Солнца. Наблюдая за стремительным вращением планеты, римляне прозвали его самым быстрым богом. Шумеры знали о Меркурии еще 5000 лет назад. Только тогда его воспринимали как Набу – бога письма.
Также у него было два имени для появления – утренняя и вечерняя звезда. Но греческие астрономы поняли, что это один и тот же объект.

Физические характеристики Меркурия

Из-за близкого расположения к Солнцу температура Меркурия достигает 450 °C. Но из-за отсутствия атмосферы, тепло не задерживается и ночью поверхность остывает до -170°C, а самая большая зафиксированная температура – 600°C.
Меркурий – самая маленькая планета, которая лишь немного больше земного спутника. Без атмосферы она не может сопротивляться ударам, поэтому на ней много кратеров. Около 4 миллиардов лет назад 100-километровый астероид врезался в Меркурий. Сила удара приравнивается к одному триллиону бомб мощностью в одну мегатонну. Это создало гигантский кратер в 1550 км шириной – бассейн Калорис.

(Кратер Калорис на поверхности Меркурия)

Исследование Меркурия начиналось с телескопа. В 2012 году к планете подошел аппарат НАСА MESSENGER. Ему удалось заметить в кратерах вокруг северного полюса лед. На южном полюсе также могут быть ледяные залежи, но орбита MESSENGER не позволила исследовать эту область. Лед мог остаться после падения комет или метеоритов. Или же водяной пар дегазировался из планеты и замерз на поверхности полюсов.

Знаете ли вы?

• Размер Меркурия постоянно уменьшается
• На Меркурии есть гейзеры.

(Меркурий)

Крошечная Меркурий представляет собой единую континентальную плиту, размещенную над железным ядром, которое не прекращает охлаждаться. С падением температуры оно затвердевает, сокращая объем всей планеты. Именно из-за этого поверхность начала сжиматься, создав уступы и скалы, напоминающие купол длинною в несколько сотен миль. В прошлом поверхность была более активной из-за действия вулканов.

(Внутренняя структура)

Перед нами вторая по плотности планета после Земли. Металлическое ядро занимает 3600-3800 км в ширину, а это 75% диаметра всей планеты. А вот внешняя оболочка охватывает лишь 500-600 км. Такое сочетание заставило ученых внимательнее изучить этот объект.
У Меркурия нет атмосферы. Вместо этого там заметна ультратонкая «экзосфера». Она состоит из атомов, сдутых с поверхности солнечной радиацией и микрометероитными ударами. Они стремительно удаляются в космос, создавая хвост из частиц.

Характеристика орбиты Меркурия

Планета облетает Солнце за 88 земных дней на скорости 180000 км/ч. Овальная орбита близка к эллипсу, поэтому в разные периоды подходит и отдаляется к Солнцу на 47-70 миллионов км.
Высокоэллиптическая орбита приводит к тому, что Меркурию требуется 59 дней на оборот вокруг оси. Солнце ненадолго поднимается, задерживается и садится до того, как он пройдет в западном направлении.

Состав и структура Меркурия

Орбита и вращение Меркурия

Исследования и миссии Меркурия

Детальная характеристика планеты была бы невозможной без полетов космических аппаратов. Впервые Меркурий посетил Маринер-10, осмотревший 45% поверхности и обнаруживший магнитное поле. Орбитальный аппарат НАСА MESSENGER прибыл туда в марте 2011 года и стал первым, кому удалось закрепиться на орбите планеты.

(Фотография поверхности Меркурия)

В 2012 году ученые нашли в Марокко группы метеоритов, которые могут происходить из Меркурия. Если это так, то он войдет в клуб планет, подобных Земле (только Луна, Марс и пояс астероидов подтвердили наличие осколков).

Планеты земной группы — урок. География, 5 класс.

Планеты земной группы:

• находятся ближе к Солнцу;
• состоят из твёрдого вещества;
• имеют небольшие размеры;
• медленно вращаются вокруг своей оси.

 

Ближе всего к Солнцу находится Меркурий. Заметить Меркурий трудно, так как солнечные лучи мешают его рассмотреть. У Меркурия нет атмосферы. Температура поверхности планеты сильно изменяется: от \(–\)\(170\) °С ночью до \(+430\) °С днём. Спутников Меркурий не имеет.

 

Меркурий намного меньше Земли, по размерам и массе он похож на Луну. Поверхность также сходна с лунной: много кратеров и гор. Диаметры некоторых кратеров — \(200\) км, а высота гор — до \(4\) км.

 

Год на Меркурии составляет \(88\) земных суток, оборот вокруг своей оси планета осуществляет за \(58,7\) земных суток. Диаметр Меркурия — \(4880\) км, среднее расстояние до Солнца — \(58\) млн км.

 

Название планета получила в честь бога Меркурия.

 

Меркурий  — в древнеримской мифологии бог-покровитель торговли, сын бога неба Юпитера. К его атрибутам относятся жезл кадуцей, крылатые шлем и сандалии, а также часто денежный мешочек.

 

Вторая от Солнца планета Солнечной системы — Венера. По размерам Венера сходна с Землёй, поэтому её иногда называют «сестрой планеты Земля».

 

С нашей планеты поверхность Венеры не удаётся рассмотреть из-за плотной атмосферы, которая состоит в основном из углекислого газа. Очень густые облака пропускают мало солнечного света. Атмосфера удерживает тепло, поэтому температура поверхности Венеры больше, чем у Меркурия, она в течение суток достигает \(+470\) °С.

 

На поверхности Венеры есть горы и равнины. Естественных спутников у планеты нет.

 

Год на Венере длится \(225\) земных суток, один оборот вокруг своей оси — \(243\) земных суток. Диаметр Венеры — \(12100\) км, среднее расстояние до Солнца — \(108\) млн км.

 

Планета получила своё название в честь богини Венеры.

 

Венера — в римской мифологии богиня красоты, плодородия и процветания.

 

Земля — третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

 

Земля имеет атмосферу, образованную азотом, кислородом и небольшим количеством углекислого газа. Более \(70\) % поверхности планеты покрыто водой, чего не встретишь на других планетах. И самое главное — только на планете Земля есть жизнь.

 

Год на Земле составляет \(365\) суток. Расстояние от планеты до Солнца — около \(150\) млн км. Диаметр Земли — \(12742\) км.

 

Земля имеет один-единственный спутник — Луну.

 

Марс — четвёртая планета от Солнца. Поверхность Марса можно наблюдать с помощью любительских телескопов. Марс отличается от других планет красно-бурым цветом. Снимки, полученные с космических аппаратов, говорят о том, что поверхность планеты является безжизненной пустыней, которая покрыта песком и камнями. Красноватый цвет Марса объясняется железом, которым очень богат грунт планеты.

 

Марс в \(2\) раза меньше Земли по диаметру и почти в \(10\) раз меньше по массе.

 

Температура планеты изменяется от \(–\)\(130\) °С до \(+15\) °С. На полюсах Марса существуют ледяные шапки. Учёные считают, что раньше на планете была вода, так как на её поверхности видны высохшие русла рек.

 

Атмосфера Марса очень разрежена, она состоит в основном из углекислого газа.

 

 

Марс имеет два спутника — Фобос («Страх») и Деймос («Ужас»).

 

Год на Марсе длится \(687\) земных суток, оборот около своей оси планета делает примерно за \(24\) часа. Расстояние до Солнца — \(228\) млн км, диаметр планеты — \(6790\) км.

 

Марс — бог войны в римской мифологии.

Астраномія. Планеты

• Меркурий – ближайшая планета к Солнцу. • Средний радиус: 2439,7 ± 1,0 км. • Масса: 3,3022 × 10²³ кг или 0,055 массы Земли. • Средняя плотность: 5,427 г/см³. • Атмосфера разрежена, давление в 5 × 10¹¹ раз меньше давления земной атмосферы. • Естественные спутники отсутствуют.

Your browser does not support the video tag. Солнце и Меркурий

Меркурий в естественных цветах

Меркурий движется вокруг Солнца по довольно вытянутой эллиптической орбите (e = 0,205) на среднем расстоянии 57,91 млн. км (0,387 а. е.). Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 7°. На один оборот по орбите Меркурий затрачивает 87,97 суток. Средняя скорость движения планеты по орбите 48 км/с. Меркурианские звёздные сутки равны 58,65 земных суток, то есть 2/3 меркурианского года. Такая соизмеримость периодов вращения и обращения (спин-орбитальный резонанс) Меркурия является уникальным для Солнечной системы явлением. Оно объясняется тем, что приливное воздействие Солнца отбирало момент количества движения и тормозило вращение, которое было первоначально более быстрым, до тех пор, пока оба периода не оказались связаны целочисленным отношением.

Прохождение Меркурия по диску Солнца

Комбинация движений планеты порождает ещё одно уникальное явление. Скорость вращения планеты вокруг оси — величина практически постоянная, в то время как скорость орбитального движения постоянно изменяется. На участке орбиты вблизи перигелия в течение примерно 8 суток скорость орбитального движения превышает скорость вращательного движения. В результате Солнце на небе Меркурия останавливается, и начинает двигаться в обратном направлении — с запада на восток.

В XIX веке было обнаружено, что медленная прецессия орбиты Меркурия не может быть точно объяснена законами механики Ньютона с учетом возмущений от известных планет. Для объяснения аномалии в прецессии перигелия орбиты Меркурия было высказано предположение о существовании ещё одной планеты, расположенной ещё ближе к Солнцу – Вулкана. Однако такая планета не была обнаружена. Прецессия перигелия орбиты Меркурия составляет 5600″ в столетие. Законы классической механики предсказывают только 5557″ в столетие. Объяснение аномалии было получено в рамках ОТО (см. раздел 7.2): расчёты позволили получить значение релятивистской поправки в 42.98″ в столетие. Аналогичные, но значительно меньшие эффекты были получены и для других планет: 8.62″ в столетие для Венеры, 3.84″ для Земли, 1.35″ для Марса.

Кратер Койпер

Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также отсутствие атмосферы приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе. Средняя температура его дневной поверхности равна 623 К, ночной — 103 К. Минимальная температура на Меркурии равна 90 К, а максимум, достигаемый в полдень — 700 К. На Меркурии не существует «времён года», т. к. ось вращения планеты находится под прямым углом к плоскости орбиты (отклонение составляет всего 0. 027°). Поверхность Меркурия похожа на лунную (сильно кратерирована). Плотность кратеров различна на разных участках. Предполагается, что более густо усеянные кратерами участки являются более древними, а менее густо усеянные — более молодыми, образовавшимися при затоплении лавой старой поверхности. В то же время крупные кратеры встречаются на Меркурии реже, чем на Луне. Поперечник самого большого кратера Меркурия – Рембрандта – составляет 716 км.

Меркурий очень похож на Луну

Важным различием гористых ландшафтов Меркурия и Луны является присутствие на Меркурии многочисленных зубчатых откосов (эскарпов), которые простираются на сотни километров. Они образовались при сжатии, сопровождавшем остывание планеты, в результате которого площадь поверхности Меркурия уменьшилась на 1%. Наличие на поверхности Меркурия хорошо сохранившихся больших кратеров говорит о том, что в течение последних 3–4 млрд. лет там не происходило в широких масштабах движение участков коры, а также отсутствовала эрозия поверхности. Этот факт почти полностью исключает возможность существования в истории Меркурия сколько-нибудь существенной атмосферы.

Меркурий обладает крупным железным ядром радиусом около 1800 км. Объём ядра составляет 83% от всего объёма планеты. Долгое время считалось, что ядро Меркурия в силу малых размеров планеты не может быть жидким. Однако в последние годы были обнаружены вариации вращения планеты, которые слишком велики для модели с твёрдым ядром. Поэтому сейчас принято считать, что ядро планеты жидкое. Ядро окружено силикатной мантией толщиной 500 – 600 км. Толщина коры планеты составляет от 100 до 300 км.

Your browser does not support the video tag. Внутреннее строение Меркурия

Магнитосфера Меркурия

Меркурий обладает магнитным полем, напряжённость которого примерно в 100 раз меньше земного. Магнитное поле Меркурия имеет дипольную структуру и в высокой степени симметрично. Ось магнитного диполя на 10° отклонена от оси вращения планеты. Магнитное поле Меркурия, вероятнее всего, образуется в результате динамо-механизма, который является результатом циркуляции жидкого ядра планеты. Из-за выраженного эксцентриситета планеты возникает чрезвычайно сильный приливный эффект. Он поддерживает ядро в жидком состоянии, что необходимо для проявления эффекта динамо. Магнитное поле Меркурия достаточно велико, чтобы изменять направление движения солнечного ветра вокруг планеты, создавая магнитосферу. Магнитосфера планеты, хотя и настолько мала, что может поместиться внутри Земли, достаточно мощная, чтобы поймать плазму солнечного ветра и образовать слабые радиационные пояса.

Почему Меркурий без атмосферы и при этом не самая горячая планета?

Расстояние Меркурия от Солнца составляет 57 909 176 километров. Также у Меркурия нет собственных спутников. Учёные считают, что основную массу планеты составляет ядро, состоящее из железа. Поверхность планеты покрыто многочленными впадинами, имеющее огромные трещины. В атмосфере Меркурия найдены кислород, водород, гелий и пары кальция, натрия и калия. Также плотность планеты крайне низка.

 

Планета была названа в честь РимскогоБога торговли, за то, что Меркурий перемещается быстрее всех относительно других планет.

Основные гипотезы образования Меркурия

Первая гипотеза заключается в том, что Меркурий был спутником Венеры, который в прошлом отдалился от неё. На основе математических расчетов гипотеза была доказана. Доказательством существования Меркурия как спутника Венеры является также то, что обе планеты вращаются в противоположную сторону. На основе данных, собранных специальными станциями, было выявлено, что Меркурий содержит в себе огромное количество серы, которое не содержит ни одна планета в солнечной системе. Также есть мнение о том, что в давние времена произошло столкновение планеты с планетезималью, скорость приблизительно равнялась 20 км/с, большая часть Меркурия отделилась и рассеялась в космосе под видом пыли.

Но на данный момент, гипотеза не является официально подтвержденной.

Вторая основная гипотеза заключается в том, что планета образовалась из мелких частиц, когда состояние протодиска было уже обедненном. А лёгкие элементы, в свою очередь, были выпущены за пределы солнечной системы.

Почему Меркурий является самой близкой планетой к Солнцу?

На основе собранных экспертами данных национального управления США по изучению космического пространства, с помощью межпланетных зондов, выявили подробную карту Меркурия. После этого удалось выяснить, что диаметр планеты за последние 4 млрд лет уменьшился на 14 км, так как произошло остывание металлического ядра. В результате этого процесса на поверхности образовываются горные хребты, некоторые из них достигают 3 км в высоту.

Почему у Меркурия нет своей атмосферы?

Меркурий лишён возможности иметь собственную полноценную атмосферу.

Планета обращена к солнцу всегда одной и той же своей стороной, вследствие этого у Меркурия просто не может быть атмосферы. Время вращения вокруг своей оси равняется 88 земным суткам. На одной стороне планеты всегда царит лето, а на другой стороне вечная мерзлота и очень низкая температура воздуха. Так как солнце находится слишком близко к планете, на солнечной стороне стоит невообразимо жаркая погода. На ночной же стороне, температура воздуха иногда достигает -250 градусов.

Почему Меркурий не самая горячая планета?

Несмотря на высокие показатели температуры, Меркурий не самая горячая планета солнечной системы. Ее месторасположение находится ближе всего к солнцу, но Венера обладает более высокими температурами. Венера располагается на 2 месте от солнца, общее расстояние составляет около 107-108 млн.км. Температура воздуха здесь составляет 460-462 градусов по Цельсию. Этот процесс обусловлен тем, что у Венеры, в отличие от Меркурия,имеется атмосфера под видом плотного шара из углекислого газа, сдерживающий выделяемое тепло.

5 интересных фактов о Меркурии

• На поверхности планеты имеются водородные гейзеры, извергающиеся время от времени. В отличие от других планет, которые с помощью различных геологических процессов имеют возможность восстанавливаться, на Меркурии расположено множество кратеров, образованныестолкновением с кометами или астероидами.
• На поверхности Меркурия побывали только 2 комических корабля, запущенные во второй половине 20 века. «Маринер-10» совершил полет вокруг планеты 3 раза. Также в 2004 году на планету Меркурий был запущен зонд, который и по сей день работает на поверхности планеты
• Неизвестна дата открытия Меркурия как планеты, но первые упоминания об этой планете были около 2990-3000 году до нашей эры.
• Меркурий обладает собственной системой магнитного поля, об этом свидетельствует результат полёта космического корабля. Во время полёта было замечено слабое магнитное поле, схожее с земным.
• После исключения Плутона из основного состава планет, Меркурий стал планетой, имеющая самую эксцентричную орбиту. То есть, Меркурий имеет форму эллипса.

Меркурий — все статьи и новости

Меркурий — ближайшая к Солнцу планета Солнечной системы, которая находится на расстоянии 58 миллионов километров (0,39 а. е.) от него. Период обращения вокруг Солнца — 88 земных суток. Период обращения вокруг своей оси — 59 земных суток, то есть меркурианские сутки лишь в полтора раза меньше меркурианского года. Средний радиус Меркурия — 2440 км (0,28 земного радиуса). Средняя плотность Меркурия при массе 0,055 земной лишь немного отличается от средней плотности Земли (0,98), то есть Меркурий содержит много тяжелых элементов (в основном железа) при дефиците легких. Спутников планета не имеет.

Меркурий — самая горячая после Венеры планета Солнечной системы и одновременно с этим планета с самым большим перепадом температур. На обращенной к Солнцу стороне температура поверхности может достигать 430°C, тогда как на темной стороне она может падать до -193°C. Напряженность магнитного поля Меркурия примерно в сто раз меньше земной, однако этого достаточно для того, чтобы планета имела собственную магнитосферу. Атмосфера Меркурия разреженная (ее плотность в 500 миллиардов раз меньше земной), состоит из атомов водорода, гелия, кислорода, аргона, калия и натрия.

С XIX века существует гипотеза о том, что Меркурий был спутником Венеры, но потом, в результате какого-то катаклизма, оторвался от нее и стал самостоятельной планетой. Сегодня эта гипотеза не слишком популярна, однако данных, опровергающих ее, в настоящее время не имеется. Главной из многочисленных особенностей Меркурия является его аномально большое ядро, состоящее из расплавленного железа и никеля, радиус которого (1800-1900 км) составляет 75% радиуса планеты. Однозначного объяснения эта особенность в настоящее время не имеет.

Меркурий — наименее изученная планета земной группы. Из-за сложностей с выходом на меркурианскую орбиту его посетили только два космических аппарата NASA — Mariner 10, трижды пролетевший мимо планеты в 1974-1975 годах (максимальное сближение — 320 км) и MESSENGER, вставший на ее орбиту в 2011 году и окончивший свою миссию в 2015 году, упав на поверхность планеты.

Изображение: NASA-APL

Неизвестный Меркурий

Леонид Ксанфомалити
«В мире науки» №2, 2008

Последние исследования российских ученых позволяют расширить наши представления о ближайшей к Солнцу планете без помощи космических аппаратов.

14 января 2008 г. космический аппарат США Messenger прошел на небольшом расстоянии от планеты Меркурий. Ученые долго ждали этого события; по существу, с 1975 г., когда у планеты побывал другой аппарат, Mariner-10.

Меркурий принадлежит к группе из четырех планет земного типа, расположенных близко к Солнцу. Он находится на самом коротком расстоянии от светила и недалеко от Земли. Увидеть планету непросто: она никогда не уходит от Солнца на угол больше чем 28°, а обычно меньше. Это удаление называется элонгацией. Но и в наибольшей элонгации (18–28°) Меркурий можно наблюдать только на фоне светлого сумеречного неба в течение короткого времени на восходе (рис. 1) или после захода Солнца.

Минимальное расстояние до Меркурия всего 80 млн км, но наблюдать его в это время не удается не только из-за яркого света Солнца, но и потому, что к Земле в этот период обращена его ночная сторона. «Счастлив астроном, Меркурий увидевший», — значится в средневековых астрономических наставлениях. Тем не менее заметить планету нетрудно, если только помнить короткие календарные периоды ее видимости, знать, где ее искать, и учитывать, что видна она очень недолго, теоретически не более 1,5 ч, а практически намного меньше. Условия видимости повторяются несколько раз в год. С помощью телескопа Меркурий можно увидеть только в дневное время, причем распознать какие-либо детали на нем практически не удается. Угол, под которым планета видна в квадратуре (половина диска), составляет в среднем 7,3 угл. с. «Хорошим» в наземных обсерваториях считается телескоп с разрешением около одной угловой секунды (т. е. его способность разделить точки изображения, разделенные углом в 1 с). Поэтому на фотографических изображениях Меркурий всегда остается небольшим мутным пятнышком. Делу могли бы помочь автоматические орбитальные телескопы, например «Хаббл» (HST), но, по мнению администрации телескопа, если возникнет ошибка в движении инструмента, мощное излучение Солнца может попасть на уникальные приборы и их испортить. Кстати, то же касается наземных астрономических инструментов для работы с Меркурием.

Некоторые наиболее искусные астрономы прошлого пытались использовать удивительные свойства человеческого зрения для составления карт этой планеты. В первой половине прошлого века их рисовали французские астрономы Б. Лио (1897–1952) и А. Дольфюс (рис. 2). По их наблюдениям, каждые 116 суток, когда Меркурий сближался с Землей, он был обращен к ней одной и той же стороной. Впервые с таким утверждением выступил итальянский астроном Д. Скиапарелли (1835–1910), больше известный в связи с марсианскими «каналами». Он провел первые наблюдения Меркурия в 1881 г. и повторил их через год. Никаких изменений во внешнем виде планеты ученый не заметил. Скиапарелли продолжал наблюдения, и в 1889 г. окончательно решил, что планета всегда ориентирована одной стороной к Солнцу. (В 1890 г. исследователь пришел к аналогичному выводу и в отношении Венеры, что тоже неверно.) Был сделан вывод, что Меркурий вращается синхронно, т.  е. что противоположной стороной планета всегда обращена к Солнцу. Иными словами, считалось, что период вращения планеты совпадает с периодом ее обращения вокруг Солнца, в результате чего на одном полушарии Меркурия вечный зной, а на другом — постоянный космический холод. Это было ошибкой, но обнаружилась она только с появлением межпланетной радиолокации. Вращение планеты оказалось необычным: благодаря резонансу вращения и обращения 3 оборота вокруг оси Меркурий завершает точно за 2 своих «года», т. е. за 176 земных суток (период обращения планеты вокруг Солнца, ее «год», составляет 88 суток). Солнце поочередно освещает оба полушария планеты, а из-за того, что полярная ось планеты практически нормальна к плоскости ее орбиты, над глубокими долинами вблизи полюсов Солнце не восходит никогда.

С началом космических исследований надежды на значительный прогресс в изучении Меркурия стали возлагать на посылку к нему космического аппарата. Из астрономических наблюдений давно были найдены основные характеристики орбиты Меркурия: она наклонена к плоскости эклиптики (орбите Земли) на 7° и сильно вытянута: при среднем расстоянии от Солнца в 0,39 а. е. в перигелии Меркурий приближается к нему до 0,31 а.е. и удаляется в афелии до 0,47 а.е. Орбитальная скорость планеты в среднем составляет 48 км/с, а максимально (в перигелии) достигает 54 км/с, что почти вдвое превышает орбитальную скорость Земли. Поэтому прямой перелет космического аппарата к Меркурию с выходом на орбиту его спутника невозможен. Приходится использовать мощное средство небесной механики, так называемые «гравитационные маневры», — многократное последовательное сближение аппарата с планетами. Такой аппарат, Mariner-10 (США), был запущен в 1973 г. и в 1974–1975 гг. несколько раз кратковременно сближался с Меркурием в пролетном режиме.

Наземные спектрофотометрические измерения показывают, что по своим свойствам поверхностные породы многих областей Меркурия напоминают материковые (горные) породы Луны, хотя и несколько светлее их. Свойства Меркурия «по умолчанию» относили к свойствам Луны. До начала космических исследований даже диаметр планеты был известен неточно, а оценка его массы и средней плотности была затруднена из-за отсутствия спутников. Атмосферы у Меркурия практически нет; она крайне разрежена, в миллиарды раз менее плотная, чем у Земли, причем с необычным газовым составом.

В отличие от Марса и Венеры, к которым было направлено много исследовательских миссий, Mariner-10 до 2008 г. оставался единственным космическим аппаратом, который побывал у Меркурия. Значительная часть основных данных о физике планеты, как и ее изображения, были получены при сближениях Mariner-10 с Меркурием. В отличие от других планет земной группы, последний обладает гигантским железо-никелевым ядром. Скрывающая его внешняя силикатная сферическая оболочка по составу действительно похожа на породы поверхности Луны, причем имеет толщину всего 700–800 км. Одним из главных результатов Mariner-10, наряду с получением снимков почти половины планеты, было открытие значительного магнитного поля у Меркурия, возможно дипольного, что стало научной сенсацией. Парадокс этого открытия заключается в том, что для возбуждения поля нужно, чтобы у планеты было жидкое ядро, а возможность его существования как раз оспаривается теорией: запасы тепла у столь маленькой планеты (с диаметром 4880 км и массой 5,5% земной) не могли сохраниться дольше четверти ее возраста, 1–1,5 млрд лет. Кроме того, медленное вращение планеты и наблюдаемое положение полярной оси плохо согласуются с теоретическими представлениями о необходимых для возбуждения поля условиях. Происхождение магнитного поля Меркурия пока не находит однозначного объяснения.

Орбитальные особенности миссии Mariner-10 оказались неожиданностью для Джузеппе Коломбо, автора проекта полета Mariner-10. (Ныне имя Джузеппе Коломбо носит проект Европейского космического агентства «БепиКоломбо», предназначенный для вывода одноименного аппарата на орбиту спутника Меркурия с запуском в 2011–2012 гг.) После первого сближения Mariner-10 с планетой (24 марта 1974 г.) и сообщения в прессе об успехе Д. Коломбо спросили, что произойдет с аппаратом дальше. Чтобы рассчитать дальнейшие события, была запущена программа расчета движения аппарата. Однако результаты расчета сначала были восприняты как ошибочные. Они показали, что аппарат будет возвращаться к планете с периодом в два меркурианских года и находить ее в абсолютно той же позиции относительно Солнца и аппарата, с теми же тенями от тех же самых гор. Авторы не сразу поняли, что всё происходящее стало проявлением резонансов, которыми пронизана вся Солнечная система. А в движении аппарата это привело к тому, что другую сторону планеты сфотографировать так и не удалось. На рис. 4 показано положение исследованных и отснятых аппаратом Mariner-10 участков поверхности планеты, почти 60% которой в 1974–1975 гг. остались неизвестными.

В начале XXI в. исследования Меркурия активизировались. Запущенный в 2004 г. новый аппарат США Messenger после нескольких гравитационных маневров, включая первое сближение с ним в январе 2008 г., должен в марте 2011 г. выйти на орбиту первого спутника Меркурия. Среди главных научных задач — исследование неизвестной стороны планеты. Необходимость в новых данных для обеспечения обеих миссий, как Messenger, так и «БепиКоломбо», очевидна, но дело не только в этом. К началу XXI в. Меркурий остается одной из наименее исследованных планет. Актуальность ее изучения определяется несколькими причинами. Существует, например, космогонический парадокс расположения орбиты Меркурия в зоне, где известные модели аккреции (образование планет путем накопления и слипания частиц и глыб протопланетного материала, называемых планетезималями) не могут объяснить возникновение планетного тела из-за слишком высоких орбитальных скоростей исходного материала. Если относительные скорости частиц слишком велики, то при столкновении в космос разбрасывается больше материала, чем накапливается у формирующейся планеты. Именно такова орбита Меркурия.

Тем не менее модели планеты, основанные на наблюдаемом составе ее поверхности, прежде всего на содержании FeO, всё же утверждают, что Меркурий образовался из планетезималей, возникших именно в районе современной орбиты планеты. Это необычная «железная» планета, с отношением содержания железа к кремнию [Fe/Si] в 5 раз больше земного. Она имеет наиболее высокую в Солнечной системе среднюю плотность (5,43 г/см³), практически равную средней земной (5,52 г/см³), а так называемая «освобожденная» (разгруженная от давления) плотность Меркурия (5,30 г/см³) намного превосходит «освобожденную» земную (4,10 г/см³). Отношение радиусов ядра и поверхности (около 0,8) наибольшее среди планет группы Земли. Так называемый безразмерный момент инерции, низкая величина которого характеризует отличие внутреннего строения от однородного шара, среди них наименьший — 0,324.

Реголит (грунт) Меркурия, лишенного атмосферы, подвергается постоянному воздействию космических факторов и значительному термическому циклированию. Солнечная радиация на Меркурии в среднем в 6,7 раз выше, чем на Земле. Только там действует уникальный механизм прямого взаимодействия солнечного ветра с поверхностью безатмосферной планеты, расположенной так близко к Солнцу. При различии в размерах Земли и Меркурия в три раза, магнитосфера последнего меньше земной примерно в 18 раз. Ионосфера фактически отсутствует, что приводит к необычному взаимодействию магнитосферы с потоками фотоэлектронов, эмиттируемых дневной стороной планеты, и с исходящими от поверхности потоками атомов Na, K и даже Ca.

Рельеф Меркурия

Несмотря на то что снимки поверхности Меркурия напоминают «материковые» области Луны, «морей» лунного типа (лавовых), которые так привычны на диске нашего спутника, на данной стороне планеты не оказалось. Луна и Меркурий показаны в одинаковом масштабе на рис. 5, где малоконтрастные детали последнего контрастируют с пятнистой поверхностью Луны.

Поверхность рассматриваемой планеты имеет особенности, присущие только Меркурию. Выделяются несколько характерных типов рельефа. Наиболее древний, насыщенный, — равнина, покрытая бесчисленным количеством перекрывающихся метеоритных кратеров, где удар каждого следующего метеоритного тела приходился на участок, уже многократно изрытый кратерами. Такая поверхность показана на рис. 6, где размер еще различимых деталей составляет 300 м. Солнце светит слева и находится довольно низко над горизонтом. Вся поверхность покрыта сплошной сетью кратеров и кажется не отличимой от материковых районов Луны. Почти все они образовались от падения крупных метеоритных тел в период формирования планеты, около 4 млрд лет назад. Сначала выпадали протопланетные тела (планетезимали) и метеориты самых различных размеров, а потом всё более мелкие фрагменты, следами которых покрыто всё дно кратера справа. Вместе с тем крупные метеоритные тела порой врезались в поверхность даже на поздней стадии. Так образовался хорошо сохранившийся кратер диаметром 25 км правее и ниже центра снимка. Следов более поздних мелких кратеров его вал не имеет.

Другая отметка последовательности событий видна в левом нижнем углу снимка, где расположен большой шестидесятикилометровый кратер с сильно разрушенным валом. На его дне заметны следы излияния лавы, образовавшей огромный поток, который двигался слева и затвердел, пройдя больше половины диаметра кратера. Извержение происходило уже после выпадения основного объема метеоритного вещества. Вместе с тем редкие и сравнительно мелкие тела выпадали на поверхность лавового натёка и после его образования. С большей или меньшей плотностью ударные образования покрывают значительную часть известной ныне поверхности Меркурия. События, оставившие на ней след, в основном происходили 3,9 × 10⁹ лет назад. Точно так же выглядит поверхность Луны, возраст образцов которой установлен непосредственно.

Кинетическая энергия сталкивавшихся с поверхностью Меркурия протопланетных тел была очень велика. Каждый их удар сопровождался мощным взрывом, энергия которого была заметно выше, чем у обычной взрывчатки с той же массой, что и у метеорита. Интересно, что у лунных кратеров значительно большие диаметры, чем у подобных на Меркурии, образованные такими же по массе метеороидами. Поскольку ускорение свободного падения на Меркурии (3,72 м/c²) выше, чем на Луне (1,62 м/c²), выброшенный при ударах метеоритов материал выпадал не так далеко от центра, как на Луне: при одинаковой энергии взрыва площадь, которую покрывает выброс на Меркурии, в 5 раз меньше, чем на Луне.

Бескратерные равнины или обширные промежутки между кратерами характерны только для Меркурия. Тем не менее, сходство внешнего вида и реголита Луны и Меркурия поразительно. Некоторые меркурианские кратеры имеют систему «лучей», простирающихся на большое расстояние. На Луне, где много таких кратеров, их протяженность гораздо больше из-за меньшего ускорения свободного падения. Например, лучи кратера Тихо уходят за край видимого диска Луны. Известно, что яркость лучей заметно усиливается к полнолунию, а затем ослабевает, что объясняется высокой пористостью материала: Солнце освещает внутренность мелких пор материала лучей, только когда поднимается высоко над горизонтом. Высота гор на Меркурии, вычисленная по длине теней, оказалась меньше, чем на Луне, что вероятно, тоже связано с различием в ускорениях свободного падения. Горы Меркурия достигают 2–4 км, а наибольшая высота лунных Скалистых гор составляет 5,8 км.

Необычная деталь рельефа на Меркурии — эскарп (уступ высотой 2–3 км, разделяющий два, в общем, ничем не отличающихся района). Протяженность таких обрывов — от сотен до полутысячи километров. Таков эскарп Дискавери. Эскарпы образовались, когда происходило сжатие Меркурия, повлекшее за собой сдвиги и наползание отдельных участков его коры. Подобного явления на Луне не наблюдалось.

Поверхность Меркурия, как и лунная поверхность, лишена ярких цветовых оттенков. Несмотря на сходство рельефа и реголита Луны и Меркурия, поверхность последнего отличается большим своеобразием. Вся видимая сторона Луны покрыта огромными низинами — «морями» (рис. 5). А на исследованной Mariner-10 стороне Меркурия морей (то есть равнин или «бассейнов») нет совсем. В этом смысле он скорей напоминает обратную сторону Луны. Здесь единственное образование, которое отдаленно напоминает большое лунное кратерное море, — бассейн Caloris Planitia («Море Зноя», или «Море Жары»), часть которого находилась во время миссии Mariner-10 на самом терминаторе (на границе день—ночь). Мозаика из снимков Caloris Planitia показана на рис. 7.

Наземными средствами

Выяснилось, что Caloris Planitia — не самый большой бассейн на Меркурии. Гигантское образование такого рода находится на «неизвестной» стороне планеты. За 30 лет, прошедшие после посещения Mariner-10, астрономия продвинулась настолько, что поверхность Меркурия удается исследовать в наземных астрономических наблюдениях. Важнейшую роль в этом сыграли два новшества: приемники излучения ПЗС (приборы с зарядовой связью) и компьютерные средства обработки информации. К тому же ученые теперь смело берутся за проблемы, которые совсем недавно казались такими же безнадежными, как картирование Меркурия наземными средствами.

Отложим немного описание неизвестной стороны планеты, чтобы рассказать, как всё это удалось сделать. Наземные наблюдения Меркурия «классическими» методами, по сравнению с изучением других тел Солнечной системы, подвержены многим другим ограничениям. Поскольку наблюдения выполняются в астрономические сумерки или даже на фоне дневного неба, для улучшения отношения сигнал-шум часто используется ближний инфракрасный диапазон, т. к. яркость чистого неба падает с увеличением длины волны λ как λ^–4. Время наблюдений в сумерки редко превышает 20–30 мин, причем планета находится невысоко над горизонтом, когда значительная воздушная масса на луче зрения еще больше осложняет задачу. Более или менее продуктивное изучение Меркурия возможно только в горных обсерваториях низких широт. Но на пределе технических возможностей получить изображения планеты с достаточным разрешением наземными техническими и аналитическими средствами всё же возможно. Что же касается улучшения качества изображений, ключевой идеей стало использование очень коротких, миллисекундных экспозиций. Одним из первых обширные серии наблюдений Меркурия с ПЗС-приемниками в 1995–2002 гг. выполнил Й. Варелл (J. Warell) в обсерватории на о. Ла Пальма (Канарские острова) на полуметровом солнечном телескопе. Экспозиции были от 25 до 300 мс. Варелл использовал единичные наиболее удачные электронные снимки без их дальнейшего совмещения. Естественно, они уступают изображениям, полученным при совместной обработке больших массивов электронных фотографий.

Уже упоминавшееся разрешение телескопа определяется отношением длины волны к его диаметру — теоретический дифракционный предел, который на длине волны зеленого, например, света, 550 нм, для полутораметрового телескопа должен составлять около 0,1 угловой секунды. Но типичное реальное разрешение оказывается в 9–15 раз хуже дифракционного предела. Оно определяется, главным образом, неспокойствием земной атмосферы и зависит от места наблюдения, времени суток, плотности аэрозольной составляющей (тумана, облаков) и, конечно, зенитного расстояния объекта. Идея метода коротких экспозиций заключается в том, что прибор использует мгновенные прояснения атмосферы, когда изображение четкое и не успевает размыться.

Но всё не так просто. Атмосферу можно представить себе как множество случайно образовавшихся слабо преломляющих линз неправильной формы, которые возникают и исчезают, искажая фронт приходящей световой волны. Когда астрономы получали снимки небесных тел на фотопластинках, за время экспозиции этот небесный сценарий изменялся десятки раз, а каждая точка неспокойного изображения успевала засветить тысячи зерен фотоэмульсии, размывая снимок. Характерное время, за которое мгновенные оптические свойства атмосферы изменяются, редко бывает меньше 15–20 мс. Если экспозицию сделать короткой, скажем 3 миллисекунды, среди фотографий попадутся и «хорошие», хотя их будет немного. Уменьшение экспозиции не устраняет искажения, вызываемые нерегулярностями воздушных линз, но существенно уменьшает размытие изображения и позволяет приблизиться к дифракционному пределу. Накопив значительное количество снимков, можно затем выбрать из них изображения с наименьшими искажениями, пригодные для дальнейшей обработки. Это очень трудоемкая операция, особенно если учесть, что сам размер изображения Меркурия обычно составляет всего от 0,2 до 0,5 мм.

Несмотря на всю убедительность основной идеи метода коротких экспозиций, реализовать ее с фотоэмульсиями было невозможно: в реальных условиях наблюдений невысокая фоточувствительность эмульсий требовала минимальных экспозиций в сотни миллисекунд, а то и секунду. Короткие экспозиции стали возможными только с появлением новых детекторов изображений — ПЗС, квантовая эффективность которых достигает 80% и более. Интересно отметить, что сравнительно небольшие телескопы (диаметром 1–2 м) обладают определенными преимуществами при коротких экспозициях, т.  к. охватывают меньше атмосферных «линз», но собирают еще достаточно света. Тем не менее, число фотонов, приходящееся на единичный пиксель (элемент изображения) при использовании ПЗС с высоким разрешением, всегда ограничено и подвержено значительным флуктуациям. Поэтому хороший результат можно получить лишь при последующей совместной обработке многих сотен и даже тысяч электронных снимков. А доступное время наблюдений Меркурия настолько ограничено, что экспериментальный материал необходимого объема возможно получить только на достаточно большом инструменте, когда суммарное время экспозиций составляет лишь малую часть всего наблюдательного времени. При очень благоприятных атмосферных условиях до 25% изображений получаются сравнительно четкими.

Результаты наблюдений критично зависят от состояния атмосферы, но характеризовать их можно только после завершения обработки. Начало описываемой работе положила большая удача в наших пробных наблюдениях. 3 ноября 2001 г. в Абастуманской астрофизической обсерватории республики Грузия (41°45′ с. ш., 42°50′ в.д.) с помощью новой ПЗС-камеры, установленной на телескопе диаметром 1,25 м, проводились наблюдения Меркурия в утренней элонгации планеты. Положение планеты в принципе позволяло наблюдать сектор, сфотографированный Mariner-10 в 1974 г. Всю ночь шел сильный дождь, но на рассвете облака разошлись, и при полном безветрии удалось получить серию изображений в ближнем инфракрасном диапазоне, от 700 до 950 нм. После обработки всего полученного массива снимков методами корреляционного совмещения (stacking) было создано разрешенное изображение планеты, обладавшее сходством деталей с фотомозаикой Mariner-10. Более того, очертания небольших образований размерами 150–200 км повторялись на полученном изображении.

После подробного анализа результатов сомнений уже не оставалось: благодаря коротким экспозициям и необычному кратковременному прояснению атмосферы удалось получить комбинированные снимки такой четкости, которая соответствует дифракционному пределу инструмента (рис.  8). В дальнейшем такие благоприятные атмосферные условия встречались нечасто; как правило, требовалось собрать 5–10 тыс. удачных изображений для дальнейшего синтеза изображений.

Корреляционное совмещение

Обработка исходных миллисекундных электронных фотографий планеты весьма трудоемка и отнимает много времени. Она выполняется с помощью специальных компьютерных программ методом корреляционного совмещения и, наряду с операциями «нечеткой маски» и некоторыми математическими приемами, требует выбрать так называемый пилот-файл, что обычно приходится делать вручную. Пилот-файл, или образец, — это наиболее удачный, по мнению обработчика, снимок, который в значительной мере определяет результат достигаемого совмещения. Перебор пилот-файлов многократно увеличивает трудоемкость обработки, т. к. результат становится виден только на заключительных шагах обработки. Пилот-файл должен представлять собой наименее искаженное изображение среди исходного наблюдательного материала. Дальше программы обработки анализируют содержание образца, находят в нем какие-то детали и ищут повторение этих почти незаметных подробностей в тысячах других электронных снимков. Если, исходя из опыта, форму и положение пилот-файла еще можно оценить, то оценка реальности едва различимых деталей находится где-то между изображением и воображением. В ходе настоящей работы было создано несколько программ автоматической обработки. К сожалению, эффективность автоматической программы значительно уступает корреляционному совмещению с ручным отбором.

Каждая точка изображения описывается известной математической функцией распределения интенсивности, которая в центральной части плавно убывает от центра. Обычно «точка» представляется шириной этой функции на уровне 0,7 или 0,5 максимума. Если удалось получить много тысяч исходных электронных снимков, при их обработке можно воспользоваться известными свойствами статистики случайных величин и выбирать «точку» на уровне, например, 0,9 максимума. Тогда разрешение значительно улучшится. Есть и другие приемы, но самым надежным всё же остается ручной отбор.

После первой части обработки, несмотря на все приемы, изображение остается как бы размытым. Астрономы давно нашли способ улучшения изображений методом «нечеткой маски». Для этого во времена фотоэмульсий с полученного изображения делали слегка расфокусированный негатив. Затем сквозь него переснимали исходный снимок. Крупные, размытые детали таким образом уходили, а тонкую структуру мелких деталей можно было выделять вплоть до уровня шума. Сегодня эта функция встроена во многие цифровые фотокамеры. «Нечеткая маска» (в виде математической модели) работает и в наших программах обработки, но средство это обоюдоострое. Результат зависит от выбора размера элементов. Если он мал, все низкие пространственные частоты будут потеряны, а изображение станет равномерно серым; например снимок Луны на рис. 5 станет «слепым». И наоборот, если размер нечеткой маски велик, исчезнут все мелкие детали.

Постоянной проблемой синтеза изображений неизвестной части Меркурия остается доказательство реальности обнаруженных деталей рельефа. Съемкой Mariner-10 были охвачены примерно меридиональные сегменты, 120–190°з. д. и 0–50°з.д. Для этих долгот подтверждение реальности деталей новых снимков можно получить сравнением полученных изображений с фотокартой. Но в остальных случаях доказательством реальности может быть только повторяемость деталей в независимо проведенных наблюдениях. В области долгот 210–350 з.д. поверхность Меркурия была неизвестна, поэтому единственным критерием реальности деталей оставалось их наличие на нескольких изображениях, синтезированных из независимых исходных групп электронных снимков.

В области долгот 210–350° з.д.

Наблюдения Меркурия выполнялись в различных обсерваториях, но всегда методом коротких экспозиций. Изображение (рис. 9) построено обработкой результатов наблюдений в вечерней элонгации, проведенных 1–2 мая 2002 г. в обсерватории Скинакас Ираклионского университета (о. Крит, Греция, 24°54′ с.ш., 35°13′ в.д.). Наблюдения выполнялись в ближнем ИК-диапазоне, 690–940 нм с помощью телескопа с диаметром 1,29 м и ПЗС-камеры с размером пикселя 7,4 × 7,4 мкм. Диск планеты 1–2.05.2002 был виден под углом 7,75 с дуги, с линейным размером 0,37 мм в фокальной плоскости телескопа и соответствовал на ПЗС-матрице всего 50 строкам. 2 мая фаза Меркурия была 97°. Использовались короткие экспозиции, в основном 1 мс.

На рисунке, выше центра, на терминаторе, выделяется крупное темное пятно. Это крупнейший бассейн на Меркурии. В ходе обработки наблюдений автор использовал для этого образования рабочее название — «Бассейн Скинакас» (по имени обсерватории, где был получен исходный материал), отнюдь не претендуя на его узаконивание. (Как известно, всем объектам на поверхности Меркурия Международный астрономический союз присваивает имена писателей, композиторов, художников и т. д.). Тем не менее, название «Бассейн Скинакас» (или «Море Скинакас», или «Бассейн S»), стало упоминаться на ряде конференций и в некоторых статьях. Бассейн S — наиболее крупное образование в области долгот 210–290° з.д. — имеет структуру, более напоминающую некоторые крупнейшие образования на обратной стороне Луны. Бассейн представляет собой, по-видимому, очень старое (возможно, древнейшее) образование на Меркурии, с сильно разрушенными валами, фактически создаваемыми границами других, менее крупных бассейнов. Бассейн Скинакас имеет, по-видимому, структуру, сходную с поверхностью известной по съемке Mariner-10 области Caloris Planitia, имеющей, вероятнее всего, ударное происхождение.

На рис. 10 приведен вид Бассейна Скинакас из работы 2003 г. Полного вида бассейна тогда не существовало, поэтому правая (восточная) часть рисунке создана на основе первых публикаций наших наблюдений 2002 г., а левая (западная) была взята из аналогичных публикаций (Dantowitz, et al., 2000; Baumgardner, et al., 2000, Astron J., 2000), где она однажды была представлена фрагментарно. Диаметр внутренней части Бассейна Скинакас около 25° (1060 км). Диаметр различимого внешнего вала вдвое больший. Центр находится примерно у 8° с.ш., 275° з.д. Внутренний вал Бассейна Скинакас обладает более или менее правильной формой. На рисунке сравниваются размеры Бассейна Скинакас и равнины Caloris Planitia, также имеющей двойной вал. Бары показаны в одинаковом масштабе. По диаметру Бассейн Скинакас в 1,5 раза больше, чем Caloris Planitia. Как уже отмечалось, операция «нечеткой маски», требует компромиссного выбора. Поэтому реальный тон района бассейна темнее, чем на рисунке. По его периферии расположены вторичные образования; некоторые из них рассматриваются ниже.

В последующие годы предпринимались новые серии наблюдений; снова использовались телескопы Абастуманской обсерватории и обсерватории Скинакас. Наиболее совершенные изображения удалось получить лишь через 4 года, на основе наблюдений в ноябре 2006 г. в обсерватории САО РАН (Нижний Архыз, Карачаево-Черкесия, 43°39’11» с.ш., 41°26’29» в.д.), и снова благодаря удачным метеоусловиям. Преимуществом обсерватории САО в отношении наблюдений Меркурия является ее большая высота (2100 м) и сравнительно низкая широта. В числе главных задач новых наблюдений было получение общего вида Бассейна Скинакас, который в это время находился на освещенной стороне планеты. Достигнутый за прошедшие годы прогресс в обработке позволял надеяться на повышение разрешения изображений.

Методом коротких экспозиций в период 20–24 ноября 2006 г. удалось получить более 20 тыс. электронных снимков планеты в утренней элонгации, при «хорошем небе», как говорят астрономы. Угол фазы Меркурия изменялся в пределах от 103° до 80°, область наблюдаемых планетоцентрических долгот была 260–350° з.д. Наблюдения выполнялись с ПЗС-камерой на телескопе «Цейсс-1000» в ближнем инфракрасном диапазоне. Диск планеты был виден под углом от 6 до 7 с дуги. Путем обработки большого массива снимков, полученных с миллисекундными экспозициями, удалось получить достаточно четкое синтезированное изображение сектора поверхности Меркурия 260–350° з.д. Кроме Бассейна Скинакас, на синтезированных изображениях выделяется также ряд крупных ударных кратеров разного возраста и менее крупные образования. Предельное полученное разрешение не хуже формального дифракционного разрешения инструмента, около 80–100 км на поверхности Меркурия. Как и в случае наблюдений 2001 г., хорошие изображения появились при резком изменении метеоусловий (прекращение снежной пурги).

Предварительные результаты обработки наблюдений показаны на рис. 11. Здесь можно видеть, как менялось положение и освещенность Бассейна Скинакас за пять дней. Левые части (а) представляют фазы планеты в указанные даты, справа (б) фазы показаны на глобусе планеты. Наиболее благоприятные метеоусловия наблюдений были 20 и 21 ноября 2006 г. Тогда же наиболее выгодным было и освещение: Солнце стояло низко над горизонтом бассейна, а тени подчеркивали его рельеф. Весь бассейн выделяется на среднем снимке (21 ноября 2006). Помимо бассейна, во всех показанных фазах примерно вдоль меридиана 310° з.д. вытянуты уже упоминавшиеся наиболее светлые кратеры. Самый яркий из них находится в северной части планеты, примерно у 65° с.ш. 330° з.д.

Первым сюрпризом оказалось крупное темное кратерное «море» настоящего лунного типа, обнаруженное на лимбе, южнее экватора. Вдоль лимба, от северного полюса до темного моря, тянется ряд светлых кратеров. На снимках вид Меркурия изменяется каждые сутки, что объясняется его быстрым орбитальным движением. Но не только. Как хорошо известно из лунных наблюдений, вид безатмосферного небесного тела при прохождении квадратуры быстро изменяется из-за так называемого эффекта оппозиции. Было интересно проследить, как трансформируется вид исследуемой планеты в этой выгодной фазе. Фазы Меркурия гораздо сложнее, чем у Луны, потому что его положение, в отличие от последней, не фиксировано и наблюдениям в любой фазе доступны, в принципе, все стороны планеты. В среднем поверхность Меркурия за сутки смещается относительно земного наблюдателя на 5°. Но и это его свойство не остается постоянным: из-за большого эксцентриситета орбиты, в некоторых ее частях, обращение обгоняет вращение планеты и суточное движение поверхности относительно Солнца останавливается и даже возвращается назад. В это время с терминатора Меркурия можно было бы наблюдать странную последовательность: восход и вскоре закат на востоке, снова восход, а затем всё повторяется в обратном порядке на западе.

Все подробности лучше видны на комбинированном рис. 12, где для синтеза левой половины изображения в обработку были включены около 7800 исходных электронных снимков. На сером поле слева показана координатная сетка, а Бассейн Скинакас выделен кружком, что позволяет сравнить повторяющиеся восточные контуры бассейна. Поле бассейна охвачено валом более или менее правильной формы. В меридиональном направлении его протяженность равна 1300 км. Интересно, что по размерам, внутренняя часть бассейна в 1,5 раза превышает крупнейшее лунное Море Дождей, а внешняя имеет масштабы лунного Океана Бурь. В отличие от Бассейна Скинакас и Caloris Planitia, поверхность Моря Дождей представляет собой лавовое поле, формирование которого относится к древней эпохе глобальных лавовых излияний на Луне. Диаметр внешнего вала Бассейна Скинакас — около 0,5 диаметра всей планеты — делает его одним из крупнейших кратерных морей на планетах группы Земли. Нерегулярная форма внешнего вала, сравнительно правильная с восточной стороны, на севере нарушена объектом, с центром, находящимся у 30° с. ш. 280° з.д., а на юге — обширной менее темной областью, которая расположена между 255 и 280° з.д. и доходит до 30° ю.ш.

Меридиан, по которому проходит терминатор, на обеих половинах рисунка один и тот же, примерно 270° з.д. Здесь на широте 45–50° ю.ш., находится центр еще одного темного бассейна диаметром около 700 км, повторяющегося в обеих половинах рисунка. Яркий кратер у 65° с.ш., 330° з.д. имеет диаметр 90–100 км; с севера и юга к нему примыкают линейные структуры протяженностью 400–500 км. Такой вид выбросов из ударного кратера, возможно, связан с касательной траекторией ударника. Ограниченное разрешение снимка не позволяет достоверно судить о его деталях; возможно, сам кратер находится на протяженной светлой области.

Как уже отмечалось, выделение подробностей изображений при обработке исходных снимков идет в ущерб низким пространственным частотам. Иными словами, оттенки очень темных или светлых протяженных областей на рисунке приглушены, что позволяет выделить другие детали, например, ударные кратеры средних и крупных размеров. Среди них наиболее заметен пятиугольный 750-километровый кратер с центром у 32° ю.ш. 260° з.д. и примыкающий к нему с севера 650-километровый кратер (рис. 13). Таких кратеров найдено много.

В заключение приводится наиболее удачное изображение сектора 270–350° з.д., полученное методами, которые рассматривались выше, с кропотливым отбором снимков, полученных в моменты наилучшего прояснения (рис. 14). Разрешение составляет 60–70 км на точку. Низкие пространственные частоты здесь подавлены. Изображения а и б отличаются только уровнем контрастности. Наряду с «классическими» ударными кратерами, выбросами и лучами на снимке присутствуют элементы, ранее на других планетах не встречавшиеся. Прежде всего, это четыре или пять серых полос, шириной по 250 и протяженностью до 2000 км. Полосы неким образом связаны с крупными кратерами, но природа их пока неясна. Сам снимок вполне сравним со снимками с космических аппаратов, но стоит несравнимо дешевле. Астрономы-звездники уже всерьез считают метод спеклов (он же метод коротких экспозиций) серьезным конкурентом весьма затратным космическим исследованиям.

В области долгот 210–350° з.д. поверхность Меркурия была неизвестна. Уже упоминалось, что критерием реальности деталей оставалось их наличие на нескольких независимых изображениях. Приведенные выше новые изображения поверхности планеты покрывают почти всю часть поверхности планеты, остававшейся не заснятой камерой Mariner-10, а исследованный сектор 260–350° з.д. обладает более интересным рельефом по сравнению с ранее картированными сравнительно гладкими районами. Если природа возникновения Бассейна Скинакас была подобна лунной, то остается непонятным, почему его границы так резко отличаются от четких очертаний лунных лавовых морей. Относительные скорости импакторов на орбите Меркурия были почти в 1,6 раз выше, чем на орбите Земли/Луны, а энергия соударений была выше в 2,5 раза. Поэтому можно было ожидать, что Бассейн Скинакас и другие крупные темные образования будут иметь столь же резкие очертания, как и лунные бассейны, а бассейн Caloris Planitia является исключением. Но почему-то таких границ нет.

Полученные изображения, как и снимки, сделанные камерами космических аппаратов, указывают на особенности событий на поверхности Меркурия в период максимума ее метеоритной бомбардировки. В какой-то мере эти особенности могут быть связаны с составом и, возможно, строением коры этого небесного тела. Вместе с тем, снимки Меркурия возвращают ученых к давнему и нерешенному вопросу: почему протяженные детали рельефа, такие как лунные «моря» или океаны Земли, распределены по поверхности планетных тел асимметрично и собираются на одной стороне? Как известно, такая же необъясненная асимметрия наблюдается и на других планетах земной группы. Она присутствует и на многих спутниках планет-гигантов, а не только на Луне. По-видимому, то же можно наблюдать и на поверхности Меркурия. Протяженные детали рельефа, такие как Бассейн Скинакас и другие темные бассейны, по планете распределены явно асимметрично и сосредоточены они главным образом в области долгот 250–330° з. д. Происхождение асимметрии лунного рельефа имеет некоторые особенности, но к рельефу Меркурия и других планет земной группы они не относятся. Что же стоит за этой асимметрией?

Обитаемы ли планеты? | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

Лунный ландшафт.

Таяние полярного пятна на Марсе.

Орбиты Марса и Земли.

Карта Марса, составленная Лоуеллом.

Модель Марса, сделанная Кюлем.

Рисунок Марса, сделанный Антониади.

‹

›

Рассматривая вопрос о существовании жизни на других планетах, мы будем говорить только о планетах нашей солнечной системы, так как нам ничего не известно о наличии у других солнц, каковыми являются звезды, собственных планетных систем, подобных нашей. По современным воззрениям на происхождение солнечной системы можно даже полагать, что образование планет, обращающихся вокруг центральной звезды, есть случай, вероятность которого ничтожно мала, и что поэтому огромное большинство звезд не имеет своих планетных систем.

Далее нужно оговориться, что вопрос о жизни на планетах мы поневоле рассматриваем с нашей, земной точки зрения, предполагая, что эта жизнь проявляется в таких же формах, как и на Земле, т. е. предполагая жизненные процессы и общее строение организмов подобными земным. В таком случае для развития жизни на поверхности какой-либо планеты должны существовать определенные физико-химические условия, должна быть не слишком высокая и не слишком низкая температура, необходимо наличие воды и кислорода, основой же органического вещества должны являться соединения углерода.

Атмосферы планет

Присутствие у планет атмосферы определяется напряжением силы тяжести на их поверхности. Большие планеты обладают достаточной силой притяжения, чтобы удерживать около себя газообразную оболочку. Действительно, молекулы газа находятся в постоянном быстром движении, скорость которого определяется химической природой этого газа и температурой.

Наибольшую скорость имеют легкие газы — водород и гелий; при повышении температуры скорость возрастает. При нормальных условиях, т. е. температуре в 0° и атмосферном давлении, средняя скорость молекулы водорода составляет 1840 м/сек, а кислорода 460 м/сек. Но под влиянием взаимных столкновений отдельные молекулы приобретают скорости, в несколько раз превосходящие указанные средние числа. Если в верхних слоях земной атмосферы появится молекула водорода со скоростью, превосходящей 11 км/сек, то такая молекула отлетит прочь от Земли в межпланетное пространство, так как сила земного притяжения окажется недостаточной для ее удержания.

Чем меньше планета, чем она менее массивна, тем меньше эта предельная или, как говорят, критическая скорость. Для Земли критическая скорость составляет 11 км/сек, для Меркурия она равна лишь 3,6 км/сек, для Марса 5 км/сек, для Юпитера же, самой большой и массивной из всех планет, — 60 км/сек. Отсюда следует, что Меркурий, а тем более еще меньшие тела, как спутники планет (в том числе и наша Луна) и все малые планеты (астероиды), не могут удержать своим слабым притяжением атмосферную оболочку у своей поверхности. Марс в состоянии, хотя и с трудом, удерживать атмосферу, значительно более разреженную, чем атмосфера Земли, что же касается Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, то их притяжение достаточно сильно для того, чтобы удерживать мощные атмосферы, содержащие легкие газы, вроде аммиака и метана, а возможно также и свободный водород.

Отсутствие атмосферы неминуемо влечет за собою и отсутствие воды в жидком состоянии. В безвоздушном пространстве испарение воды происходит гораздо энергичнее, чем при атмосферном давлении; поэтому вода быстро обращается в пар, который представляет собою весьма легкий таз, подвергающийся той же участи, что и другие газы атмосферы, т. е. он более или менее быстро покидает поверхность планеты.

Понятно, что на планете, лишенной атмосферы и воды, условия для развития жизни совершенно неблагоприятны, и мы не можем ожидать на такой планете ни растительной ни животной жизни. Под эту категорию попадают все малые планеты, спутники планет, а из больших планет — Меркурий. Скажем немного подробнее о двух телах этой категории, именно о Луне и Меркурии.

Луна и Меркурий

Для этих тел отсутствие атмосферы установлено не только путем приведенных выше соображений, но и посредством прямых наблюдений. Когда Луна движется по небу, совершая свой путь вокруг Земли, она часто закрывает собою звезды. Исчезновение звезды за диском Луны можно наблюдать уже в небольшую трубу, и происходит оно всегда вполне мгновенно. Если бы лунный рай был окружен хотя бы редкой атмосферой, то, прежде чем вполне исчезнуть, звезда просвечивала бы в течение некоторого времени сквозь эту атмосферу, причем постепенно уменьшалась бы видимая яркость звезды, кроме того, вследствие преломления света звезда казалась бы смещенной со своего места. Все эти явления совершенно отсутствуют при покрытии звезд Луною.

Лунные ландшафты, наблюдаемые в телескопы, поражают резкостью и контрастностью своего освещения. На Луне нет полутеней. Рядом с яркими, освещенными Солнцем местами встречаются глубокие черные тени. Происходит это потому, что вследствие отсутствия атмосферы на Луне нет голубого дневного неба, которое своим светом смягчало бы тени; небо там всегда черное. Нет на Луне и сумерек, и после захода Солнца сразу наступает темная ночь.

Меркурий находится от нас гораздо дальше, чем Луна. Поэтому таких подробностей как на Луне, мы наблюдать на нем не можем. Нам неизвестен вид его ландшафта. Покрытие звезд Меркурием вследствие его видимой малости чрезвычайно редкое явление, и нет указаний на то, чтобы такие покрытия когда-либо наблюдались. Зато бывают прохождения Меркурия перед диском Солнца, когда мы наблюдаем, что эта планета в виде крохотной черной точки медленно проползает по яркой солнечной поверхности. Край Меркурия при этом бывает резко очерчен, и те явления, которые усматривались при прохождении перед Солнцем Венеры, у Меркурия не наблюдались. Но все же возможно, чтобы небольшие следы атмосферы у Меркурия сохранились, однако эта атмосфера имеет совсем ничтожную плотность по сравнению с земной.

На Луне и Меркурии совершенно неблагоприятны для жизни и температурные условия. Луна вращается вокруг своей оси чрезвычайно медленно, благодаря чему день и ночь продолжаются на ней по четырнадцать суток. Зной солнечных лучей не умеряется воздушной оболочкой, и в результате днем на Луне температура поверхности повышается до 120°, т. е. выше точки кипения воды. Во время же долгой ночи температура падает до 150° ниже нуля.

Во время лунного затмения наблюдалось, как в течение всего лишь часа с небольшим температура упала с 70° тепла до 80° мороза, а после окончания затмения почти в столь же короткий срок вернулась к своему исходному значению. Это наблюдение указывает на чрезвычайно малую теплопроводность горных пород, образующих лунную поверхность. Солнечное тепло не проникает вглубь, а остается в самом тонком верхнем слое.

Нужно думать, что поверхность Луны покрыта легкими и рыхлыми вулканическими туфами, может быть даже пеплом. Уже на глубине метра контрасты тепла и холода оглаживаются «эстолько, что вероятно там господствует средняя температура, мало отличающаяся от средней температуры земной поверхности, т. е. составляющая несколько градусов выше нуля. Быть .может там и сохранились некоторые зародыши живого вещества, но участь их, конечно, незавидная.

На Меркурии разница температурных условий еще более резкая. Эта планета всегда повернута к Солнцу одной стороной. На дневном полушарии Меркурия температура достигает 400°, т. е. она выше точки плавления свинца. А на ночном полушарии мороз должен доходить до температуры жидкого воздуха, и если бы на Меркурии существовала атмосфера, то на ночной стороне она должна была превратиться в жидкость, а может быть даже замерзнуть. Лишь на границе между дневным и ночными полушариями в пределах узкой зоны могут быть температурные условия, хоть сколько-нибудь благоприятные для жизни. Однако о возможности там развитой органической жизни думать не приходиться. Далее при наличии следов атмосферы в ней не мог удержаться свободный кислород, так как при температуре дневного полушария кислород энергично соединяется с большинством химических элементов.

Итак, в отношении возможности жизни на Луне перспективы достаточно неблагоприятны.

Венера

В отличие от Меркурия на Венере наблюдаются определенные признаки густой атмосферы. Когда Венера проходит между Солнцем и Землей, она бывает окружена светлым колечком, — это ее атмосфера, которая на просвет освещается Солнцем. Такие прохождения Венеры перед диском Солнца бывают очень редко: последнее прохождение имело место в 18S2 г., ближайшее следующее произойдет в 2004 г. Однако почти ежегодно Венера проходит хотя и не через самый солнечный диск, но достаточно близко от него, и тогда она бывает видна в форме очень узкого серпа, вроде Луны тотчас после новолуния. По законам перспективы освещенный Солнцем серп Венеры должен был бы составлять дугу ровно в 180°, но в действительности наблюдается более длинная светлая дуга, что происходит вследствие отражения и загибания солнечных лучей в атмосфере Венеры. Другими словами, на Венере существуют сумерки, которые увеличивают продолжительность дня и частично освещают ее ночное полушарие.

Состав атмосферы Венеры пока еще мало изучен. В 1932 г. при помощи спектрального анализа в ней было обнаружено присутствие большого количества углекислоты, соответствующее слою мощностью в 3 км при стандартных условиях (т. е. при 0° и 760 мм давления).

Поверхность Венеры всегда представляется нам ослепительно белой и без заметных постоянных пятен или очертаний. Полагают, что в атмосфере Венеры всегда находится густой слой белых облаков, вполне закрывающий собою твердую поверхность планеты.

Состав этих облаков неизвестен, но вероятнее всего, что это водяные пары. Что находится под ними, мы не видим, но понятно, что облака должны умерять зной солнечных лучей, который на Венере, находящейся ближе к Солнцу, чем Земля, был бы иначе чрезмерно силен.

Измерения температуры дали для дневного полушария около 50—60° тепла, а для ночного 20° мороза. Такие контрасты объясняются медленностью вращения Венеры около оси. Хотя точный период ее вращения неизвестен из-за отсутствия на поверхности планеты заметных пятен, но, по-видимому, сутки продолжаются на Венере не меньше наших 15 суток.

Каковы шансы на существование жизни на Венере?

В этом отношении мления ученых расходятся. Некоторые считают, что весь кислород в ее атмосфере химически связан и существует лишь в составе углекислоты. Так как этот газ обладает малой теплопроводностью, то в таком случае температура близ поверхности Венеры должна быть довольно высокой, быть может даже близкой к точке кипения воды. Этим можно было бы объяснить присутствие в верхних слоях ее атмосферы большого количества водяных паров.

Заметим, что приведенные выше результаты определения температуры Венеры относятся к наружной поверхности облачного покрова, т.е. к довольно большой высоте над ее твердой поверхностью. Во всяком случае нужно думать, что условия на Венере напоминают теплицу или оранжерею, но, вероятно, с еще значительно более высокой температурой.

Марс

Наибольший интерес с точки зрения вопроса о существовании жизни представляет планета Марс. Во многих отношениях он похож на Землю. По пятнам, которые хорошо видны на его поверхности, установлено, что Марс вращается около оси, совершая один оборот в 24 ч. и 37 м. Поэтому на нем существует смена дня и ночи почти такой же продолжительности, как и на Земле.

Ось вращения Марса составляет с плоскостью его орбиты угол в 66°, почти в точности такой же, как и у Земли. Благодаря этому наклону оси на Земле происходит смена времен года. Очевидно, и на Марсе существует такая же смена, но только каждое время года на «ем почти вдвое продолжительнее нашего. Причина этого заключается в том, что Марс, будучи в среднем в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, совершает свой оборот вокруг Солнца почти в два земных года, точнее в 689 суток.

Наиболее отчетливая подробность на поверхности Марса, заметная при рассматривании его в телескоп,— белое пятно, по своему положению совпадающее с одним из его полюсов. Лучше всего бывает видно пятно у южного полюса Марса, потому что в периоды своей наибольшей близости к Земле Марс бывает наклонен в сторону Солнца и Земли своим южным полушарием. Замечено, что с наступлением зимы в соответствующем полушарии Марса белое пятно начинает увеличиваться, а летом оно уменьшается. Бывали даже случаи (например, в 1894 г.), когда полярное пятно осенью почти совсем исчезало. Можно думать, что это снег или лед, который отлагается зимою тонким покровом близ полюсов планеты. Что этот покров очень тонкий, следует из указанного наблюдения над исчезновением белого пятна.

Вследствие удаленности Марса от Солнца температура на нем сравнительно низкая. Лето там очень холодное, и тем не менее бывает, что полярные снега полностью стаивают. Большая продолжительность лета не компенсирует в достаточной, мере недостатка тепла. Отсюда следует, что снега выпадает там мало, быть может всего лишь на несколько сантиметров, возможно даже, что белые полярные пятна состоят не из снега, а из инея.

Это обстоятельство находится в полном согласии с тем, что по всем данным на Марсе мало влаги, мало воды. Морей и больших водных пространств на нем не обнаружено. В его атмосфере очень редко наблюдаются облака. Сама оранжевая окраска поверхности планеты, благодаря которой невооруженному глазу Марс представляется красной звездой (откуда и произошло его название по имени древнеримского бога .войны), большинством ‘наблюдателей объясняется тем, что поверхность Марса представляет безводную песчаную пустыню, окрашенную окислами железа.

Марс движется вокруг Солнца по заметно вытянутому эллипсу. Благодаря этому его расстояние от Солнца меняется в довольно широких пределах — от 206 до 249 млн. км. Когда Земля находится с той же стороны Солнца, что и Марс, происходят так называемые противостояния Марса (потому что Марс в это время находится в стороне неба, противоположной Солнцу). Во время противостояний Марс наблюдается на ночном небе в благоприятных условиях. Противостояния чередуются в среднем через 780 дней, или через два года и два месяца.

Однако далеко не в каждое противостояние Марс приближается к Земле .на свое кратчайшее расстояние. Для этого нужно, чтобы противостояние совпало с временем наибольшего приближения Марса к Солнцу, что бывает лишь каждое седьмое или восьмое противостояние, т. е. примерно через пятнадцать лет. Такие противостояния называются великими противостояниями; они имели место в 1877, 1892, 1909 и 1924 гг. Следующее великое противостояние будет в 1939 т. Именно к этим срокам и приурочены главные наблюдения Марса и связанные с ними открытия. Ближе всего к Земле Марс был во время — противостояния 1924 г., но и тогда его расстояние от нас составляло 55 млн. км. Ha более близком расстоянии от Земли Марс никогда не бывает.

«Каналы» на Марсе

В 1877 г. итальянский астроном Скиапарелли, производя наблюдения в сравнительно скромный по своим размерам телескоп, но под прозрачным небом Италии, обнаружил на поверхности Марса, кроме темных пятен, названных хотя и неправильно морями, еще целую сеть узких прямых линий или полосок, которые он назвал проливами (по-итальянски canale). Отсюда слово «канал» стало употребляться и на других языках для обозначения этих загадочных образований.

Скиапарелли в результате своих многолетних наблюдений составил подробную карту поверхности Марса, на которой нанесены сотни каналов, соединяющих между собок> темные пятна «морей». Позднее американский астроном Лоуелл, построивший в Аризоне даже специальную обсерваторию для наблюдения Марса, обнаружил каналы и на темных пространствах «морей». Он нашел,, что как «моря», так и каналы меняют свою видимость в зависимости от времен года: летом они становятся темнее, принимая иногда серо-зеленоватый оттенок зимою бледнеют и становятся буроватыми. Карты Лоуелла еще подробнее карт Скиапарелли, на них нанесено множество каналов, образующих сложную, но довольно правильную геометрическую сеть.

Для объяснения наблюдаемых на Марсе явлений Лоуелл развил теорию, которая получила широкое распространение, главным образом, среди любителей астрономии. Теория эта сводится к следующему.

Оранжевую поверхность планеты Лоуелл, как и большинство других наблюдателей, принимает за песчаную пустошью. Темные пятна «морей» он считает за области, покрытые растительностью — полями и лесами. Каналы он считает за сеть орошения, проведенную разумными существами, обитающими на поверхности планеты. Однако самые каналы нам с Земли не видны, так как их ширина для этого далеко не достаточна. Чтобы быть видимыми с Земли, каналы должны иметь ширину не меньше десятка километров. Поэтому Лоуелл считает, что мы видим лишь широкую полосу растительности, которая распускает свои зеленые листья, когда собственно канал, пролегающий в середине этой полосы, наполняется весною водой, притекающей от полюсов, где она образуется от таяния полярных снегов.

Однако мало-помалу начали возникать сомнения в реальности таких прямолинейных каналов. Наиболее показательным было то обстоятельство, что наблюдатели, вооруженные наиболее мощными современными телескопами, никаких каналов не видели, а наблюдали лишь необыкновенно богатую картину разных деталей и оттенков на поверхности Марса, лишённых, однако, правильных геометрических очертаний. Лишь наблюдатели, пользовавшиеся инструментами средней силы, видели и зарисовывали каналы. Отсюда возникло сильное подозрение, что каналы представляют лишь оптическую иллюзию (обман зрения), возникающую при крайнем напряжении глаза. Много работ и разных опытов было проведено для выяснения этого обстоятельства.

Наиболее убедительными являются результаты, полученные немецким физиком и физиологом Кюлем. Им была устроена специальная модель, изображающая Марс. На темном фоне Кюль наклеил вырезанный им из обыкновенной газеты кружок, на котором было размещено несколько серых пятен, напоминающих по своим очертаниям «моря» на Марсе. Если рассматривать такую модель вблизи, то ясно видно, что она собою представляет,— можно прочитать газетный текст и никакой иллюзии не создается. Но если отойти подальше, то при правильном освещении начинают появляться прямые тонкие полоски, идущие от одного темного пятна к другому и притом не совпадающие со строчками печатного текста.

Кюль подробно исследовал это явление.

Он показал, что три наличии многих мелких деталей и оттенков, постепенно переходящих один в другой, когда глаз не может уловить их «о всех подробностях, возникает стремление объединить эти детали более простыми геометрическими схемами, в результате чего и появляется иллюзия прямых полосок там, где никаких правильных очертаний не имеется. Современный выдающийся наблюдатель Антониади, который в то же время является хорошим художником, рисует Марс пятнистым, с массой неправильных деталей, но без всяких прямолинейных каналов.

Итак, приходится считать, что каналы Марса являются оптической иллюзией и на самом деле их не существует.

Можно подумать, что этот вопрос лучше всего решить три помощи фотографии. Фотографическую пластинку обмануть нельзя: она должна, казалось бы, показать, что же на самом деле имеется на Марсе. К сожалению, это не так. Фотография, которая в применении к звездам и туманностям дала так много, в отношении поверхности планет дает меньше, чем видит глаз наблюдателя в тот же самый инструмент. Объясняется это тем, что изображение Марса, полученное даже с помощью самых больших и длиннофокусных инструментов, на пластинке получается очень малых размеров,— диаметром ‘всего .лишь до 2 мм. Конечно, на таком изображении больших подробностей разобрать нельзя. При сильном же увеличении таких фотографий выступает дефект, от которого так страдают современные любители фотографии, снимающие аппаратами типа «Лейка». Именно, выступает зернистость изображения, которая затушевывает все мелкие детали.

Жизнь на Марсе

Однако фотографии Марса, снятые через разные светофильтры, с полной ясностью доказали существование у Марса атмосферы, хотя и значительно более редкой, чем у Земли. Иногда под вечер в этой атмосфере замечаются светлые точки, которые, вероятно, представляют собою кучевые облака. Но вообще облачность на Марсе ничтожная, что вполне согласуется с малым количеством на нем воды.

В настоящее время почти все наблюдатели Марса согласны в том, что темные пятна «морей» действительно представляют области, покрытые растениями. В этом отношении теория Лоуелла подтверждается. Однако здесь до сравнительно недавнего времени имелось одно препятствие. Вопрос усложнился температурными условиями на поверхности Марса.

Так как Марс находится в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, то он получает в два с четвертью раза меньше тепла. Вопрос о том, до какой температуры может согреть его поверхность такое незначительное количество тепла, зависит от строения атмосферы Марса, представляющей собою «шубу» неизвестной нам толщины и состава.

Недавно удалось непосредственными измерениями определить температуру поверхности Марса. Оказалось, что в экваториальных областях в полдень температура повышается до 15—25° тепла, но под вечер наступает сильное похолодание, а ночь, по-видимому, сопровождается неизменными крепкими морозами.

Условия на Марсе похожи на те, которые наблюдаются у нас на высоких горах: разреженность и прозрачность воздуха, значительное нагревание прямыми солнечными лучами, холод в тени и сильные ночные морозы. Условия, без сомнения, очень суровые, но можно полагать, что растения акклиматизировались, приспособились к ним, а также и к недостатку влаги.

Итак, существование растительной жизни на Марсе можно считать почти доказанным, но относительно животных, а тем более разумных, мы пока ничего определенного сказать не можем.

***

Что касается других планет солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, то на них трудно предполагать возможность жизни по следующим основаниям: во-первых, низкая температура из-за дальности расстояния от Солнца и, во-вторых, ядовитые газы, недавно открытые в их атмосферах,— аммиак и метан. Если эти планеты и имеют твердую поверхность, то она спрятана где-то на большой глубине, мы же видим лишь верхние слои их чрезвычайно мощных атмосфер.

Еще менее вероятна жизнь на самой удаленной от Солнца планете — недавно открытом Плутоне, о физических условиях которого мы пока еще ничего не знаем.

Итак, из всех планет нашей солнечной системы (кроме Земли) можно подозревать существование жизни на Венере и считать почти доказанным наличие жизни на Марсе. Но, конечно, это все относится к настоящему времени. С течением времени, при эволюции планет, условия могут сильно измениться. Об этом из-за недостатка данных мы говорить не будем.

в глубину | Меркурий — НАСА Исследование солнечной системы

Горячий или холодный?

Температура Меркурия

Температура поверхности Меркурия бывает как очень высокой, так и низкой. Поскольку планета находится так близко к Солнцу, дневная температура может достигать 800 ° F (430 ° C). Без атмосферы, удерживающей это тепло ночью, температура может упасть до -290 ° F (-180 ° C).

Введение

Самая маленькая планета в нашей солнечной системе и ближайшая к Солнцу, Меркурий лишь немного больше Луны на Земле.С поверхности Меркурия Солнце выглядело бы более чем в три раза больше, чем при наблюдении с Земли, а солнечный свет был бы в семь раз ярче. Несмотря на близость к Солнцу, Меркурий не самая горячая планета в нашей солнечной системе — это название принадлежит соседней Венере из-за ее плотной атмосферы. Но Меркурий — самая быстрая планета, которая движется вокруг Солнца каждые 88 земных дней.

Меркурий назван в честь самого быстрого из древнеримских богов.

Размер и расстояние

Размер и расстояние

Меркурий с радиусом 1516 миль (2440 километров) составляет чуть более 1/3 ширины Земли. Если бы Земля была размером с никель, Меркурий был бы размером с чернику.

При среднем расстоянии в 36 миллионов миль (58 миллионов километров) Меркурий находится на 0,4 астрономических единицы от Солнца. Одна астрономическая единица (сокращенно AU) — это расстояние от Солнца до Земли. С такого расстояния требуется солнечный свет 3.2 минуты пути от Солнца к Меркурию.

3D-модель Меркурия, самой внутренней планеты. Предоставлено: NASA Visualization Technology Applications and Development (VTAD) ›Параметры загрузки

Орбита и вращение

Орбита и вращение

Очень эксцентричная яйцеобразная орбита Меркурия уносит планету на расстояние 29 миллионов миль (47 миллионов километров) и 43 миллионов миль (70 миллионов километров) от Солнца. Он движется вокруг Солнца каждые 88 дней, путешествуя по космосу со скоростью почти 29 миль (47 километров) в секунду, быстрее, чем любая другая планета.

Меркурий медленно вращается вокруг своей оси и совершает один оборот каждые 59 земных дней. Но когда Меркурий движется быстрее всего по своей эллиптической орбите вокруг Солнца (и он находится ближе всего к Солнцу), каждое вращение не сопровождается восходом и заходом солнца, как на большинстве других планет. Утреннее Солнце ненадолго восходит, садится и снова восходит с некоторых частей поверхности планеты. То же самое происходит в обратном порядке на закате для других частей поверхности. Один солнечный день на Меркурии (один полный цикл день-ночь) равен 176 земным дням — чуть более двух лет на Меркурии.

Ось вращения Меркурия наклонена всего на 2 градуса по отношению к плоскости его орбиты вокруг Солнца. Это означает, что он вращается почти идеально вертикально и поэтому не испытывает времен года, как многие другие планеты.

Структура

Структура

Меркурий — вторая по плотности планета после Земли. У него есть большое металлическое ядро ​​с радиусом около 1289 миль (2074 километра), что составляет около 85 процентов радиуса планеты. Есть свидетельства того, что он частично расплавлен или жидкий.Внешняя оболочка Меркурия, сопоставимая с внешней оболочкой Земли (называемой мантией и корой), имеет толщину всего около 400 километров (250 миль).

Формация

Формация

Меркурий сформировался около 4,5 миллиардов лет назад, когда гравитация стянула закрученный газ и пыль вместе, чтобы сформировать эту маленькую планету, ближайшую к Солнцу. Как и другие планеты земной группы, Меркурий имеет центральное ядро, скалистую мантию и твердую кору.

Для детей Mercury

Меркурий — самая маленькая планета в нашей солнечной системе.Он немного больше Земли Луны. Это ближайшая к Солнцу планета, но на самом деле не самая горячая. Венера горячее.

Наряду с Венерой, Землей и Марсом Меркурий является одной из каменистых планет. У него твердая поверхность, покрытая кратерами вроде нашей Луны. У него тонкая атмосфера, и у него нет лун. Меркьюри любит все упрощать.

Меркурий вращается медленно по сравнению с Землей, поэтому один день длится долгое время. Меркурию требуется 59 земных дней, чтобы совершить один полный оборот.Но год на Меркурии проходит быстро. Поскольку это ближайшая к Солнцу планета, она обращается вокруг Солнца всего за 88 земных дней.

Посетите NASA Space Place, чтобы узнать больше о детях.

NASA Space Place: все о Меркурии ›

Площадь

Площадь

Поверхность Меркурия напоминает поверхность Луны, испещренную множеством ударных кратеров, образовавшихся в результате столкновений с метеороидами и кометами. Кратеры и объекты на Меркурии названы в честь известных умерших художников, музыкантов или авторов, в том числе детского писателя доктора Р. Сьюз и пионер танцев Элвин Эйли.

Очень большие ударные бассейны, включая Калорис (960 миль или 1550 километров в диаметре) и Рахманинова (190 миль, или 306 километров в диаметре), были созданы ударами астероидов о поверхность планеты в начале истории Солнечной системы. Хотя есть большие участки с гладкой местностью, есть также скалы длиной в несколько сотен миль и высотой до мили. Они поднялись по мере того, как внутренняя часть планеты остыла и сократилась за миллиарды лет с момента образования Меркурия.

Большая часть поверхности Меркурия кажется человеческому глазу серо-коричневой. Яркие полосы получили название «кратерные лучи». Они образуются при столкновении с поверхностью астероида или кометы. Огромное количество энергии, которое выделяется при таком ударе, выкапывает большую яму в земле, а также раздавливает огромное количество камней под точкой удара. Часть этого измельченного материала выбрасывается далеко от кратера, а затем падает на поверхность, образуя лучи. Мелкие частицы щебня обладают большей отражающей способностью, чем крупные, поэтому лучи выглядят ярче.Космическая среда — удары пыли и частицы солнечного ветра — заставляет лучи со временем темнеть.

Температура на поверхности Меркурия экстремальна, как высокая, так и холодная. В течение дня температура на поверхности Меркурия может достигать 800 градусов по Фаренгейту (430 градусов по Цельсию). Поскольку на планете нет атмосферы, которая могла бы удерживать это тепло, ночные температуры на поверхности могут упасть до минус 290 градусов по Фаренгейту (минус 180 градусов по Цельсию).

Меркурий может иметь водяной лед на северном и южном полюсах внутри глубоких кратеров, но только в областях постоянной тени.Там может быть достаточно холодно, чтобы сохранить водяной лед, несмотря на высокие температуры в залитых солнцем частях планеты.

Атмосфера

Атмосфера

Вместо атмосферы Меркурий обладает тонкой экзосферой, состоящей из атомов, оторванных от поверхности солнечным ветром и падающими метеороидами. Экзосфера Меркурия состоит в основном из кислорода, натрия, водорода, гелия и калия.

Магнитосфера

Магнитосфера

Магнитное поле Меркурия смещено относительно экватора планеты.Хотя магнитное поле Меркурия на поверхности составляет всего один процент от силы Земли, оно взаимодействует с магнитным полем солнечного ветра, иногда создавая интенсивные магнитные торнадо, которые направляют быструю горячую плазму солнечного ветра к поверхности планеты. Когда ионы ударяются о поверхность, они сбивают нейтрально заряженные атомы и отправляют их по петле высоко в небо.

Луны

Лун

У Меркурия нет луны.

Жизненный потенциал

Жизненный потенциал

Окружающая среда Меркурия не способствует жизни, какой мы ее знаем.Температура и солнечная радиация, характерные для этой планеты, скорее всего, слишком экстремальны для организмов, чтобы к ним адаптироваться.

Атмосфера Меркурия: объяснение состава, климата и погоды

Из всех планет Солнечной системы у Меркурия самая тонкая атмосфера, тоньше даже Марса. Некоторые компоненты постоянно пополняются за счет солнечного ветра, дующего от ближайшего солнца.

Компоненты атмосферы

Меркурий — самая маленькая и наименее массивная из восьми планет.Его низкая поверхностная сила тяжести затрудняет удержание атмосферы в самых лучших обстоятельствах.

Но Меркурий не идеально расположен для атмосферы. Находясь на орбите всего в нескольких миллионах миль от Солнца, скалистая планета постоянно подвергается бомбардировке солнечной погодой. Быстро движущиеся ветры, дующие от звезды, постоянно бомбардируют Меркурий, разбивая заряженные частицы о поверхность планеты. И сами частицы, и тепло, которое они производят, поднимают материал из внешнего слоя планеты, отправляя его в воздух.Самые тяжелые атомы возвращаются к поверхности, а самые легкие подвергаются воздействию гравитации и давления солнечных фотонов. Результатом является разреженная атмосфера, известная как экзосфера.

В прошлом ученым приходилось полагаться на краткие проблески, сделанные космическим кораблем NASA Mariner 10, а земные инструменты изучали особенности мира, когда он пересекал перед Солнцем. Однако после того, как миссия НАСА MErcury Surface Space Environment, GEochemistry and Ranging (MESSENGER) выйдет на орбиту вокруг планеты, она сможет обеспечить более полный обзор, который поможет устранить неверные оценки, сделанные на более ранних снимках.

«К сожалению, в течение всей миссии мы не видели кислорода в экзосфере Меркурия, в отличие от того, что сообщил Mariner 10», — сообщила Space.com по электронной почте Розмари Киллен, XXX. По оценкам, основанным на наблюдениях Маринера, кислород составлял 42 процента атмосферы крошечной планеты.

«Мы думаем, что они дали щедрый верхний предел», — сказал Киллен.

Вместо этого атмосфера заполнена натрием, магнием и кальцием, которые разбросаны по всей планете. Также были обнаружены следы водорода, гелия и калия.До появления новейшего космического корабля ученые думали, что солнечное излучение переносит материал, поднимаемый солнечным ветром на освещенной солнцем стороне, и излучение на ночную сторону, процесс, известный как ионное распыление. По словам соисследователя MESSENGER Уильяма МакКлинтока, старшего научного сотрудника Университета Колорадо в Боулдере, наблюдения MESSENGER обнаруживают множество взаимодействий, влияющих на движение атомов.

«Они показывают, что совершенно разные процессы источников и потерь контролируют население основных составляющих», — говорится в заявлении Макклинток.

Основным фактором, по-видимому, является фотонно-стимулированная десорбция (PSD), при которой фотоны выделяют натрий.

Согласно исследованию Киллена, натрий, кальций и магний выделяются в результате различных процессов и с большей вероятностью столкнутся с поверхностью планеты, чем друг с другом.

Слабое магнитное поле планеты помогает перемещать вещество с дневной стороны на ночную, но недостаточно сильное, чтобы объяснить наблюдаемое распределение. В то время как магнитное поле Земли защищает планету от многих заряженных частиц Солнца, поле, окружающее Меркурий, слишком слабое.

«Мы ранее наблюдали нейтральный натрий из наземных наблюдений, но вблизи мы обнаружили, что заряженные частицы натрия сконцентрированы около полярных областей Меркурия, где они, вероятно, высвобождаются ионным распылением солнечного ветра, эффективно сбивая атомы натрия с поверхности Меркурия», Об этом говорится в заявлении Томаса Зурбухена из Мичиганского университета. Зурбухен является руководителем проекта плазменного спектрометра MESSENGER Fast Imaging, который провел первые глобальные измерения экзосферы и магнитосферы Меркурия.

«Наши результаты говорят нам, что слабая магнитосфера Меркурия обеспечивает очень слабую защиту планеты от солнечного ветра», — сказал Зурбухен.

Хвост в виде кометы

В то время как некоторые из частиц, выброшенных солнцем, падают обратно на планету, некоторые из них уносятся прочь, образуя кометоподобный хвост позади планеты. MESSENGER изучил длинный хвост длиной 1,2 миллиона миль (2 миллиона километров), тянувшийся за каменистым миром. Натрий и кальций заполняют материал.Согласно команде MESSENGER, большинству нейтральных атомов, которые попадают в хвост, удается покинуть планету.

«Радиационное ускорение является самым сильным, когда Меркурий находится на среднем расстоянии от Солнца», — сказал Мэтью Бургер, ныне работающий в Государственном университете Моргана в Мэриленде. Модели Бургера показали преобладание PSD в создании хвоста планеты.

«Это потому, что Меркурий движется быстрее всего в этой точке своей орбиты, и это один из факторов, который определяет, какое давление солнечное излучение оказывает на экзосферу», — сказал Бургер.

Говоря о кометах, блуждающие глыбы льда также влияют на атмосферу планеты. В отдельном исследовании Бургер и его коллеги обнаружили образец кальция, повторяющийся на короткой орбите Меркурия. Затем Киллен и его коллеги работали, чтобы выяснить, что произошло, когда Меркурий пробился сквозь облако обломков, известное как зодиакальная пыль, которое окружает Солнце. Большая часть кальция может быть объяснена облаком, но команда обнаружила, что короткая 3,3-летняя орбита кометы Энке может объяснить загадочную функцию кальция.

«Мы уже знали, что удары важны для создания экзосфер», — говорится в заявлении Киллена.

«Чего мы не знали, так это относительной важности потоков комет по сравнению с зодиакальной пылью. Очевидно, потоки комет могут иметь огромное, но периодическое воздействие».

Климат и погода

Практически без атмосферы Меркурий плохо себя чувствует с точки зрения традиционной погоды. Он действительно ощущает присутствие солнечной погоды с постоянными приливами и отливами солнечного ветра, бомбардирующего его поверхность.

Отсутствие атмосферы также способствует резким перепадам температур на планете. На других планетах атмосфера действует как одеяло, в некоторой степени помогая перераспределить тепло. Но на Меркурии тонкая атмосфера не делает ничего для стабилизации приходящих солнечных лучей — и поскольку расстояние до Меркурия от Солнца очень мало, дневная сторона планеты остро ощущает тепло, а ночная сторона, повернутая от Солнца, регистрирует только холод. Отсутствие атмосферы на Меркурии означает, что это не самая горячая планета; Венера с ее безудержным глобальным потеплением удостоена этой чести.

Температура Меркурия меняется от дня к ночи, но планета меняется незначительно в течение сезона. Планета стоит по существу прямо вверх и вниз по отношению к своей орбите, без наклона, чтобы одно полушарие было ближе, чем другое. Это позволяет миру, ближайшему к Солнцу, содержать лед в своих полярных кратерах.

Однако эта планета может похвастаться самой эксцентричной орбитой среди всех других планет (орбита Плутона более эксцентрична, но, увы, это всего лишь карликовая планета).Таким образом, Меркурий действительно испытывает некоторые колебания температуры в течение своего короткого года.

Следуйте за Нолой Тейлор Редд в Twitter @NolaTRedd или Google+. Следуйте за нами в @Spacedotcom, Facebook или Google+.

Связанный:

Атмосфера Меркурия — Вселенная сегодня

[/ caption]
Когда вы смотрите на изображение Меркурия, оно выглядит как сухой, безвоздушный мир. Но вы можете быть удивлены, узнав, что у Меркурия действительно есть атмосфера. Не та атмосфера, которая есть у нас на Земле, и даже не та тонкая атмосфера, которая окружает Марс.Но атмосфера Меркурия в настоящее время изучается учеными и недавно прибывшим космическим кораблем MESSENGER.

Первоначальная атмосфера Меркурия рассеялась вскоре после того, как планета образовалась 4,6 миллиарда лет назад вместе с остальной частью Солнечной системы. Это произошло из-за более низкой гравитации Меркурия, а также из-за того, что он находится так близко к Солнцу и получает постоянные удары солнечного ветра. Его нынешняя атмосфера почти ничтожна.

Из чего состоит атмосфера Меркурия? Он имеет разреженную атмосферу, состоящую из водорода, гелия, кислорода, натрия, кальция, калия и водяного пара.Астрономы считают, что нынешняя атмосфера постоянно пополняется за счет различных источников: частиц солнечного ветра, выделения газа из вулкана, радиоактивного распада элементов на поверхности Меркурия, а также пыли и мусора, поднимаемых микрометеоритами, постоянно ударяющими по его поверхности. Без этих источников пополнения атмосферу Меркурия относительно быстро унесет солнечный ветер.

Состав атмосферы ртути:

• Кислород 42%
• Натрий 29%
• Водород 22%
• Гелий 6%
• Калий 0. 5%
• Со следовыми количествами следующих веществ:
  аргон, диоксид углерода, вода, азот, ксенон, криптон, неон, кальций, магний

В 2008 году космический аппарат НАСА MESSENGER обнаружил водяной пар в атмосфере Меркурия. Считается, что эта вода создается при встрече атомов водорода и кислорода в атмосфере.

Два из этих компонентов являются возможными индикаторами жизни в том виде, в каком мы ее знаем: метан и водяной пар (косвенно). Считается, что вода или водяной лед являются необходимым компонентом жизни.Присутствие водяного пара в атмосфере Меркурия указывает на то, что где-то на планете есть вода или водяной лед. Доказательства наличия водяного льда были обнаружены на полюсах, где дно кратеров никогда не освещается. Иногда метан является побочным продуктом жизнедеятельности живых организмов. Считается, что метан в атмосфере Меркурия возникает в результате вулканизма, геотермальных процессов и гидротермальной активности. Метан — нестабильный газ и требует постоянного и очень активного источника, потому что исследования показали, что метан разрушается менее чем за год на Земле. Считается, что он происходит из пероксидов и перхлоратов в почве или что он конденсируется и сезонно испаряется из клатратов.

Несмотря на то, насколько мала меркурианская атмосфера, ученые НАСА разбили ее на четыре компонента. Эти компоненты — нижняя, средняя, ​​верхняя и экзосфера. Нижняя атмосфера — теплая область (около 210 К). Он нагревается сочетанием переносимой по воздуху пыли (диаметр 1,5 микрометра) и тепла, излучаемого с поверхности. Эта переносимая по воздуху пыль придает планете красновато-коричневый цвет.В средней атмосфере есть струйный поток, подобный земному. Верхние слои атмосферы нагреваются солнечным ветром, а температуры намного выше, чем у поверхности. Более высокие температуры разделяют газы. Экзосфера начинается примерно на 200 км и не имеет четкого конца. Он просто сужается к космосу. Хотя это может показаться большим количеством атмосферы, отделяющей планету от солнечного ветра и ультрафиолетового излучения, это не так.

Магнитное поле Меркурия помогает удерживать его атмосферу. В то время как гравитация помогает удерживать газы на поверхности, магнитное поле помогает отклонять солнечный ветер вокруг планеты, как это происходит здесь, на Земле. Это отклонение позволяет меньшему гравитационному притяжению удерживать некоторую форму атмосферы.

Атмосфера Меркурия — одна из самых разреженных в Солнечной системе. Солнечный ветер по-прежнему уносит его большую часть, поэтому источники на планете постоянно его пополняют. Надеюсь, космический корабль MESSENGER поможет обнаружить эти источники и расширить наши знания о самой сокровенной планете.

Мы написали много статей об атмосфере Меркурия для Universe Today. Вот статья о том, как магнитные торнадо могут регенерировать атмосферу Меркурия, а вот статья о климате Меркурия.

Если вам нужна дополнительная информация о Меркурии, ознакомьтесь с руководством НАСА по исследованию солнечной системы, а вот ссылка на страницу НАСА MESSENGER Misson.

Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast, посвященный атмосфере. Послушайте, Эпизод 151: Атмосфера.

Ссылки:
НАСА: Атмосфера Меркурия
НАСА Исследование Солнечной системы
Википедия
Nature.com

Как это:

Нравится Загрузка …

Какие химические вещества составляют атмосферу ртути?

Помимо других открытий, миссия космического корабля «Посланник» в 2008 году дала новую информацию о химических веществах, входящих в состав атмосферы Меркурия. Атмосферное давление на Меркурии чрезвычайно низкое, около одной тысячной триллионной земного на уровне моря.Данные показывают, что Меркурий содержит двуокись углерода, азот и другие известные газы, хотя и в очень небольших количествах.

Углекислый газ и окись углерода

Согласно выводам «Мессенджера», углекислый газ составляет более 95 процентов атмосферы Меркурия. Хотя на Земле углекислый газ тесно связан с жизнью, очень маловероятно, что максимальная дневная температура Меркурия в 427 градусов по Цельсию (800 градусов по Фаренгейту) и условия, близкие к вакууму, поддерживают какие-либо известные живые организмы; вместо этого CO2, скорее всего, образовался из-за вулканической и другой активности на поверхности планеты. Окись углерода также присутствует в количестве 0,07 процента.

Водяной пар

Удивительно, но атмосфера Меркурия содержит крошечные количества водяного пара — 0,03 процента. Хотя у Меркурия не может быть океанов, водяной лед был обнаружен в холодных полярных регионах, где тени создают постоянные холодные зоны, скрытые от солнечного света. Водяной пар может быть результатом соединения водорода и кислорода в атмосфере Меркурия.

Азот и кислород

Азот и кислород — два газа, которые составляют большую часть атмосферы Земли, и они также присутствуют в атмосфере Меркурия.Содержание азота в воздухе Меркурия составляет 2,7 процента, а содержание кислорода в воздухе составляет 0,13 процента. На Земле за производство кислорода отвечают растения. Источник небольшого количества Меркурия является предметом спекуляций; это может происходить из метеоритов, несущих воду, которая затем расщепляется на водород и кислород под мощным солнечным светом. Другие источники могут включать разложение минералов на поверхности Меркурия.

Газ аргон

Аргон — инертный газ, редко вступающий в реакцию с другими химическими веществами или даже сам с собой.Он составляет 1,6 процента атмосферы Меркурия. Наряду с другими газами, аргон Меркурия, вероятно, просачивается из глубины планеты и высвобождается при ударах вулканов и метеоритов; минералы — маловероятные источники, поскольку аргон не вступает в химическую реакцию с образованием какого-либо известного минерала.

Следовые газы

Ртуть содержит другие химические вещества в атмосфере, хотя их точные концентрации очень малы и их трудно измерить. Известно, что существуют водород и гелий, которые, вероятно, приходят с солнечным ветром и временно оказываются под действием слабой гравитации Меркурия.Космический корабль Messenger обнаружил следы криптона, химического родственника аргона, а также метана. Другие найденные химические вещества включают щелочные металлы, натрий, калий и кальций.

Есть ли у ртути атмосфера?

Нам, людям на Земле, очень повезло, потому что у нас есть атмосфера толщиной около 300 миль. Наша атмосфера содержит газы, которыми мы дышим, и она защищает нас от резкого излучения и тепла, исходящего от Солнца. Однако у некоторых планет нет атмосферы, отдаленно похожей на нашу.Например, у Меркурия есть атмосфера ?

В отличие от нашей толстой атмосферы, Меркурий имеет очень тонкую атмосферу. На самом деле атмосфера Меркурия настолько тонка, что почти не существует. Атмосфера считается самой тонкой из всех планет Солнечной системы.

Ученые все еще изучают и изучают атмосферу Меркурия, но они обнаружили несколько вещей. Меркурий имеет низкую гравитацию и получает сильные порывы солнечного ветра от ближайшего Солнца.Атмосфера Земли содержит азот, кислород, аргон, углекислый газ и некоторые другие молекулы. С другой стороны, ртуть содержит водород, гелий, кислород, натрий, кальций, калий и воду.

Проблема, с которой сталкивается Меркурий, заключается в том, что его атмосфера находится под угрозой уноса мощными солнечными ветрами, исходящими от Солнца. Ученые обнаружили, что молекулы в атмосфере постоянно восстанавливаются и заменяются, поэтому атмосфера никогда не бывает пустой. Ученые предполагают, что пыль и камни, подбрасываемые ветром или метеоритами, могут давать атмосфере ее молекулы, или солнечный ветер может поднимать пыль и газ.

Меркурий также имеет магнитное поле и имеет два полюса. Хотя магнитное поле почти в 150 раз слабее нашего собственного на Земле, это магнитное поле помогает удерживать атмосферу на месте, уменьшая влияние солнечных ветров. Гравитация — это еще одна сила, которая помогает удерживать газы в атмосфере.

Размышления об атмосфере Меркурия могут сбивать с толку, потому что мы привыкли к стабильной атмосфере, на которую мы можем положиться. Меркурий не такой. Напротив, атмосфера Меркурия нестабильна и постоянно меняется.Поскольку материалы атмосферы создаются, они также уносятся в самые верхние слои из-за солнечных ветров. Состав атмосферы также может меняться при перемещении по планете.

Следовательно, когда вы думаете об атмосфере Меркурия, вы должны помнить, что у него есть атмосфера, но она не похожа на ту атмосферу, которую мы знаем на Земле. Атмосфера Меркурия постоянно меняется, ее постоянно сдувает и уносит солнечные ветры, и она постоянно пополняется.Хотя у Меркурия действительно есть атмосфера, она очень тонкая и постоянно пытается существовать вокруг Меркурия.

Планета Меркурий

На среднем расстоянии 36 миллионов миль Меркурий — ближайшая планета к нашему Солнцу. Он обращается вокруг Солнца каждые 88 дней, но его вращение занимает почти 59 дней. Следовательно, Меркурий совершает три оборота на каждые два витка вокруг Солнца. Меркурий — одна из трех планет в нашей солнечной системе, которая имеет идеальную круговую сферу (две другие — Венера и Плутон).

Атмосфера и погода: У ртути очень тонкая и незащищающая атмосфера. С практической точки зрения атмосфера — это почти вакуум. Разреженная атмосфера в основном состоит из кислорода, натрия и водорода. Атмосферные атомы Меркурия постоянно теряются в космосе. Затем считается, что эти атомы пополняются солнечным ветром и, возможно, за счет «выделения газа», которое представляет собой выделение газа из твердого вещества, которое увеличивается по мере повышения температуры.

Из-за разреженной атмосферы на Меркурии действительно нет погоды, о которой можно было бы говорить, кроме резких колебаний температуры. Фактически, Меркурий имеет самый большой разброс суточных температур среди всех планет нашей солнечной системы. Это объясняется несколькими факторами. Во-первых, как сказано выше, Меркурий вращается вокруг своей оси каждые 59 дней относительно неподвижных звезд, таких как наше Солнце. Однако вымышленный наблюдатель на Меркурии увидит, что его фактическая продолжительность дня от восхода до восхода солнца займет около 176 земных дней из-за перспективы.Почему это? Орбитально-вращательное резонансное отношение Меркурия составляет 3: 2. Все остальные планеты в нашей солнечной системе имеют соотношение 1: 1. Поэтому очень длинный солнечный день Меркурия, близость к Солнцу и очень тонкая атмосфера — все это вместе создает самый большой дневной разброс температур в нашей Солнечной системе. Понятно, что солнечная сторона может достигать температуры от 750 до 800 градусов по Фаренгейту, в то время как ночная температура резко падает до почти -330 градусов по Фаренгейту. Средняя температура на Меркурии составляет приятные 354 градуса по Фаренгейту.Кроме того, поскольку у Меркурия практически нет атмосферы для рассеивания света, небо будет черным, хотя диск Солнца будет в два раза больше, чем то, что мы наблюдаем с Земли.

При соотношении орбитально-вращательного резонанса Меркурия 3: 2 и сильно эллиптической орбите наблюдатель на определенных широтах мог наблюдать, как Солнце восходит, движется прямо над головой и останавливается, ретроградно возвращается, а затем возвращается по своему западному пути.

Пролетов космического корабля Mariner 10 в 1974 и 1975 годах, а также недавние фотографии с Mercury Messenger показывают покрытую кратерами поверхность, отмеченную скалами и гребнями, очень похожими на нашу Луну.Также были обнаружены потоки лавы. В некоторых частях Меркурия эти потоки лавы «похоронили» древнюю изрезанную местность, создав более гладкую поверхность, которая еще не была сильно испорчена метеоритами. Меркурий — самая плотная планета в нашей солнечной системе, если не учитывать гравитационное сжатие. Если посчитать силу гравитационного сжатия, то Земля самая плотная. Считается, что плотное железное ядро ​​Меркурия больше, чем у Земли, и, вероятно, скомпрометирует большую часть самой планеты.Это дало бы Меркурию относительно тонкие слои мантии и коры.

Интересно, что комплексные радиолокационные наблюдения обнаружили признаки ледяной воды на тенистой стороне кратеров на северном полюсе Меркурия. Это возможно, поскольку Меркурий не наклоняется вокруг своей оси и поэтому вращается перпендикулярно Солнцу. Таким образом, Солнце всегда будет находиться под чрезвычайно низким углом к ​​полюсам. Одна из теорий о том, как эта ледяная вода могла быть помещена на Меркурий, основана на остатках кометы.

Меркурий — наименее изученная «каменистая» планета нашей внутренней солнечной системы (Меркурий, Венера, Земля и Марс).Однако кажется, что Меркурий содержит много информации о том, как все планеты земной группы эволюционировали с момента зарождения Солнечной системы. Чтобы завершить углубленное расследование секретов Меркьюри, НАСА запустило космический зонд «Посланник». Messenger должен выйти на орбиту вокруг Меркурия в марте 2011 года и изучить ее в течение года.

КРАТКИЕ ФАКТЫ
( Данные взяты из НАСА Годдарда)

Среднее расстояние от Солнца	36000000 миль
Перигелий	28 600 000 миль
Афелий	43 400 000 миль
Звездное вращение	58. 6 земных дней
Продолжительность дня	175,94 Земных суток
Звездная революция	88,0 земных суток
Диаметр на экваторе	3025 миль (2-я самая маленькая планета)
Наклон оси	Практически нет — 0,01 градуса
Лун	Нет
Атмосфера	Очень тонкий, почти вакуум. 42% кислорода, 29% натрия, 22% водорода, 6% гелия, 0,5% калия
Первооткрыватель	Неизвестно
Дата открытия	Доисторические

ОПРЕДЕЛЕНИЯ:

Среднее расстояние от Солнца: Среднее расстояние от центра планеты до центра Солнца.
Перигелий: Точка на орбите планеты, ближайшая к Солнцу.
Афелий: Точка на орбите планеты, наиболее удаленная от Солнца.
Звездное вращение: Время, за которое тело совершает один оборот вокруг своей оси относительно неподвижных звезд, таких как наше Солнце. Сидерическое вращение Земли составляет 23 часа 57 минут.
Продолжительность дня: Среднее время, за которое Солнце переместится из положения полудня на небе в точку на экваторе обратно в то же положение. Продолжительность дня Земли = 24 часа
Звездное вращение: Время, необходимое для совершения одного полного оборота вокруг Солнца.
Наклон оси: Если представить, что плоскость орбиты тела идеально горизонтальна, то наклон оси — это величина наклона экватора тела по отношению к плоскости орбиты тела. Земля наклонена вокруг своей оси в среднем на 23,45 градуса.

У ртути тонкая или толстая атмосфера? | Education

Меркурий — ближайшая к Солнцу планета в солнечной системе, и, поскольку Плутон больше не считается планетой, он также является самой маленькой планетой; это просто немного больше, чем Луна Земли.Поскольку Меркурий такой маленький и находится так близко к Солнцу, ему трудно привлечь атмосферу, но она у него есть. Однако его атмосфера настолько тонкая, что астрономы обычно называют ее экзосферой.

Слабое магнитное поле

Диаметр Меркурия втрое меньше диаметра Земли, но по объему он в 18 раз меньше. Однако планета плотная, и гравитационное притяжение на ее поверхности составляет примерно одну треть от того, что есть на Земле. Хотя раньше ученые полагали, что у него нет магнитного поля, теперь они знают, что оно есть, но оно всего на 1 процент сильнее, чем у Земли.Поскольку у Меркурия железное ядро, которое составляет 42 процента его объема, слабость его магнитного поля вызывает недоумение, но вероятная причина та же самая, что не позволяет планете иметь плотную атмосферу — солнечный ветер.

Состав атмосферы

По сравнению с атмосферой Земли, Меркурий достаточно тонкий, чтобы им можно было пренебречь; Ученые не были уверены, что это было там, пока они не получили данные с космического корабля Mariner 10, который совершил несколько облетов планеты в 1974 и 1975 годах.Проанализировав данные космического корабля Messenger, который был запущен в 2004 году и отправляет подробные атмосферные показания с орбиты Меркурия, ученые теперь знают больше о составе тонкой атмосферы. Это 95,3 процента углекислого газа, 2,7 процента азота, 1,6 процента аргона и около 0,2 процента кислорода, со следовыми количествами окиси углерода, водяного пара и оксида азота, а также серы, железа, кальция, магния, натрия и органических соединений.

Влияние солнечного ветра

Небольшие размеры Меркурия и близость к Солнцу являются основными причинами, по которым у него не так много атмосферы.Большая его часть уносится солнечным ветром, который также оказывает ограничивающее влияние на магнитное поле. Из-за размера его железного ядра его магнитное поле должно быть в 30 раз сильнее, чем оно есть, но солнечный ветер заряжает частицы в атмосфере, создавая другое магнитное поле — или магнитосферу. Ученые считают, что магнитная связь магнитосферы и поля, создаваемого ядром планеты, объясняет это несоответствие.

Dynamic Atmosphere

Данные Messenger также показали, что атмосфера Меркурия не статична.Он меняется от полюса к полюсу, и его состав меняется в зависимости от расстояния планеты от Солнца. У Меркурия эксцентрическая орбита. Разница между перигелием и афелием составляет около 23 миллионов километров (14,3 миллиона миль), а концентрации кальция, магния и натрия значительно варьируются в зависимости от расстояния от Солнца.