В наши дни Меркурий считается не богом, а первой планетой Солнечной системы. Ещё совсем недавно, по своим размерам, она занимала предпоследнее месте среди девяти планет, вращающихся вокруг Солнца. Но, как известно, ничто не вечно под Луной. В 2006 году, далёкий Плутон, в силу своих отнюдь не богатырских габаритов, потерял почётный статус планеты. Его переименовали в карликовую планету, а Меркурий оказался в самом конце дружного ряда космических тел, нарезающих бессчетные круги вокруг жёлтой звезды.
Но это что касается размеров. Зато по отношению к светилу Меркурий ближе всех. Он находиться от Солнца на расстоянии всего в 57,91 млн. километров. Данная величина является средней. Планета вращается по очень вытянутой орбите (её длина равна 360 млн. километров), поэтому то отдаляется от пышущей жаром звезды, то приближается к ней. В перигелии (самая ближайшая точка орбиты по отношению к Солнцу) маленькая планета приближается к огромному раскалённому газовому шару на расстояние в 45,9 млн. километров. Зато в афелии (самая дальняя точка орбиты по отношению к Солнцу) космическая бездна до жёлтой звезды значительно увеличивается и становится равной 69,82 млн. километров.
Что же касается Земли, то здесь масштабы несколько другие. Меркурий то сближается с голубой планетой до 82 млн. километров, то расходится до 217 млн. километров. Наименьшая цифра вовсе не означает, что такого близкого земного соседа можно долго и тщательно рассматривать в телескоп. Дело осложняется тем, что планета Меркурий отклоняется от Солнца на угловое расстояние всего в 28°. К тому же, орбита её вращения наклонена к плоскости эклиптики (мнимая плоскость, совпадающая с плоскостью орбиты Земли) на целых 7°. Всё это приводит к тому, что данное небесное тело доступно для наблюдателя с Земли, только, сразу после заката или перед рассветом. Причём найти его можно почти у самой линии горизонта, да ещё лицезреть не весь далёкий диск, а лишь его половину, так как угол освещения Солнцем относительно голубой планеты равен примерно 90°.
По своей орбите Меркурий несётся со средней скоростью 48 км/с, а полный оборот вокруг светила делает за 88 земных суток. Эксцентриситет орбиты (величина, показывающая, насколько орбита отличается от окружности) равен 0,205, а разбег между плоскостью экватора и плоскостью орбиты составляет угол в 3°. Последняя величина говорит о том, что на планете Меркурий сезонные изменения очень незначительные.
Данное космическое тело относится к планетам земной группы. В неё входят, кроме Меркурия, Земля, Марс, Венера. У всей этой дружной компании очень высокая плотность. У Меркурия она равна 5,49 г/см³.
Размеры же у него действительно подкачали. Планета Меркурий имеет диаметр всего в 4880 километров. По данному параметру его обошли не только другие планеты, но даже некоторые их спутники. Самый крупный спутник Солнечной системы Ганимед, вращающийся вокруг Юпитера, имеет диаметр в 5262 километра. Не менее солидно выглядит и спутник Сатурна Титан. Здесь данная величина равна 5150 километров. Самый же популярный в космической бездне спутник Луна имеет диаметр всего в 3474 километра. А вот карликовая планета Плутон вообще плетётся в хвосте. Её диаметр составляет лишь 2390 километров.
Маленькая планета здорово проигрывает по своим габаритам Земле и выглядит, как хрупкое создание, рядом с почтенной и представительной обитательницей космических просторов. Масса Меркурия в 18 раз меньше земной, а объём соответственно в 17,8 раз. Площадь его поверхности отстаёт от площади поверхности голубой планеты в 6,8 раз.
Меркурий делает полный оборот вокруг Солнца за 88 земных суток. А вот вокруг своей оси эта планета вращается со скоростью, равной 59 земным суткам. Его средняя скорость движения по орбите – 48 км/с. Но это, именно, средняя скорость. На одних участках орбиты планета движется быстрее, на других медленнее. Максимально планета разгоняется в перигелии. Здесь ее скорость достигает 59 км/с. Меркурий старается проскочить этот, самый близкий к светилу участок, как можно быстрее. Зато скорость планеты подает до минимума и равна всего 39 км/с. А вот скорость вращения вокруг оси – на всём протяжении орбиты величина постоянная.
Взаимодействие скорости движения по орбите со скоростью вращения вокруг оси даёт поразительный эффект. Любой участок местности на планете находится в одном и том же положении по отношению к звёздному небу в течении 59 дней. А вот к Солнцу данная местность возвращается, только, через 176 дней или через два меркурианских года. Таким образом солнечные сутки (отрезок времени от одного положения Солнца в зените до другого) на Меркурии равны 176 земным суткам.
Интересный эффект наблюдается в перигелии. На этом участке космического пути скорость движения Меркурия по орбите становится больше скорости вращения вокруг оси. В связи с этим, на повёрнутых к светилу долготах возникает так называемый эффект Иисуса Навина (предводитель еврейского народа, по преданию остановил движение Солнца). Солнце останавливается, как бы задумавшись, а затем начинает двигаться в обратную сторону. Оно неуклонно стремится на восток, напрочь игнорируя предначертанное ему силами Космоса западное направление. Такая вольность продолжается семь земных суток, пока планета Меркурий не проходит ближайший к жёлтой звезде участок орбиты. Затем орбитальная скорость маленького космического тела начинает падать, а движение светила замедляться. В точке, где скорость вращения уравнивается с орбитальной скоростью, Солнце останавливается. Проходит немного времени, и оно меняет направление движения на противоположное, то есть двигается уже как и положено – с востока на запад.
Что же касается долгот, «отстоящих» от залитой солнечным светом местности на 90° к востоку, то здесь картина ещё более удивительная. Если бы в этих краях оказались земные наблюдатели, то они стали бы очевидцами двух восходов и двух закатов. Вначале Солнце, как ему и предначертано, взошло бы на востоке и устремилось к зениту. В какой-то момент времени светило прекратило бы своё движение и остановилось. Затем начало бы неуклонный ход назад и исчезло за линией горизонта. По прошествию семи земных суток оно бы опять засияло на востоке и уже без помех проделало бы свой путь к высшей точке на меркурианском небе.
О таких поразительных особенностях орбиты Меркурия стало известно только в 60-е годы XX столетия. До этого исследователи считали, что первая планета Солнечной системы повёрнута к светилу всегда одной и той же стороной, а вокруг собственной оси вращается с той же скоростью, что и обращается вокруг Солнца. Истинное положение вещей стало достоянием людей только после того, как планету исследовали при помощи методов радиолокации.
Магнитное поле планеты Меркурий в сто раз уступает по величине земному, его магнитная ось не совпадает с осью вращения на 2°. Наличие же этого образования говорит о том, что у данного космического объекта присутствует ядро, в котором это самое поле и создаётся.
На сегодняшний день существует следующая схема устройства первой планеты Солнечной системы. Она имеет горячее железно-никелевое ядро и окружающую его силикатную оболочку. Температура ядра составляет порядка 730° по Цельсию, плотность равна 9,8 г/см³. Ядро большое. Оно содержит в себе 70% массы планеты, а его диаметр равен 3600 километров. Соответственно толщина силикатного слоя колеблется в пределах 650 километров.
Поверхность планеты Меркурий усеяна кратерами. На некоторых участках эти образования располагаются очень густо, на других же их совсем немного. Самый крупный кратер имеет в диаметре 625 километров и носит название Бетховен. Предполагается, что равнинная местность моложе по возрасту, нежели усеянная многочисленными воронками. Она образовалась в результате выбросов лавы, которая накрыла собой ударные кратеры и сделала ландшафт ровным.
На Меркурии присутствует величайшее образование, именуемое Равниной Жары. Это огромный древний кратер с диаметром 1300 километров. Он окружён гористым кольцом, внутри же поверхность сглаженная, без видимых выступов. Видимо многочисленные извержения лавы залили эту огромную рану в теле планеты и сделали её практически незаметной для стороннего наблюдателя. С оборотной стороны многострадального космического тела, как раз напротив Равнины Жары, наблюдается большое количество возвышенностей, перемежающихся с длинными извилистыми низменностями. Возвышенности достигают в высоту два километра, низины же узкие и как бы зажаты между нависающими над ними величественными холмами.
Видимо, в своё время, гигантский астероид, впечатавшийся в Меркурий, спровоцировал сдвиг недр планеты. В одном месте он пробуравил огромную вмятину, а на противоположной стороне кора вздыбилась, образовав глубокие разломы и значительные смещения горных пород. Нечто подобное наблюдается и на других участках поверхности. Только данные образования имеют совсем иную геологическую историю. По своей форме они напоминают клиноподобные выступы. Ширина их доходит до десятков километров. Создаётся впечатление, что это выдавленная из глубинных недр под огромным давлением горная порода.
В наши дни температурные режимы на поверхности Меркурия также имеют свою определённую специфику. Учитывая то, что рассматриваемое космическое тело расположено очень близко от жёлтой звезды, можно без труда сделать вывод: обращённая к Солнцу поверхность имеет очень высокую температуру. Её максимум (в перигелии) достигает 430° по Цельсию. В афелии попрохладнее. Здесь температура доходит только до 290° по Цельсию. На остальных участках длинной орбиты, средние температурные величины колеблются в пределах 320-340° по Цельсию. Как нетрудно догадаться, ночью обстановка совсем иная. Температура в это время меркурианских суток держится на отметке в минус 180° по Цельсию. То есть получается, что одна половина планеты «изнывает» от ужасной жары, а другая, в это же самое время, «страдает» от страшного холода.
Довольно неожиданно звучит утверждение, что, не смотря на высокие температурные режимы, планета Меркурий обладает запасами водяного льда. Найти его можно в полярных точках и на дне глубоких кратеров. В эти места не попадают всепроникающие солнечные лучи, а потому ледяная масса «чувствует себя» вполне комфортно.
Откуда же берётся вода на планете Меркурий? К тому же, в атмосфере её содержится немало – целых три с половиной процента. Ответ лежит, можно сказать, на поверхности. Воду на данное космическое тело доставляют кометы. Некоторые из них, подлетая к Солнцу, сталкиваются с Меркурием и навсегда остаются в его горячих объятиях.
Лёд, из которых состоят подобные образования, тает, превращается в воду, а та, в свою очередь, испаряется в атмосферу. Она начинает путешествовать по планете в виде паров, а в холодное время суток оседает на поверхность и опять превращается в лёд. Оказавшись на дне кратеров или на полюсах, вода замерзает и уже никогда не возвращается в газообразное состояние. Она навечно остаётся скованной страшным холодом ледяной массой.
Атмосфера Меркурия настолько тонка, что ее практически не существует, а объем примерно в 10 в пятнадцатой степени раз меньше, чем плотные слои атмосферы Земли. При этом вакуум в атмосфере этой планеты намного ближе к истинному вакууму, если сравнивать его с любым другим вакуумом созданным на Земле с помощью технических средств.
Существует два объяснения отсутствия атмосферы на Меркурии. Во-первых, это плотность планеты. Считается, что имея плотность всего лишь 38% земной плотности, Меркурий просто не в состоянии сохранить большую часть атмосферы. Во-вторых, близость Меркурия к Солнцу. Столь близкое расстояние к нашей звезде делает планету наиболее подверженной влиянию солнечных ветров, которые сносят последние остатки того, что можно назвать атмосферой.
Тем не менее, насколько бы скудной не была атмосфера на этой планете, она все же есть. Согласно данным космического агентства NASA, по своему химическому составу она состоит из 42% кислорода, 29% натрия, 22% водорода, 6% гелия, 0,5% калия. Остальную незначительную часть составляют молекулы аргона, диоксида углерода, воды, азота, ксенона, криптона, неона, кальция и магния.
Считается, что разреженность атмосферы обусловлена наличием на поверхности планеты экстремальных температур. Как уже было упомянуто выше, Меркурий имеет самый большой диапазон температур на поверхности среди планет в Солнечной системе. Крайние максимумы, присутствующие на стороне, обращенной к Солнцу, как раз и являются результатом недостаточного атмосферного слоя, который не способен поглотить солнечное излучение. Кстати, экстремальный холод на теневой стороне планеты обусловлен тем же самым. Отсутствие значимой атмосферы не позволяет планете удерживать солнечную радиацию и тепло очень быстро покидает поверхность, беспрепятственно уходя в космическое пространство.
До 1974 года поверхность Меркурия оставалась, в значительной степени, загадкой. Наблюдения за этим космическим телом с Земли были сильно затруднены из-за близости планеты к Солнцу. Рассмотреть Меркурий удавалось только перед рассветом или сразу после заката, однако на Земле в это время линия видимости значительно ограничена слишком плотными слоями атмосферы нашей планеты.
Но в 1974 году, после великолепного троекратного пролета на поверхностью Меркурия космического аппарата «Маринер 10», были получены первые достаточно четкие фотографии поверхности. Удивительно, но несмотря на значительные ограничения по времени, в ходе миссии «Маринер 10» была сфотографирована почти половина всей поверхности планеты. В результате анализа данных наблюдений ученым удалось выявить три существенных особенности поверхности Меркурия.
Первая особенность – огромное количество ударных кратеров, которые постепенно образовывались на поверхности в течение миллиардов лет. Вторая особенность – наличие равнин между кратерами. Считается, что эти гладкие участки поверхности были созданы в результате движения лавовых потоков по планете в прошлом. И, наконец, третьей особенностью являются скалы, разбросанные по всей поверхности и достигающие от нескольких десятков до нескольких тысяч километров в длину и от ста метров до двух километров в высоту.
Ученые особенно подчеркивают противоречие первых двух особенностей. Наличие лавовых полей указывает на то, что в историческом прошлом планеты некогда присутствовала активная вулканическая активность. Однако, количество и возраст кратеров, напротив, говорят о том, что Меркурий очень долгое время был геологически пассивен.
Но не меньший интерес вызывает и третья отличительная черта поверхности Меркурия. Выяснилось, что возвышенности образованы активностью ядра планеты, в результате которого происходит так называемое «выпучиванием» коры. Подобные выпучивания на Земле связаны, как правило, со смещением тектонических плит, в то время как потеря устойчивости коры Меркурия происходит из-за сокращения его ядра, которое постепенно сжимается. Процессы, происходящие с ядром планеты, приводят к сжатию ее самой. Последние расчеты ученых указывают на то, что диаметр Меркурия сократился на более чем 1,5 километра.
Меркурий состоит из трех отдельных слоев: коры, мантии и ядра. Средняя толщина коры планеты, по разным оценкам, составляет от 100 до 300 километров. Наличие ранее упомянутых выпуклостей на поверхности, по своей форме напоминающие земные, указывает на то, что несмотря на достаточную твердость, сама по себе кора очень хрупкая.
Примерная толщина мантии Меркурия составляет около 600 километров, что говорит о том, что она относительно тонка. Ученые считают, что она не всегда была такой тонкой и в прошлом произошло столкновение планеты с огромным планетезмиалем, что привело к потере существенной массы мантии.
Ядро Меркурия стало предметом для очень многих исследований. Считается, что его диаметр составляет 3600 километров, и оно обладает некоторыми уникальными свойствами. Наиболее интересным свойством является его плотность. Учитывая то, что планетарный диаметр Меркурия составляет 4878 километров, плотность самой планеты составляет 5540 кг/м3 при массе 3,3 х 1023 килограмм.
Пока существует только одна теория, которая попыталась объяснить эту особенностью ядра планеты, и поставила под сомнение то, что ядро Меркурия на самом деле твердое. Измерив особенности отскока радиоволн от поверхности планеты, группа планетологов пришла к выводу, что ядро планеты на самом деле жидкое и это многое объясняет.
Важной особенностью орбиты Меркурия является его высокий эксцентриситет по сравнению с другими планетами. Кроме того, из всех планетарных орбит, орбита Меркурия меньше всего напоминает круг. Этот эксцентриситет, наряду с отсутствием существенной атмосферы объясняет, почему на поверхности Меркурия возможен самый широкий разброс экстремальных температур в Солнечной системе. Проще говоря, поверхность Меркурия намного сильнее нагревается, когда планета находится в перигелии, нежели чем в афелии, так как разница в расстоянии между этими точками слишком велика.
Орбита Меркурия сама по себе является прекрасным примером одного из ведущих процессов современной физики. Речь идет о процессе под названием прецессия, который объясняет смещение орбиты Меркурии относительно Солнца с течением времени.
Не смотря на то, что ньютоновская механика (т.е. классическая физика) весьма детально прогнозирует скорости этой прецессии, точные значения так и не были определены. Это стало настоящей проблемой для астрономов в конце девятнадцатого, начале двадцатого века. Для того, чтобы объяснить разницу между теоретическими трактовками и фактическими наблюдениями было составлено множество концепций. Согласно одной из теорий высказывалось предположение даже о том, что существует неизвестная планета, орбита которой ближе к Солнцу, чем у Меркурия.
Однако, наиболее правдоподобное объяснение нашлось после того, как была опубликована общая теория относительности Эйнштейна. Опираясь именно на эту теорию, ученые, наконец, смогли с достаточной точностью описать орбитальную прецессию Меркурия.
Таким образом, долгое время считалось, что спин-орбитальный резонанс Меркурия (число оборотов на орбите) составлял 1:1, но, в конце концов, было доказано, что на самом деле он составляет 3:2. Именно благодаря этому резонансу на планете возможно явление, которое невозможно на Земле.
Астрономы не понимали, что Меркурий является планетой до 1543 года, когда Коперник создал гелиоцентрическую модель Солнечной системы, согласно которой вращение планет происходит вокруг Солнца.
Гравитационные силы планеты составляют 38% от гравитационных сил Земле. Это означает, что Меркурий не в состоянии удерживать атмосферу которая у него есть, а та что остается сдувается солнечным ветром. Тем не менее, все те же самые солнечные ветры привлекают к Меркурию газовые частицы, пыль от микрометеоритов и образуют радиоактивный распад, что в некотором роде образует атмосферу.
Меркурий не имеет спутников или колец из-за его низкой силы притяжения и отсутствия атмосферы. Существовала теория, что между орбитами Меркурия и Солнца есть не открытая еще планета Вулкан, однако ее присутствие так и не было доказано.
Очень интересный факт о планете Меркурий: из-за отсутствия атмосферы и близости к Солнцу он подвержен внешним воздействиям, и поэтому изрешечен кратерами. Около 4 миллиардов лет назад астероид шириной примерно 60 миль (100 километров) нанёс удар Меркурию с силой, сравнимой с триллионом мегатонных бомб. При этом образовался огромный кратер шириной примерно 960 миль (1550 км). Теперь он известен как Бассейн Калорис. Он мог бы вместить весь штат Техас.
Не смотря на то, что магнитное поле Меркурия составляет всего 1 процент силы Земли, оно сверхактивно. Магнитное поле солнечного ветра в виде заряженных частиц, стремящихся от Солнца, периодически вторгается в поле Меркурия. При этом возникают мощные магнитные торнадо, которые быстро достигают поверхности планеты вместе с горячей плазмой солнечного ветра.
Вместо мощной атмосферы, Меркурий обладает тончайшей экзосферой, состоящей из атомов, отрывающихся от его поверхности под воздействием солнечных лучей, солнечного ветра и микрометеоритов. Они устремляются в космос, образуя шлейф частиц.
Существует гипотеза о том, что Меркурий – очень давно потерянный спутник Венеры. Математическое моделирование эволюции орбиты спутника с массой Меркурия показало, что в принципе такой вариант не исключен и даже может объяснить необычайно медленное осевое вращение этих планет. Но для проверки этой гипотезы нужны детальные исследования этих планет: как Меркурия так и Венеры.
Сильные перепады температуры не проникают глубоко: поверхностный слой планеты (реголит) сильно измельчен и служит отличной теплоизоляцией, так что на глубине нескольких десятков сантиметров от поверхности температура всегда держится постоянной – около 80 °С.
Ускорение свободного падения на Меркурии составляет 3,68 м/с. Окажись там космонавт – он будет весить почти втрое меньше, чем на Земле (без учета скафандра).
Движение Меркурия интереснейшим образом связано с движением Земли: в течение одного земного года Меркурий успевает совершить почти точно 4 оборота вокруг Солнца и 6 раз повернуться вокруг своей оси. В течение земного года с точки зрения земного наблюдателя Меркурий успевает сделать почти точно 3 оборота вокруг Солнца и 5 раз повернуться вокруг своей оси. Судя по всему, это совпадение и стало причиной того, что астрономы первой половины XX в. были уверены, что Меркурий всегда обращен к Солнцу одним и тем же полушарием.
Это заблуждение произошло оттого, что наблюдать Меркурий в средних широтах можно лишь в течение одного сравнительно короткого периода в году – в летние месяцы, когда после захода Солнца планета видна сравнительно высоко над горизонтом. Составитель первых карт Меркурия знаменитый итальянский астроном Дж. Скиапарелли первые наблюдения этой планеты провел в 1881 году и повторил их ровно через год. Разумеется, никаких изменений во внешнем виде Меркурия он не заметил и решил, что планета всегда ориентирована к Солнцу одной стороной.
Меркурианские кратеры получают названия в честь известных художников, музыкантов и писателей, в том числе – в честь тех, кто создавал свои произведения для детей.
«Мессенджер», первый космический аппарат на околомеркурианской орбите, получает энергию от Солнца с помощью солнечных батарей. Но так как Меркурий находится слишком близко к Солнцу, конструкция солнечных батарей позволяет отворачивать их от Солнца, чтобы избежать перегрева. Когда «Маринер-10» пролетал мимо Меркурия в 1974 и 1975 годах, ему удалось сфотографировать только 45% поверхности планеты. Это было связано с движением космического аппарата по орбите: каждый раз, когда аппарат приближался к внутренней планете, Солнце освещало одну и ту же сторону Меркурия. Учёным и любителям астрономии пришлось подождать еще 35 лет, прошедших между полётами «Маринера-10» и «Мессенджера», чтобы впервые увидеть карту поверхности Меркурия.
У космического аппарата «Мессенджер» есть собственная тень для защиты от Солнца. На Меркурии солнечный свет может быть в 11 раз более ярким, чем на Земле. Такой сильный солнечный свет и высокие температуры могут серьезно повредить космический аппарат. Нам на Земле достаточно солнечный очков для защиты наших глаз, а «Мессенджер» закрывается от солнечного света специальным зонтиком из устойчивой к жару керамической ткани.
Итак, какова же планета Меркурий и что в ней такого особенного, что отличает ее от других планет? Наверное, прежде всего, стоит перечислить самое очевидное, что можно легко почерпнуть из разных источников, но без чего человеку будет трудно составить общую картину. На текущий момент (после того как Плутон был «разжалован» в карликовые планеты) Меркурий является самой маленькой из восьми планет нашей Солнечной системы. Также планета находится на самом близком расстоянии от Солнца, в связи с чем совершает оборот вокруг нашего светила намного быстрее остальных планет. Видимо, именно последнее качество и послужило поводом назвать ее в честь самого быстроногого посланника Богов по имени Меркурий, незаурядного персонажа из легенд и мифов Древнего Рима, обладающего феноменальной скоростью.
| 
