asyan.org
добавить свой файл
1 2
ПЛАНЕТА МЕРКУРІЙ

1. Далекі „землі”.

З найдавніших часів люди знали ті особливі світила на небі, які називаються планетами. На вигляд вони схожі на зірки, але відрізняються від них тим, що безперервно кочують по небу, переміщаючись з одного сузір'я до іншого. Шляхи їх складні. Якщо намалювати на зоряній карті шлях якої-небудь планети, то вийде лінія з якимись безперервними петлями і вигинами. Планета pyxається спочатку справа наліво, все вперед і вперед. Потім зупиняється і, зачекавши, повертає назад. Пройшовши трохи у зворотний бік, вона знову прямує вперед, і pyxається все швидше і швидше до нової зупинки.

Стародавні учені настирливо прагнули розгадати цей дивний для пробної монети планет, та не змогли цього зробити. Ми тепер знаємо, що їх спроби були невдалі тому, що вони помилково вважали Землю нерухомим центром всього Всесвіту.

Існує легенда, ніби Микола Коперник за усе своє життя жодного разу не бачив Меркурій, що постійно ховається в промінні Сонця. Дійсно, в безсмертній праці Коперника «Про обертання небесних сфер» не наводитися ні одного спостереження цієї планети, виконаного ним самим. В своїх розрахунках руху Меркурія Коперник використовує нагляд Птоломея, його сучасника Теона. Однак, кажучи про труднощі вивчення Меркурія на широті Кракова, Коперник помічає: “... все-таки можна зловити і його, якщо тільки взятися за це з дещо більшою хитрістю”. Звідси можна зробити висновок, що Коперник все ж таки ”ловив ” Меркурій, та вважав за краще використовувати більш точні дані.

Сонце разом з планетами-супутниками складає Сонячну або Планетну систему. Шлях кожної планети приблизно коло, по якому ця планета обходить Сонце. В кожної планети є свій шлях, або своя орбіта, як говорять астрономи.

Чим ближче планета до Сонця, тим менше її орбіта, тим коротше той шлях, який їй доводиться пробігати. Крім того, близька від Сонця планета pyxається по своєму шляху швидше, ніж далека, тому і час обороту планети навкруги Сонця тим коротше, чим ближче вона до Сонця.

Помітивши планети дуже давно, люди придумали для них назви, які збереглися до наших днів. Не розуміючи дійсної причини pyxу планет, люди пояснювали планети бажаннями і примхами тих богів і богинь із релігійних казок – міфів. Так потрапили на сторінки сучасних наукових книг по астрономії такі імена давньоримських богів, як Меркурій – бог торгівлі, Венера – богиня вроди, Марс – бог війни і ін.

Меркурій був відомий з давніх часів. Греки дали цій планеті два імена: Аполлоном вони називали її як вранішню зірку і Гермесом - вечірню. Грецькі астрономи знали, що ці два імена носить одне небесне тіло.

^ 2. Характеристика Меркурія.

Меркурій – найближча до Сонця планета Сонячної системи, астрономічний знак. Серед великих планет має найменші розміри: її діаметр 4865 км (0,38 діаметри Землі), маса 3,304*1023 кг (0,055 маси Землі або 1: 6025000 маси Сонця); середня густина 5,52 г/см3. Меркурій належить до планет земної групи.

Меркурій pyxається навколо Сонця в середньому на відстані 0,384 астрономічні одиниці (58 млн. км) по еліптичній орбіті із великим ексцентриситетом е-0,206; в перигелії відстань до Сонця складає 46 млн.км., в афелії 70 млн.км. Період обігу Меркурія навколо Сонця piвний 88 добам. Лише в 60-х рр. за допомогою наглядів радіолокацій було встановлено, що Меркурій обертається навколо осі в прямому напрямі (тобто як і в орбітальному русі) із періодом 58,65 діб (відносно зірок). Тривалість сонячних діб на Меркурії складає 176 днів. Кутова швидкість осьового обертання Меркурія складає 3/2 орбітального і відповідає кутовій швидкості його pyxу в орбіті, коли планета перебуває в перигелії. На підставі цього можна припустити, що швидкість обертання Меркурія обумовлена приливними силами з боку Сонця.

Для нагляду із Землі Меркурій – важкий об'єкт, оскільки він видимим чином ніколи не віддаляється від Сонця більше ніж на 230, внаслідок чого Меркурій доводиться спостерігати завжди на фоні вечірньої або вранішньої зорі низько над горизонтом. Крім того, в цю пору фаза планети близька до 900 і спостерігач бачить освітленою лише половину її диска. З цієї причини на поверхні Меркурія зафіксовані лише великі темні плями невідомої природи і карта його побудована в найзагальніших рисах. Екватор Меркурія нахилений до площини його орбіти на 70. При наглядах до елонгації (в найбільшому кутовому віддаленні від Сонця) Меркурій має блиск від - 0,3 до +0,6 зоряної величини. Зміни блиску із фазою в Меркурія протікає схоже із Місяцем. Що вказує на однаковий характер нерівностей в цих небесних тіл, та відбивна здатність Меркурія гірше, ніж в Місяця: вона подібна місячним морям. Його сферичне альбедо piвне: візуальне 0,058, теплове 0,09. Визначене шляхом радіолокації в дециметровому діапазоні радіохвиль поперечний перетин диска Меркурія складає всього лише 0,06 від геометричного.

Меркурій, можливо, позбавлений атмосфери, хоча поляризаційні і спектральні нагляди вказують на наявність слабкої атмосфери. Ознаки вуглекислого газу СО2 спостерігалися на Меркурії спектральним шляхом. Сама верхня межа його вмісту 4 г/см2. Сюди може домішуватися азот N2 або аргон Ar, не знайдені спектроскопічно при нагляді із Землі. Вміст цих газів може бути в кілька разів вище, ніж СО2. У верхній атмосфері Меркурія вуглекислий газ повинен дисоціювати під впливом сильного ультрафіолетового опромінення з боку Сонця на СО, O, О2. Тут атоми і молекули можуть легко йти в міжпланетний простір, оскільки друга космічна швидкість на Меркурії дуже невелика

4,3 км/сек.

Розрахункова середня температура Меркурія (знайдена в припущенні, що планета стільки ж випромінює тепла, скільки отримує його від Сонця) на середній відстані від Сонця 505К. Для точки поверхні Меркурія, де Сонце видне в зеніті, обчислена температура 618К, фактично виміряна 613 К. Ця температура збільшується до 400К, коли Меркурій перебуває в перигелії і опускається до 500К в афелії. Виміряне із великими труднощами інфрачервоне випромінювання з неосвітленої частини Меркурія призводить до значення нічної температури Меркурія близько 110К. Можливо, що вона дещо вища, та навряд чи вище 150К. При зміні теплового потоку Меркурія в радіодіапазоні виявляються в середньому (по диску) температури до 400К в сантиметровому діапазоні, 300-400К на міліметрових і дециметрових хвилях. Та ці вимірювання відносяться не до самої поверхні, до деякого (неглибокому) piвня під нею, що підтверджується також відсутністю помітного ефекту фази у вимірюваних теплових потоках. Зіставлення із потоками, виміряними в інфрачервоному діапазоні, дозволяє вивести значення коефіцієнта теплопровідності µ=1/500-1/700, що відповідає аналогічним значенням для Місяця. Припускається, що Меркурій складається із залізного (очевидно, рідкого) ядра, що містить 0,62 всієї маси, оточеного силікатною оболонкою. За допомогою “Марінера” була встановлена присутність в Меркурія сильно розрядженої газової оболонки, що складається головним чином з гелію. Тиск в поверхні планети приблизно в 500 млрд. раз менше ніж в поверхні Землі. Ця атмосфера полягає в динамічній рівновазі: кожний атом гелію перебуває в ній близько 200 днів, після чого покидає планету, його ж місце займає інша частинка із плазми сонячного вітру. Виявилося також, що Меркурій володіє слабким магнітним полем, напруженість якого складає всього 0,7% земного. Нахил осі диполя до осі обертання Меркурія 120 (в Землі 110).


^ 3. Спостереження вчених за планетою Меркурій.

Меркурій – четверта по блиску планета: в максимумі вона майже так само яскрава, як Сіріус, яскравіше ж бувають лише Венера, Марс, Юпітер. Проте Меркурій дуже важка для нагляду планета через малість його орбіти і, отже, близькості до Сонця; його найбільша елонгація (видима кутова відстань від Сонця) складає 280 . В тому самому сприятливому для нагляду положенні фаза Меркурія відповідає фазі Місяця в першій і третій чвертях; повна фаза припадає на верхнє з'єднання, коли перебуває за Сонцем майже на одній прямій із ним. Після заходу Сонця перед його сходженням Меркурій на небі завжди перебуває дуже близько до Сонця, що обмежує нічні нагляди планети коротким інтервалом. Крім того, турбулентність нашої атмосфери на низьких висотах зумовлює погане зображення. Тому Меркурій спостерігають переважно при повному денному світлі, розсіяне денне світло виключають в мінімально можливій мірі вживанням відповідних екранів. Внаслідок всіх цих різного роду труднощів лише найнаполегливішим спостерігачам вдавалося виявити деталі на поверхні Меркурія. Склапареллі (Італія, 1833-1910) і Барнард (США, 1857-1923) – два великі спостерігача – зробили зарисовки інертних деталей поверхні, причому ці зарисовки не дуже добре узгоджуються між собою. Оскільки фотографії Місяця показали, що деякі деталі, особливо проміння, до деякої міри і моря, стають особливо помітним в повному місяці, дуже цікаво відзначити, що Барнард охарактеризував плями на Меркурії в основному як схожі на місячні “моря”, Склапарелі отримав свої найкращі результати, коли планета була близька до повної фази, тобто знаходилася по сусідству з Сонцем.

Упродовж довгого часу Меркурій спостерігався у Франції – спочатку Антоніаді в Медоне, пізніше Дольфюсом на Пік де Мідея. Всі спостерігачі згодні, що Меркурій повільно обертається навколо своєї осі, будучи завжди повернутим до Сонця однією стороною, якщо не paxувати невеликих лібрацій. Таким чином, період обертання Меркурія, що становить 88 діб, згідно Дольфюсу, piвний із точністю до 1/10000 сидеричному періоду обігу планети навколо Сонця. Оскільки Сонце освітлює лише одну сторону планети, Склапареллі і Антоніаді спостерігали Меркурій увечері, Дольфюс вранці. Щоб порівняти карти Склапареллі і Антоніаді із картою Дольфюса, їх слід обернути приблизно на 150. Дольфюс гадає, що спостережувані деталі можна привести до збігу, вважаючи, що кут нахилу екватора Меркурія до екліптики piвний 70.

Порівняння всіх трьох карт Меркурія на перший погляд наводить на думку, що спостерігачі розходяться в своїх наглядах, та більш ретельна перевірка виявляє згоду в найістотніших рисах. Дві люди ніколи не намалюють погано видимий об'єкт однаково. Щоб переконатися в цьому важливому для спостережливої астрономії факті, помістіть одну з цих карт на такій відстані, щоб деталі були ледве piзні, і замалюйте, що ви бачите. Порівняння малюнка із оригіналом може дати дивні результати. Безсумнівно, поверхня Меркурія багато в чому схожа із поверхнею Місяця, хоча ми і не знаємо, чи дійсно на поверхні Меркурія є моря і кратери. Однак середнє візуальне альбедо Меркурія (0,14) вдвічі більше, ніж альбедо Місяця.

Спроби довести існування в Меркурія атмосфери в основному давали негативні результати, хоча інколи спостерігачі висловлювали підозріння, що легкі білі хмарки затуманювали більш темні плями. Швидкість тікання для Меркурія складає всього 3,7 км/сек, температура на його поверхні може бути набагато вищою, ніж для Місяця. Отже, лише найтепліші гази могли б залишитися на поверхні планети. Так само, під час сонячних бурь частинки, що викидаються, повинні, навіть більшою мірою, ніж у разі Місяця, вибивати атоми залишкової атмосфери Меркурія. Коли Меркурій спостерігається у вигляді серпа, то його роги не виходять за межі їх геометричних граней, що вказує на відсутність скільки-небудь значних смеркових ефектів – розсіяння або рефракції в атмосфері. Однак Дольфюс гадає, що світло рогів характеризується невеликою надлишковою поляризацією. Якщо цей ефект обумовлений наявністю атмосфери, то остання загалом складає не більше 1/300 атмосфери Землі. Петтіт із інфрачервоних вимірювань Меркурія знайшов, що температура в соняшниковій точці в перигелії сильно зростає, досягаючи 4150С; в афелії вона складає 2850С. При 4150С плавиться олово і свинець; навіть цинк перебуває неподалік своєї точки плавлення (4190С). Тому Меркурій навіть із більшою основою, ніж Плутон, міг бути названий на честь бога пекельного.

У протилежність дуже високим значенням температури, на стороні Меркурія, зверненій до Сонця, на вічно темній її стороні температура дуже низька. Тепло може проникати туди лише через тверде тіло планети, за допомогою теплопровідності, це процес надто повільний, або ж за допомогою конвенції в залишках атмосфери, та останнє можна лише припускати. Температура неосвітленої півкулі, мабуть не перевищує 100, лічивши від абсолютного нуля, тобто там навіть холодніше, ніж на Плутоні. Таким чином, Меркурій виявляє свого роду “роздвоєння особистості”, поєднуючи в собі обидві крайнощі значень температури планет. Цікаво знати, чи не можуть опинитися захопленими і замороженими на темній стороні такі гази, як азот, вуглець, вуглекислий газ, кисень і ін. Для відповіді на це питання потрібна більш строга перевірка за допомогою космічних зондів і наглядів радіолокацій.

На дуже велику схожість між Меркурієм і Місяцем вказують їх розміри, характер обертання, розряджена атмосфера і зовнішній вигляд. Обидва ці тіла практично однаково відбивають світло, як відносно кольору, так і відносно інтенсивності при piзних кутах віддзеркалення. Проміння світла, падаючи перпендикулярно до поверхні, відбивається у напрямі падіння досить ефективно, та при падінні світла під великими кутами віддзеркалення буває дуже слабким. Навіть поляризація або площина коливань відбитого світла для Меркурія і Місяця однакова. Все це дає нам право зробити висновок, що поверхня Меркурія схожа із поверхнею Місяця, як відносно окремих деталей, так і загалом. Безсумнівно, поверхня Меркурія неправильної форми і нерівна.

Середня густина Меркурія, хоча вона визначена не дуже точно, очевидно, майже в 5,5 рази вище густина води, тобто приблизно piвна густині Землі. Оскільки маса Меркурія мала, то збільшення його густини, внаслідок стискування, обмежено величиною 1-2%, середня густина основних складових його матеріалів, якщо витягнути їх із планети, згідно підрахункам Юрі складе 5,4 замість 4,4 для Землі. Отже, частка важчих елементів для Меркурія повинна бути цілком вимірне залізне ядро. В цьому відношенні Меркурій сильно відрізняється від Місяця і, по суті, є найщільнішим тілом значних розмірів в Сонячній системі. Еволюційний процес, внаслідок якого виникла висока густина, поки що не сповна зрозумілий, та, безсумнівно, він пов'язаний з близькістю Меркурія до Сонця.



следующая страница >>