Статья с канала «Космическое путешествие» на яндекс-дзене.
Меркурий без преувеличения можно назвать самой загадочной планетой Солнечной системы. Он до сих пор мало изучен из-за своей близости к Солнцу: дело в том, что любой аппарат, отправленный к Меркурию, неминуемо попадает в гравитационную воронку, создаваемую Солнцем:
Чем ближе к Солнцу планета, тем бОльшие гравитационные силы придется преодолеть космическому аппарату. Картинка из открытых источников
– и, чтобы подлететь к планете на близкое расстояние, межпланетным станциям приходится совершать несколько гравитационных маневров:
Гравитационные маневры, удлиняющие полет к сравнительно близкому Меркурию
Поэтому о Меркурии до недавнего времени знали совсем мало. С Земли планета видна только при наступлении сумерек, на восходе и на закате, причем Меркурий нельзя увидеть в тот момент, когда он подходит ближе всего к нашей планете:
Фазы Меркурия, наблюдаемые с Земли. Картинка из открытых источников
Вплоть до 1965 года считалось, что он обращается вокруг Солнца подобно Луне вокруг Земли – всегда повернут к светилу одной и той же стороной, поскольку период его обращения вокруг своей оси равен меркурианскому году – 88 земных суток.
Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через период, примерно равный шестикратному периоду вращения этого небесного тела (352 суток). Из-за этого получалось так, что в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности Меркурия.
Такое положение вещей никого не удивляло: ясно же, что близкое и огромное Солнце должно своим притяжением тормозить вращение планеты, в то время как скорость движения Меркурия по орбите, согласно второму закону Кеплера, — самая высокая – из-за той же близости к светилу:
Согласно Второму закону Кеплера, движение небесного тела ускоряется при подходе к центральной планете, которая его притягивает, и замедляется — при удалении
Недаром Меркурий назван именем быстроногого древнеримского бога, покровителя торговли и путешествий! Скорость его движения вокруг Солнца – 47,36 км/с — поэтому и по земному небосводу он движется быстрее всех других планет. Для сравнения: скорость перемещения Земли по своей орбите – 30 км/с.
В середине 60-х годов XX века, когда были изобретены радиотелескопы, астрономы наконец выяснили, что на самом деле за год Меркурий поворачивается вокруг своей оси на полтора оборота, а не на один, меркурианские сутки равны 58 земным. Такое соотношение периодов вращения вокруг оси уникально в солнечной системе: получается, что если бы мы оказались на Меркурии в какой-то определенной точке, когда планета проходит перигелий (максимально приближается к Солнцу), и увидели бы на черном небе планеты Солнце, то через год в этой точке будет холодная меркурианская ночь. Нам бы понадобился еще год, чтобы снова дождаться дня.
Предположительно, так на Меркурии выглядят долгие дни и ночи. Солнце на черном небе — вдвое больше, чем на Земле, тени — резкие, без полутонов, т.к. атмосфера почти отсутствует. Картинки из открытых источников, коллаж автора
Орбита Меркурия – сравнительно вытянутый эллипс (эксцентриситет 0,205), и в перигелии планета в целых полтора раза ближе к Солнцу, чем в афелии. Этот факт является причиной другого феномена Меркурия: скорость его движения вокруг Солнца в перигелии начинает обгонять скорость вращения вокруг оси. В результате на Меркурианском небосводе можно увидеть Солнце, движущееся в обратном направлении! Только на этой планете бывают восхода и два заката:
Схема необычного движения Солнца на небосводе Меркурия. Картинка из открытых источников
По тем же причинам звезды на черном небосводе Меркурия движутся втрое быстрее, чем Солнце. Например, если звезда взошла одновременно с нашим светилом,
Движение звезд на небе Меркурия куда быстрее Солнца. Картинка 1 (кадр с канала Rubtsov Channel)
то она еще до полудня скроется за горизонтом, и успеет взойти еще раз до того, как Солнце сядет:
Движение звезд на небе Меркурия куда быстрее Солнца. Картинка 2 (кадр с канала Rubtsov Channel)
Первым аппаратом, отправленным к Меркурию для изучения этой удивительной планеты, стал американский «Маринер-10», старт которого состоялся 3 ноября 1973 года. 29 марта 1974 года «Маринер-10» пролетел мимо Меркурия на расстоянии 703 км, 21 сентября он удалился до 48 069 км, а 16 марта 1975 года приблизился на расстояние всего в 327 км, что ниже орбиты МКС.
«Маринер» отправил на Землю более 2000 снимков, на основании которых была составлена карта 40-45% поверхности Меркурия – ученые увидели, что она очень схожа с поверхностью Луны, так же кратерирована. Были впервые измерены дневная и ночная температуры (+187°С и -183°С соответственно, позже эти данные были скорректированы), а также было обнаружено магнитное поле планеты, которое оказалось в 100 раз слабее земного, но все же оно достаточно сильно, чтобы отбивать солнечный ветер.
Магнитное поле Меркурия. Картинка из открытых источников
Раньше считалось, что Меркурий не должен обладать магнитным полем вовсе, поскольку он гораздо меньше Земли и должен уже сильно остыть – а магнитное поле, как известно, образуется за счет вращения расплавленного железного ядра планеты. На сегодняшний день остается открытым вопрос: расплавлено ли ядро Меркурия, как ядро Земли?
Магнитное поле Меркурия тоже необычно: его ось не совпадает с осью планеты, центр магнитного момента почему-то сдвинут:
Ось магнитного поля Меркурия сдвинута: кадр с канала Rubtsov Channel
Также «Маринер» выяснил, что Меркурий, несмотря на не такую уж маленькую силу тяготения (38% от земной) практически лишен атмосферы – имеется только крайне разряженная оболочка, в основном – из гелия. Этот факт, впрочем, вполне объясним: из-за медленного вращения Меркурия вокруг своей оси ночная половина планеты успевает остыть до экстремально низких температур, при которых газы обращаются в жидкое и твердое состояние.
Кроме того, была измерена плотность поверхности и рассчитана средняя плотность планеты. Оказалось, что Меркурий при небольшой плотности своей поверхности имеет среднюю плотность, почти что равную земной: 5,43 грамма на куб. см (средняя плотность Земли – 5,52 г на куб. см). Так был установлен еще один необычный факт: у Меркурия очень большое ядро, диаметр которого должен составлять около 3600 км, в то время как сама планета имеет диаметр всего в 4878 км. Ни одна из 4-х планет земной группы не обладает столь внушительным ядром:
Размер ядра Меркурия по сравнению с другими планетами земной группы, т.е. имеющими твердую поверхность. Картинка из открытых источников
Ученые стали предполагать, что прежде Меркурий был больше и потерял часть своей поверхности из-за столкновения с каким-нибудь небесным телом.
Так или иначе, стало очевидно, что у Меркурия много загадок – и для дальнейшего его изучения уже в нашем столетии была запущена АМС «Мессенджер». Стартовав 3 августа 2004 года, она достигла орбиты Меркурия только через 6,5 лет – 18 марта 2011 года, сделав во время полета несколько гравитационных маневров:
Схема Гравитационных маневров, совершенных АМС «Мессенджер». Кадр с канала Rubtsov Channel
Для сравнения: полет станции «Новые горизонты» к куда более далекому Плутону продолжался 9,5 лет.
Всего за три года дольше АМС «Новые горизонты» покрыла большее в среднем в 104 раза расстояние. Кадр с канала Rubtsov Channel
«Мессенджер» сделал новые открытия:
Во-первых, был определен химический состав планеты и обнаружено большое количество серы (1-4% от массы планеты) и калия (до 0,24%). Но при такой близости к Солнцу этих летучих элементов должно было быть значительно меньше! Стало быть, раньше их было еще больше – но для этого планета должна была находиться дальше от Солнца.
Так теория столкновения Меркурия с астероидом или другой планетой получила продолжение и развитие: ученые считают, что раньше Меркурий находился где-то между Марсом и Юпитером, а после катастрофы, в результате которой он потерял значительную часть своей оболочки – был отброшен ближе к Солнцу.
Вероятное прошлое Меркурия: столкновение, смещение с орбиты, приближение к Солнцу. Кадр с канала Rubtsov Channel
Во-вторых, «Мессенджер» обнаружил на дне кратеров Меркурия слабые блики, похожие на отражения света от поверхности водяного льда.
На Меркурии может быть вода? Кадр с канала Rubtsov Channel
На планете, где дневная температура, по современным данным, превышает отметку в 400 градусов Цельсия, трудно было предположить наличие воды. Однако это не так уж невероятно, если вспомнить, что ось вращения Меркурия не наклонена по отношению к орбите, как на Земле:
Сравнение наклона оси Земли и Меркурия. Кадр с канала Rubtsov Channel
Меркурий, подобно Юпитеру, вращается «прямо» — а, значит, на полярные области солнечные лучи круглый год падают под крайне низким углом и могут очень слабо разогревать поверхность. Поэтому на планете вполне можно предположить наличие воды, особенно на дне кратеров.
Для ответа на все эти вопросы – о наличии воды, о химическом составе, о температуре ядра планеты, о происхождении и истории Меркурия – в 2018 году была отправлена еще одна АМС – «БепиКоломбо». Это совместный проект Европы и Японии; прибытие аппарата к Меркурию ожидают в 2025 году. Для экономии топлива «БепиКоломбо» совершит целых девять гравитационных маневров: 1 раз у Земли, дважды – у Венеры и 6 раз у самого Меркурия, поэтому станции предстоит такой долгий полет. Аппарат оснащен всеми необходимыми инструментами, которых не было у «Мессенджера» – в частности, «БепиКоломбо» сможет дать точный ответ на вопрос, есть ли на Меркурии вода, и даже измерить ее количество.
АМС «БепиКоломбо». Картинка из открытых источников
Может быть, новая миссия к Меркурию раскроет нам тайны этой планеты. Но не исключено, что астрономы получат новую порцию загадок.
источник: https://dzen.ru/a/Y80J0LWggzEum0oW
