Merkur je Soncu najbližji planet v Osončju, okoli Sonca se obkroži v 88 zemeljskih dneh. Trajanje enega zvezdnega dneva na Merkurju je 58,65 zemeljskih dni, sončev dan pa 176 zemeljskih dni. Planet je dobil ime po starorimskem bogu trgovine Merkurju, analogu grškega Hermesa in babilonskega Nabuja.
Merkur je notranji planet, ker njegova orbita leži znotraj Zemljine orbite. Potem ko je bil Plutonu leta 2006 odvzet status planeta, je Merkur pridobil naziv najmanjšega planeta v sončnem sistemu. Merkurjeva navidezna magnituda se giblje od 1,9 do 5,5, vendar je težko viden zaradi majhne kotne oddaljenosti od Sonca (največ 28,3°). O planetu je še relativno malo znanega. Šele leta 2009 so znanstveniki sestavili prvo celoten zemljevid Mercury, z uporabo slik iz Mariner 10 in Messenger. Prisotnost naravnih satelitov na planetu ni bila zaznana.
Merkur je najmanjši zemeljski planet. Njegov polmer je le 2439,7 ± 1,0 km, kar je manj od polmera Jupitrove lune Ganimeda in Saturnove lune Titana. Masa planeta je 3,3·1023 kg. Povprečna gostota Merkurja je precej visoka - 5,43 g/cm, kar je le malo manj od gostote Zemlje. Glede na to, da je Zemlja večja po velikosti, vrednost gostote Merkurja kaže na povečano vsebnost kovin v njegovih globinah. Gravitacijski pospešek na Merkurju je 3,70 m/s. Druga ubežna hitrost je 4,25 km/s. Kljub manjšemu polmeru Merkur po masi še vedno presega satelite velikanov, kot sta Ganimed in Titan.
Astronomski simbol Merkurja je stilizirana podoba krilate čelade boga Merkurja s kaducejem.
Gibanje planeta
Merkur se giblje okoli Sonca po precej raztegnjeni eliptični orbiti (ekscentričnost 0,205) na povprečni razdalji 57,91 milijona km (0,387 AU). V periheliju je Merkur 45,9 milijona km od Sonca (0,3 AU), v afelu - 69,7 milijona km (0,46 AU) V periheliju je Merkur več kot enkrat in pol bližje Soncu kot v afelu. Naklon orbite glede na ravnino ekliptike je 7°. Merkur porabi 87,97 zemeljskih dni za eno orbitalno revolucijo. Povprečna hitrost kroženja planeta je 48 km/s. Razdalja od Merkurja do Zemlje se giblje od 82 do 217 milijonov km.
Dolgo časa je veljalo, da je Merkur nenehno obrnjen proti Soncu z isto stranjo, en obrat okoli svoje osi pa traja istih 87,97 zemeljskih dni. Opazovanja podrobnosti na površju Merkurja temu niso nasprotovala. To napačno prepričanje je bilo posledica dejstva, da se najugodnejši pogoji za opazovanje Merkurja ponovijo po obdobju, ki je približno enako šestkratni rotacijski dobi Merkurja (352 dni), zato je bil približno isti del površine planeta opazovan ob različnih časih. Resnica se je razkrila šele sredi šestdesetih let, ko so na Merkurju izvedli radar.
Izkazalo se je, da je Merkurjev stranski dan enak 58,65 zemeljskih dni, torej 2/3 Merkurjevega leta. Takšna sorazmernost obdobij vrtenja okoli osi in revolucije Merkurja okoli Sonca je edinstven pojav za Osončje. Verjetno je razloženo z dejstvom, da je plimsko delovanje Sonca odvzelo vrtilno količino in upočasnilo vrtenje, ki je bilo sprva hitrejše, dokler obe obdobji nista bili povezani s celim razmerjem. Posledično se Merkur v enem Merkurjevem letu uspe zavrteti okoli svoje osi za en obrat in pol. To pomeni, da če je v trenutku, ko Merkur prečka perihelij, določena točka na njegovem površju obrnjena točno proti Soncu, potem bo ob naslednjem prehodu perihelija ravno nasprotna točka na površju obrnjena proti Soncu in po drugem Merkurjevem letu, Sonce se bo spet vrnilo v zenit nad prvo točko. Posledično traja sončni dan na Merkurju dve Merkurjevi leti ali tri Merkurjeve zvezdne dni.
Zaradi tega gibanja planeta je na njem mogoče razlikovati "vroče zemljepisne dolžine" - dva nasprotna poldnevnika, ki sta med Merkurjevim prehodom perihelija izmenično obrnjena proti Soncu in sta zaradi tega še posebej vroča tudi po merilih Merkurja.
Na Merkurju ni letnih časov kot na Zemlji. To se zgodi, ker je rotacijska os planeta pravokotna na orbitalno ravnino. Posledično obstajajo območja v bližini polov, ki jih sončni žarki nikoli ne dosežejo. Raziskava, ki jo je izvedel radijski teleskop Arecibo, kaže, da so v tem ledenem in temnem območju ledeniki. Ledeniška plast lahko doseže 2 m in je prekrita s plastjo prahu.
Kombinacija planetarnih gibanj povzroči še en edinstven pojav. Hitrost vrtenja planeta okoli svoje osi je skoraj konstantna, medtem ko se hitrost orbitalnega gibanja nenehno spreminja. V območju orbite blizu perihelija približno 8 dni kotna hitrost orbitalnega gibanja presega kotna hitrost rotacijsko gibanje. Posledično se Sonce ustavi na nebu Merkurja in se začne premikati v nasprotni smeri - od zahoda proti vzhodu. Ta učinek se včasih imenuje Joshua učinek, poimenovan po glavnem junaku Jozuetove knjige iz Svetega pisma, ki je ustavil gibanje Sonca (Jozue 10:12-13). Za opazovalca na dolžinah 90° stran od "vročih dolžin" Sonce vzide (ali zaide) dvakrat.
Zanimivo je tudi, da čeprav sta Zemlji najbližji orbiti Mars in Venera, je Merkur pogosto Zemlji najbližji planet (saj se drugi bolj oddaljujejo, ker niso tako »vezani« na Sonce).
Nenormalna orbitalna precesija
Merkur je blizu Sonca, zato se med vsemi planeti v Osončju učinki splošne teorije relativnosti v njegovem gibanju kažejo v največji meri. Francoski matematik in astronom Urbain Le Verrier je že leta 1859 poročal o počasni precesiji v orbiti Merkurja, ki je ni mogoče v celoti razložiti z izračunom vpliva znanih planetov po Newtonovi mehaniki. Precesija Merkurjevega perihelija je 5600 ločnih sekund na stoletje. Izračun vpliva vseh drugih nebesnih teles na Merkur po Newtonovi mehaniki daje precesijo 5557 ločnih sekund na stoletje. Ko je poskušal razložiti opazovani učinek, je predlagal, da obstaja še en planet (ali morda pas majhnih asteroidov), katerega orbita je bližje Soncu kot Merkur in ki povzroča moteč vpliv (druge razlage so upoštevale neupoštevno polarno kompresijo sonce). Hvala prej dosegli uspehe Pri iskanju Neptuna, ob upoštevanju njegovega vpliva na orbito Urana, je ta hipoteza postala priljubljena in želeni hipotetični planet je celo dobil ime Vulkan. Vendar ta planet ni bil nikoli odkrit.
Ker nobena od teh razlag ni zdržala testa opazovanj, so nekateri fiziki začeli postavljati bolj radikalne hipoteze, da je treba spremeniti sam gravitacijski zakon, na primer spremeniti eksponent v njem ali potencialu dodati člene, ki so odvisni od na hitrosti teles. Vendar se je večina teh poskusov izkazala za kontroverzne. V začetku 20. stol splošna teorija relativnost je dala razlago za opaženo precesijo. Učinek je zelo majhen: relativistični "dodatek" je samo 42,98 ločne sekunde na stoletje, kar je 1/130 (0,77 %) skupne stopnje precesije, tako da bi bilo potrebnih vsaj 12 milijonov obratov Merkurja okoli Sonca za perihelij da se vrnete v predvideni položaj klasična teorija. Podoben, vendar manjši premik obstaja za druge planete - 8,62 kotne sekunde na stoletje za Venero, 3,84 za Zemljo, 1,35 za Mars, pa tudi za asteroide - 10,05 za Ikar.
Hipoteze o nastanku Merkurja
Že od 19. stoletja obstaja znanstvena hipoteza, da je bil Merkur v preteklosti satelit planeta Venere, ki ga je ta kasneje "izgubil". Leta 1976 Tom van Flandern (angleško) rus. in K.R. Harrington je na podlagi matematičnih izračunov pokazalo, da ta hipoteza dobro pojasnjuje velika odstopanja (ekscentričnost) Merkurjeve orbite, njegovo resonančno naravo vrtenja okoli Sonca in izgubo kotne količine Merkurja in Venere ( slednje tudi - pridobitev rotacije, nasprotne glavni v Osončju).
Trenutno ta hipoteza ni potrjena z opazovalnimi podatki in informacijami iz avtomatskih postaj na planetu. Prisotnost masivnega železovega jedra z veliko količino žvepla, katerega odstotek je večji kot v sestavi katerega koli drugega planeta v sončnem sistemu, značilnosti geološke in fizikalno-kemične strukture površine Merkurja kažejo, da planet je nastal v sončni meglici neodvisno od drugih planetov, to pomeni, da je bil Merkur vedno samostojen planet.
Zdaj obstaja več različic, ki pojasnjujejo izvor ogromnega jedra, najpogostejša pa pravi, da je imel Merkur sprva razmerje med maso kovin in maso silikatov, podobno tistemu v najpogostejših meteoritih - hondritih, sestavo kar je na splošno značilno za trdna telesa Osončja in notranje planete, masa planeta v starih časih pa je bila približno 2,25-krat večja od sedanje mase. V zgodovini zgodnjega Osončja je Merkur morda doživel trk s planetezimalom približno 1/6 njegove lastne mase pri hitrosti ~20 km/s. Večino skorje in zgornje plasti plašča je odpihnilo v vesolje, ki se je zdrobljeno v vroč prah razpršilo v medplanetarnem prostoru. Toda jedro planeta, sestavljeno iz težjih elementov, se je ohranilo.
Po drugi hipotezi pa naj bi Merkur nastal v notranjem delu protoplanetarnega diska, ki je bil že zelo osiromašen z lahkimi elementi, ki jih je Sonce odneslo v zunanje predele Osončja.
Površina
Po svojih fizikalnih lastnostih je Merkur podoben Luni. Planet nima naravnih satelitov, ima pa zelo tanko atmosfero. Planet ima veliko železno jedro, ki je vir celotnega magnetnega polja, ki je 0,01 zemeljskega. Jedro Merkurja predstavlja 83 % celotne prostornine planeta. Temperatura na površini Merkurja se giblje od 90 do 700 K (od +80 do +430 °C). Sončna stran se segreje veliko bolj kot polarna območja in oddaljena stran planeta.
Merkurjevo površje tudi v marsičem spominja na lunino – na njem je veliko kraterjev. Gostota kraterjev se na različnih območjih razlikuje. Domneva se, da so bolj gosto posejana območja s kraterji starejša, manj gosto posejana pa so mlajša, nastala, ko je staro površino zalila lava. Hkrati so veliki kraterji na Merkurju manj pogosti kot na Luni. Največji krater na Merkurju je poimenovan po velikem nizozemski slikar Rembrandta, njegov premer je 716 km. Vendar je podobnost nepopolna – na Merkurju so vidne formacije, ki jih na Luni ni. Pomembna razlika med gorskimi pokrajinami Merkurja in Lune je prisotnost na Merkurju številnih nazobčanih pobočij, ki se raztezajo na stotine kilometrov in se imenujejo škrape. Študija njihove strukture je pokazala, da so nastali med stiskanjem, ki je spremljalo ohlajanje planeta, zaradi česar se je površina živega srebra zmanjšala za 1%. Prisotnost dobro ohranjenih velikih kraterjev na površini Merkurja kaže, da v zadnjih 3-4 milijardah let ni bilo obsežnega premikanja delov skorje in ni bilo erozije površine; slednje skoraj popolnoma izključuje možnost obstoja kakšne pomembne atmosfere.
Med raziskavo, ki jo je izvedla sonda Messenger, so fotografirali več kot 80 % površine Merkurja in ugotovili, da je homogena. Na ta način Merkur ni podoben Luni ali Marsu, kjer se ena polobla močno razlikuje od druge.
Prvi podatki študije elementarne sestave površine z uporabo rentgenskega fluorescenčnega spektrometra vesoljskega plovila Messenger so pokazali, da je revna z aluminijem in kalcijem v primerjavi s plagioklaznim glinencem, značilnim za celinske predele Lune. Hkrati je površina Merkurja relativno revna s titanom in železom ter bogata z magnezijem in zavzema vmesni položaj med tipičnimi bazalti in ultramafičnimi kamninami, kot so kopenski komatiiti. Ugotovljeno je bilo tudi, da je žvepla relativno veliko, kar kaže na zmanjšanje pogojev za nastanek planetov.
Kraterji
Kraterji na Merkurju se razlikujejo po velikosti od majhnih skledastih vdolbin do udarnih kraterjev z več obroči, širokih več sto kilometrov. So v različnih fazah uničenja. Obstajajo relativno dobro ohranjeni kraterji z dolgimi žarki okoli njih, ki so nastali kot posledica izmeta materiala v trenutku trka. Obstajajo tudi močno uničeni ostanki kraterjev. Kraterji živega srebra se od luninih kraterjev razlikujejo po tem, da je površina njihovega pokrova od izmeta snovi ob udarcu manjša zaradi večje gravitacije na Merkurju.
Ena najbolj opaznih značilnosti površja Merkurja je Toplotna ravnica (lat. Caloris Planitia). Ta reliefna značilnost je dobila to ime, ker se nahaja blizu ene od "vročih dolžin". Njegov premer je približno 1550 km.
Verjetno je imelo telo, katerega udarec je oblikoval krater, premer najmanj 100 km. Udarec je bil tako močan, da so seizmični valovi, ki so prešli skozi celoten planet in se osredotočili na nasprotno točko na površju, povzročili nastanek nekakšne razgibane "kaotične" pokrajine. O silovitosti udarca priča tudi dejstvo, da je povzročil izmet lave, ki je okoli kraterja oblikovala visoke koncentrične kroge na razdalji 2 km.
Točka z najvišjim albedom na površju Merkurja je Kuiperjev krater s premerom 60 km. To je verjetno eden najmlajših velikih kraterjev na Merkurju.
Do nedavnega se je domnevalo, da je v globinah Merkurja kovinsko jedro s polmerom 1800-1900 km, ki vsebuje 60% mase planeta, saj je vesoljsko plovilo Mariner 10 odkrilo šibko magnetno polje in verjeli so, da tako majhen planet ne more imeti tekočih jeder. Toda leta 2007 je skupina Jean-Luca Margota povzela pet let radarskih opazovanj Merkurja, med katerimi so opazili variacije v rotaciji planeta, ki so bile prevelike za model s trdnim jedrom. Zato lahko danes z visoko stopnjo zaupanja trdimo, da je jedro planeta tekoče.
Odstotek železa v jedru Merkurja je višji kot na katerem koli drugem planetu v sončnem sistemu. Za razlago tega dejstva je bilo predlaganih več teorij. Po najbolj razširjeni teoriji v znanstveni skupnosti je imel Merkur prvotno enako razmerje med kovino in silikati kot običajni meteorit, njegova masa pa je bila 2,25-krat večja kot zdaj. Vendar pa je na začetku zgodovine Osončja v Merkur udarilo planetu podobno telo s 6-krat manjšo maso in premerom nekaj sto kilometrov. Zaradi trka se je velik del prvotne skorje in plašča ločil od planeta, kar je povzročilo povečanje relativnega deleža jedra v sestavi planeta. Podoben proces, znan kot teorija velikanskega udarca, je bil predlagan za razlago nastanka Lune. Vendar pa prvi podatki študije elementarne sestave površine živega srebra z uporabo spektrometra gama AMS Messenger ne potrjujejo te teorije: številčnost radioaktivnega izotopa kalija-40 zmerno hlapnega kemičnega elementa kalija v primerjavi z radioaktivnimi izotopi torij-232 in uran-238 bolj ognjevzdržna elementa uran in torij ne preneseta visokih temperatur, neizogibnih med trkom. Zato se domneva, da elementarna sestava živega srebra ustreza primarni elementarni sestavi materiala, iz katerega je nastal, podobno kot pri enstatitnih hondritih in brezvodnih kometnih delcih, čeprav vsebnost železa v enstatitnih hondritih, ki so bili do danes pregledani, ne zadostuje za razlago visoke povprečna gostota živega srebra.
Jedro obdaja silikatni plašč debeline 500-600 km. Po podatkih iz Marinerja 10 in opazovanjih z Zemlje je debelina planetove skorje od 100 do 300 km.
Geološka zgodovina
Tako kot Zemlja, Luna in Mars, geološka zgodovina Merkur je razdeljen na dobe. Imajo naslednja imena (od zgodnejših proti poznejšim): predtolstojevski, tolstojanski, kalorski, pozni kalorijski, mansurijski in kuiperjevski. Ta delitev periodizira relativno geološko starost planeta. Absolutna starost, merjena v letih, ni natančno določena.
Po nastanku Merkurja pred 4,6 milijarde let so planet intenzivno obstreljevali asteroidi in kometi. Zadnje večje bombardiranje planeta se je zgodilo pred 3,8 milijarde let. Nekatere regije, na primer Plain of Heat, so nastale tudi zaradi polnjenja z lavo. To je povzročilo nastanek gladkih ravnin znotraj kraterjev, podobnih tistim na Luni.
Potem, ko se je planet ohladil in skrčil, so se začeli oblikovati grebeni in prelomi. Opazimo jih lahko na površju večjih reliefnih značilnosti planeta, kot so kraterji in nižine, kar kaže na poznejši čas njihovega nastanka. Obdobje vulkanizma na Merkurju se je končalo, ko se je plašč dovolj skrčil, da lava ne bi dosegla površine planeta. To se je verjetno zgodilo v prvih 700-800 milijonih let njegove zgodovine. Vse nadaljnje spremembe v reliefu so posledica udarcev zunanjih teles na površje planeta.
Magnetno polje
Živo srebro ima magnetno polje, katerega moč je 100-krat manjša od Zemljinega. Merkurjevo magnetno polje ima dipolno strukturo in najvišja stopnja simetrično, njegova os pa odstopa le za 10 stopinj od osi vrtenja planeta, kar močno omejuje nabor teorij, ki pojasnjujejo njegov izvor. Merkurjevo magnetno polje lahko nastane z učinkom dinama, podobno kot na Zemlji. Ta učinek je posledica kroženja tekočega jedra planeta. Zaradi izrazite ekscentričnosti planeta pride do izredno močnega plimovanja. Jedro vzdržuje v tekočem stanju, kar je potrebno za nastanek dinamo učinka.
Merkurjevo magnetno polje je dovolj močno, da spremeni smer sončnega vetra okoli planeta in ustvari magnetosfero. Čeprav je magnetosfera planeta dovolj majhna, da se prilega Zemlji, je dovolj močna, da ujame plazmo iz sončnega vetra. Opazovanja, ki jih je pridobil Mariner 10, so zaznala nizkoenergijsko plazmo v magnetosferi na nočni strani planeta. V repu magneta so odkrili eksplozije aktivnih delcev, kar kaže na dinamične lastnosti magnetosfere planeta.
Med drugim preletom planeta 6. oktobra 2008 je Messenger odkril, da ima lahko Merkurjevo magnetno polje precejšnje število oken. Vesoljsko plovilo je naletelo na pojav magnetnih vrtincev - prepletenih vozlov magnetnega polja, ki povezujejo ladjo z magnetnim poljem planeta. Vrtinec je dosegel premer 800 km, kar je tretjina polmera planeta. To vrtinčno obliko magnetnega polja ustvarja sončni veter. Ko sončni veter teče okoli magnetnega polja planeta, se veže in pometa z njim ter se zvija v vrtinčaste strukture. Ti vrtinci magnetnega toka tvorijo okna v planetarnem magnetnem ščitu, skozi katera sončni veter prodira in doseže površino Merkurja. Proces spajanja med planetarnimi in medplanetarnimi magnetnimi polji, imenovan magnetna ponovna povezava, je pogost pojav v vesolju. Pojavlja se tudi v bližini Zemlje, ko ustvarja magnetne vrtince. Vendar pa je po opazovanjih Messengerja pogostost ponovne povezave Merkurjevega magnetnega polja 10-krat večja.
Razmere na Merkurju
Njegova bližina Sonca in precej počasna rotacija planeta ter izjemno šibka atmosfera pomenijo, da Merkur doživlja najbolj dramatične temperaturne spremembe v Osončju. K temu prispeva tudi ohlapna površina Merkurja, ki slabo prevaja toploto (in s popolnoma odsotno ali izjemno šibko atmosfero se lahko toplota prenaša navznoter le zaradi toplotne prevodnosti). Površina planeta se hitro segreje in ohladi, vendar že na globini 1 m dnevna nihanja prenehajo biti čutiti in temperatura postane stabilna, enaka približno +75 ° C.
Povprečna dnevna temperatura površja je 623 K (349,9 °C), nočna le 103 K (170,2 °C). Najnižja temperatura na Merkurju je 90 K (183,2 °C), najvišja, dosežena opoldne na "vročih dolžinah", ko je planet blizu perihelija, pa 700 K (426,9 °C).
Kljub tem pogojem so se pred kratkim pojavila namigovanja, da bi lahko na površini Merkurja obstajal led. Radarske študije cirkumpolarnih območij planeta so pokazale prisotnost depolarizacijskih območij tam od 50 do 150 km; najverjetnejši kandidat za snov, ki odbija radijske valove, je lahko navaden vodni led. Ob vstopu v površino Merkurja, ko vanj zadenejo kometi, voda izhlapi in potuje po planetu, dokler ne zmrzne v polarnih območjih na dnu globokih kraterjev, kamor Sonce nikoli ne pogleda in kjer se lahko led obdrži skoraj neskončno dolgo.
Med letom vesoljskega plovila Mariner 10 mimo Merkurja je bilo ugotovljeno, da ima planet izjemno redko atmosfero, katere tlak je bil 5·1011-krat manjši od tlaka zemeljske atmosfere. V takšnih razmerah atomi pogosteje trčijo ob površino planeta kot med seboj. Atmosfero sestavljajo atomi, ki jih sončni veter ujame ali jih sončni veter izbije s površja - helij, natrij, kisik, kalij, argon, vodik. Povprečna življenjska doba posameznega atoma v ozračju je približno 200 dni.
Vodik in helij verjetno vstopita na planet prek sončnega vetra, se razpršita v njegovo magnetosfero in nato pobegneta nazaj v vesolje. Radioaktivni razpad elementov v Merkurjevi skorji je še en vir helija, natrija in kalija. Prisotna je vodna para, ki se sprošča kot posledica številnih procesov, kot so udarci kometa na površje planeta, tvorba vode iz vodika v sončnem vetru in kisika iz kamnin ter sublimacija iz ledu, ki se nahaja v trajni zasenčeni polarni kraterji. Odkritje velikega števila ionov, povezanih z vodo, kot so O+, OH+ H2O+, je bilo presenečenje.
Ker je bilo veliko teh ionov najdenih v prostoru, ki obkroža Merkur, so znanstveniki domnevali, da so nastali iz molekul vode, ki jih je sončni veter uničil na površini ali v eksosferi planeta.
5. februarja 2008 je skupina astronomov z bostonske univerze pod vodstvom Jeffreya Baumgardnerja objavila odkritje kometu podobnega repa na planetu Merkur, ki je dolg več kot 2,5 milijona km. Odkrili so ga med opazovanjem iz zemeljskih observatorijev v natrijevi liniji. Pred tem je bil znan rep, dolg največ 40.000 km. Prvo sliko ekipe je junija 2006 posnel 3,7-metrski teleskop letalskih sil na gori Haleakala na Havajih, nato pa so uporabili tri manjše instrumente, enega v Haleakali in dva na observatoriju McDonald v Teksasu. Za ustvarjanje slik z velikim vidnim poljem je bil uporabljen teleskop s 4-palčno zaslonko (100 mm). Sliko Merkurjevega dolgega repa sta maja 2007 posnela Jody Wilson (višja znanstvenica) in Carl Schmidt (podiplomski študent). Navidezna dolžina repa za opazovalca z Zemlje je približno 3°.
Novi podatki o Merkurjevem repu so se pojavili po drugem in tretjem preletu vesoljskega plovila Messenger v začetku novembra 2009. Na podlagi teh podatkov so zaposleni pri Nasi lahko predlagali model tega pojava.
Značilnosti opazovanja z Zemlje
Merkurjeva navidezna magnituda se giblje od -1,9 do 5,5, vendar je težko viden zaradi majhne kotne oddaljenosti od Sonca (največ 28,3°). Na visokih zemljepisnih širinah planeta nikoli ni mogoče videti na temnem nočnem nebu: Merkur je viden zelo kratek čas po mraku. Optimalen čas za opazovanje planeta je jutranji ali večerni mrak v obdobjih njegovih elongacij (obdobja največje oddaljenosti Merkurja od Sonca na nebu, ki se pojavljajo večkrat na leto).
Najugodnejši pogoji za opazovanje Merkurja so na nizkih zemljepisnih širinah in v bližini ekvatorja: to je posledica dejstva, da je tam somrak najkrajši. V srednjih geografskih širinah je iskanje Merkurja veliko težje in je možno le v obdobju najboljših elongacij, v visokih geografskih širinah pa sploh nemogoče. Najbolj ugodne razmere za opazovanje Merkurja na srednjih zemljepisnih širinah obeh hemisfer so okoli enakonočij (trajanje somraka je minimalno).
Najzgodnejše znano opazovanje Merkurja je bilo zapisano v tablicah Mul apin (zbirka babilonskih astroloških tabel). To opazovanje so najverjetneje opravili asirski astronomi okoli 14. stoletja pr. e. Sumersko ime, uporabljeno za Merkur v tabelah Mul Apin, se lahko prepiše kot UDU.IDIM.GUU4.UD ("skačuči planet"). Planet je bil prvotno povezan z bogom Ninurto, v kasnejših zapisih pa se imenuje "Nabu" v čast bogu modrosti in pisarske umetnosti.
IN Stara Grčija v času Hezioda je bil planet znan po imenih (»Stilbon«) in (»Hermaon«). Ime "Hermaon" je oblika imena boga Hermesa. Kasneje so Grki začeli imenovati planet "Apollo".
Obstaja hipoteza, da je ime "Apollo" ustrezalo vidnosti na jutranjem nebu, "Hermes" ("Hermaon") pa na večernem nebu. Rimljani so planet poimenovali po hitronogem bogu trgovine Merkurju, ki je enak grški bog Hermes, ker se premika po nebu hitreje kot drugi planeti. Rimski astronom Claudius Ptolemy, ki je živel v Egiptu, je v svojem delu "Hipoteze o planetih" pisal o možnosti gibanja planeta po disku Sonca. Predlagal je, da takšnega tranzita še nikoli niso opazili, ker je bil planet, kot je Merkur, premajhen za opazovanje ali ker se je trenutek tranzita zgodil redko.
IN Starodavna Kitajska Merkur se je imenoval Chen-hsing, "jutranja zvezda". Povezan je bil s smerjo sever, črno barvo in elementom vode v Wu-hsingu. Po Hanshu so kitajski znanstveniki priznali sinodično obdobje Merkurja kot enako 115,91 dni, po Hou Hanshu pa 115,88 dni. V sodobni kitajski, korejski, japonski in vietnamski kulturi so planet začeli imenovati "vodna zvezda".
Indijska mitologija je za Merkurja uporabljala ime Budha. Ta bog, Somin sin, je prevladoval ob sredah. V germanskem poganstvu je bil bog Odin povezan tudi s planetom Merkurjem in okoljem. Maji so predstavljali Merkurja kot sovo (ali morda kot štiri sove, pri čemer dve ustrezata jutranjemu pojavu Merkurja, dve pa večernemu), ki je bila glasnica posmrtnega življenja. V hebrejščini se je Merkur imenoval "Kokha v Hami".
Merkur na zvezdnem nebu (zgoraj, nad Luno in Venero)
V indijski astronomski razpravi "Surya-siddhanta", ki izvira iz 5. stoletja, je bil polmer Merkurja ocenjen na 2420 km. Napaka glede na pravi radij (2439,7 km) je manjša od 1 %. Vendar je ta ocena temeljila na nenatančni predpostavki o kotnem premeru planeta, ki je bil vzet na 3 kotne minute.
V srednjeveški arabski astronomiji je andaluzijski astronom Az-Zarqali opisal del Merkurjeve geocentrične orbite kot oval, podoben jajcu ali pinjolam. Vendar ta domneva ni vplivala na njegovo astronomsko teorijo in njegove astronomske izračune. V 12. stoletju je Ibn Bajjah opazoval dva planeta kot pege na površju Sonca. Kasneje je astronom observatorija Maragha Al-Shirazi predlagal, da je njegov predhodnik opazoval prehod Merkurja in (ali) Venere. V Indiji, astronom keralske šole Nilakansa Somayaji (angleško) rus. v 15. stoletju razvili delno heliocentrični planetarni model, v katerem je Merkur krožil okoli Sonca, to pa okoli Zemlje. Ta sistem je bil podoben sistemu Tycha Braheja, razvitemu v 16. stoletju.
Srednjeveška opazovanja Merkurja v severnih delih Evrope je oviralo dejstvo, da se planet vedno opazuje ob zori - zjutraj ali zvečer - na ozadju somračnega neba in precej nizko nad obzorjem (zlasti v severnih zemljepisnih širinah). Obdobje njegove najboljše vidnosti (podaljšanje) nastopi večkrat na leto (traja približno 10 dni). Tudi v teh obdobjih ni enostavno videti Merkurja s prostim očesom (razmeroma temna zvezda na dokaj svetlem ozadju neba). Obstaja zgodba, da je Nikolaj Kopernik, ki je opazoval astronomske objekte na severnih zemljepisnih širinah in megleno podnebje baltskih držav, obžaloval, da v svojem življenju še nikoli ni videl Merkurja. Ta legenda je nastala na podlagi dejstva, da Kopernikovo delo "O rotacijah nebesnih sfer" ne daje niti enega primera opazovanj Merkurja, ampak je planet opisal z rezultati opazovanj drugih astronomov. Kot je sam rekel, je Merkur še vedno mogoče "ujeti" s severnih zemljepisnih širin s potrpežljivostjo in zvitostjo. Posledično bi lahko Kopernik opazoval Merkur in ga opazoval, vendar je planet opisal na podlagi rezultatov raziskav drugih ljudi.
Opazovanja s pomočjo teleskopov
Prvo teleskopsko opazovanje Merkurja je opravil Galileo Galilei v začetku 17. stoletja. Čeprav je opazoval faze Venere, njegov teleskop ni bil dovolj zmogljiv za opazovanje faz Merkurja. Leta 1631 je Pierre Gassendi prvič s teleskopom opazoval prehod planeta čez Sončev disk. Trenutek prehoda je pred tem izračunal Johannes Kepler. Leta 1639 je Giovanni Zupi s teleskopom odkril, da so orbitalne faze Merkurja podobne Luninim in Venerinim. Opazovanja so dokončno pokazala, da Merkur kroži okoli Sonca.
Zelo redek astronomski dogodek je prekrivanje enega planeta z diskom drugega, opazovano z Zemlje. Venera zakrije Merkur enkrat na nekaj stoletij in ta dogodek je bil opazovan le enkrat v zgodovini – 28. maja 1737 ga je izvedel John Bevis na Kraljevem observatoriju Greenwich. Venerina naslednja okultacija Merkurja bo 3. decembra 2133.
Težave, ki spremljajo opazovanje Merkurja, so privedle do dejstva, da je bil dolgo časa preučen manj kot drugi planeti. Leta 1800 je Johann Schröter, ki je opazoval značilnosti na površju Merkurja, objavil, da je na njem opazil gore, visoke 20 km. Friedrich Bessel je z uporabo Schröterjevih skic zmotno določil obdobje vrtenja okoli svoje osi na 24 ur in naklon osi na 70°. V 1880-ih je Giovanni Schiaparelli natančneje preslikal planet in predlagal rotacijsko obdobje 88 dni, kar sovpada z zvezdnim obdobjem kroženja okoli Sonca zaradi plimskih sil. Delo kartiranja Merkurja je nadaljeval Eugene Antoniadi, ki je leta 1934 izdal knjigo s starimi zemljevidi in lastnimi opazovanji. Številne značilnosti Merkurjeve površine so poimenovane po Antoniadijevih zemljevidih.
Italijanski astronom Giuseppe Colombo (angleško)rusko. opazil, da je bila rotacijska doba 2/3 zvezdne rotacijske dobe Merkurja, in predlagal, da ta obdobja spadajo v resonanco 3:2. Podatki iz Marinerja 10 so pozneje potrdili to stališče. To ne pomeni, da so zemljevidi Schiaparellija in Antoniadija napačni. Astronomi so videli iste podrobnosti planeta vsak drugi obrat okoli Sonca, jih vnašali v zemljevide in ignorirali opazovanja v času, ko je bil Merkur obrnjen proti Soncu na drugi strani, saj je zaradi geometrije takratne orbite razmere za opazovanje so bile slabe.
Bližina Sonca povzroča tudi nekaj težav pri teleskopskem preučevanju Merkurja. Na primer, teleskop Hubble nikoli ni bil in ne bo uporabljen za opazovanje tega planeta. Njegova naprava ne omogoča opazovanja predmetov blizu Sonca – če to poskusite narediti, bo oprema utrpela nepopravljivo škodo.
Raziskave živega srebra sodobne metode
Merkur je najmanj raziskan zemeljski planet. V 20. stoletju so teleskopskim metodam preučevanja dodali radioastronomijo, radar in raziskave z vesoljskimi plovili. Radioastronomske meritve Merkurja so leta 1961 prvi izvedli Howard, Barrett in Haddock z uporabo reflektorja z dvema radiometroma, nameščenima na njem. Do leta 1966 so bile na podlagi zbranih podatkov pridobljene dobre ocene površinske temperature Merkurja: 600 K na podsončni točki in 150 K na neosvetljeni strani. Prva radarska opazovanja je junija 1962 izvedla skupina V. A. Kotelnikova na IRE; razkrila je podobnost odbojnih lastnosti Merkurja in Lune. Leta 1965 so podobna opazovanja na radijskem teleskopu Arecibo pripeljala do ocene Merkurjeve rotacijske dobe: 59 dni.
Za raziskovanje Merkurja sta bili poslani samo dve vesoljski plovili. Prvi je bil Mariner 10, ki je v letih 1974-1975 trikrat preletel Merkur; najbližji pristop je bil 320 km. Rezultat je bilo več tisoč slik, ki pokrivajo približno 45% površine planeta. Nadaljnje raziskave z Zemlje so pokazale možnost obstoja vodnega ledu v polarnih kraterjih.
Od vseh s prostim očesom vidnih planetov le Merkur nikoli ni imel svojega umetnega satelita. NASA trenutno izvaja drugo misijo na Merkur, imenovano Messenger. Naprava je bila izstreljena 3. avgusta 2004, januarja 2008 pa je prvič preletela Merkur. Za vstop v orbito okoli planeta leta 2011 je naprava izvedla še dva gravitacijska manevra v bližini Merkurja: oktobra 2008 in septembra 2009. Messenger je leta 2005 izvedel tudi en gravitacijski manever blizu Zemlje in dva blizu Venere oktobra 2006 in junija 2007, med katerimi je testiral svojo opremo.
Mariner 10 je prvo vesoljsko plovilo, ki je doseglo Merkur.
Evropska vesoljska agencija (ESA) skupaj z japonsko agencijo za raziskovanje vesolja (JAXA) razvija misijo Bepi Colombo, sestavljeno iz dveh vesoljskih plovil: Mercury Planetary Orbiter (MPO) in Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Evropski MPO bo raziskoval površino in globine Merkurja, medtem ko bo japonski MMO opazoval magnetno polje in magnetosfero planeta. BepiColombo naj bi izstrelili leta 2013, leta 2019 pa bo vstopil v orbito okoli Merkurja, kjer se bo razdelil na dve komponenti.
Razvoj elektronike in računalništva je omogočil zemeljska opazovanja Merkurja s pomočjo detektorjev sevanja CCD in kasnejšo računalniško obdelavo slik. Eno prvih serij opazovanj Merkurja s CCD sprejemniki je v letih 1995–2002 opravil Johan Varell na observatoriju na otoku La Palma na polmetrskem sončnem teleskopu. Varell je izbral najboljše posnetke brez uporabe računalniškega mešanja. Redukcija se je začela uporabljati na astrofizičnem observatoriju Abastumani za serije fotografij Merkurja, pridobljenih 3. novembra 2001, kot tudi na observatoriju Skinakas Univerze v Heraklionu za serije od 1. do 2. maja 2002; Za obdelavo rezultatov opazovanja je bila uporabljena metoda korelacijske kombinacije. Nastala razrešena slika planeta je bila podobna fotomozaiku Mariner 10; obrisi majhnih formacij, velikih 150-200 km, so se ponovili. Tako je bil sestavljen zemljevid Merkurja za dolžine 210-350°.
17. marca 2011 je medplanetarna sonda Messenger vstopila v orbito Merkurja. Predvideva se, da bo sonda s pomočjo opreme, nameščene na njej, lahko raziskovala pokrajino planeta, sestavo njegove atmosfere in površine; Messengerjeva oprema omogoča tudi raziskave energijskih delcev in plazme. Življenjska doba sonde je določena na eno leto.
17. junija 2011 je postalo znano, da glede na prve študije, ki jih je izvedlo vesoljsko plovilo Messenger, magnetno polje planeta ni simetrično glede na poli; Tako različno število delcev sončnega vetra doseže Merkurjev severni in južni pol. Izvedena je bila tudi analiza razširjenosti kemični elementi na planetu.
Značilnosti nomenklature
Pravila za poimenovanje geoloških objektov, ki se nahajajo na površini Merkurja, so bila odobrena na XV generalni skupščini Mednarodne astronomske zveze leta 1973:
Majhen krater Hun Kal (označen s puščico), ki služi kot referenčna točka za Merkurjev sistem zemljepisnih dolžin. Fotografija AMS Mariner 10
Največji objekt na površini Merkurja s premerom približno 1300 km je dobil ime Toplotna ravnica, saj se nahaja v območju najvišjih temperatur. To je struktura z več obroči udarnega izvora, napolnjena s strjeno lavo. Druga nižina, ki se nahaja v območju najnižjih temperatur, blizu severnega pola, se imenuje Severna nižina. Druge podobne formacije so se v jezikih različnih ljudstev sveta imenovale planet Merkur ali analog rimskega boga Merkurja. Na primer: ravnina Suisei (planet Merkur v japonščini) in ravnina Budha (planet Merkur v hindijščini), ravnina Sobkou (staroegipčanski planet Merkur), ravnina Odin (nordijski bog) in ravnica Tire (staroarmensko božanstvo).
Po njem so poimenovani Merkurjevi kraterji (razen dveh izjem). znani ljudje na humanitarnem področju delovanja (arhitekti, glasbeniki, pisatelji, pesniki, filozofi, fotografi, umetniki). Na primer: Barma, Belinski, Glinka, Gogol, Deržavin, Lermontov, Musorgski, Puškin, Repin, Rubljov, Stravinski, Surikov, Turgenjev, Feofan Grk, Fet, Čajkovski, Čehov. Izjema sta dva kraterja: Kuiper, poimenovan po enem od glavnih razvijalcev projekta Mariner 10, in Hun Kal, kar v jeziku Majev, ki so uporabljali številski sistem z bazo 20, pomeni številko "20". Zadnji krater se nahaja blizu ekvatorja na poldnevniku 200 zahodne dolžine in je bil izbran kot primerna referenčna točka za referenco v koordinatnem sistemu površine Merkurja. Prvotno kraterji večja velikost dodeljena imena znanih osebnosti, ki so imele po mnenju IAS oz višja vrednost v svetovni kulturi. Večji kot je krater, močnejši je vpliv posameznika na sodobni svet. Med prvih pet so bili Beethoven (premer 643 km), Dostojevski (411 km), Tolstoj (390 km), Goethe (383 km) in Shakespeare (370 km).
Strmine, gorske verige in kanjoni so poimenovani po ladjah raziskovalcev, ki so pisali zgodovino, saj je bog Merkur/Hermes veljal za zavetnika popotnikov. Na primer: Beagle, Zarya, Santa Maria, Fram, Vostok, Mirny). Izjema od pravila sta dva grebena, poimenovana po astronomih, greben Antoniadi in greben Schiaparelli.
Doline in druge značilnosti na Merkurjevem površju so poimenovane po velikih radijskih observatorijih v znak priznanja pomena radarja pri raziskovanju planetov. Na primer: Highstack Valley (radijski teleskop v ZDA).
Pozneje, v povezavi z odkritjem žlebov na Merkurju s strani avtomatske medplanetarne postaje Messenger leta 2008, je bilo dodano pravilo za poimenovanje žlebov, ki prejmejo imena velikih arhitekturnih struktur. Na primer: Panteon na ravnici toplote.
Merkur je planet, ki je najbližje Soncu. Na Merkurju praktično ni ozračja, tam je nebo temno kot noč in Sonce vedno močno sije. S površine planeta bi bilo Sonce videti 3-krat večje od Zemlje. Zato so temperaturne razlike na Merkurju zelo izrazite: od -180 o C ponoči do neznosno vročih +430 o C podnevi (pri tej temperaturi se talita svinec in kositer).
Ta planet ima zelo čuden račun časa. Na Merkurju boste morali uro nastaviti tako, da bo dan trajal približno 6 zemeljskih mesecev, leto pa le 3 (88 zemeljskih dni). Čeprav je planet Merkur znan že od pradavnine, ljudje tisoče let niso imeli pojma, kako izgleda (dokler Nasa leta 1974 ni posredovala prvih slik).
Poleg tega starodavni astronomi niso takoj razumeli, da zjutraj in zvečer vidijo isto zvezdo. Stari Rimljani so imeli Merkurja za pokrovitelja trgovine, popotnikov in tatov, pa tudi za glasnika bogov. Ni presenetljivo, da je majhen planet, ki se hitro premika po nebu za Soncem, prejel njegovo ime.
Merkur je najmanjši planet za Plutonom (ki je bil leta 2006 deklasificiran kot planet). Premer ne presega 4880 km in je precej večji od Lune. Tako skromna velikost in stalna bližina Sonca povzročata težave pri preučevanju in opazovanju tega planeta z Zemlje.
Merkur izstopa tudi po svoji orbiti. V primerjavi z drugimi planeti sončnega sistema ni okrogel, temveč bolj podolgovat eliptičen. Najmanjša razdalja do Sonca je približno 46 milijonov kilometrov, največja pa približno 50% večja (70 milijonov).
Živo srebro prejme 9-krat več sončna svetloba kot površje Zemlje. Pomanjkanje atmosfere, ki bi ščitila pred žgočimi sončnimi žarki, povzroči, da se površinske temperature dvignejo na 430 o C. To je eno najbolj vročih krajev v sončnem sistemu.
Površina planeta Merkur je poosebitev antike, ki ni podvržena času. Atmosfera je tukaj zelo tanka in vode sploh ni bilo, zato erozijskih procesov praktično ni bilo, razen posledic padcev redkih meteoritov ali trkov s kometi.
Galerija
ali ste vedeli...
Čeprav sta Zemlji najbližji orbiti Mars in Venera, je Merkur pogosto Zemlji najbližji planet, saj se drugi bolj oddaljujejo in niso tako »vezani« na Sonce.
Na Merkurju ni letnih časov kot na Zemlji. To je posledica dejstva, da je rotacijska os planeta skoraj pravokotna na orbitalno ravnino.
Posledično obstajajo območja v bližini polov, ki jih sončni žarki nikoli ne dosežejo. To nakazuje, da so v tem hladnem in temnem območju ledeniki.
Merkur se giblje hitreje kot kateri koli drug planet. Kombinacija njegovih gibanj povzroči, da sonce na Merkurju le za kratek čas vzide, nato pa zaide in ponovno vzide. Ob sončnem zahodu se to zaporedje ponovi v obratnem vrstnem redu.
7,48 × 10 7 km²
6,08272×10 10 km³
3,3022×10 23 kg
5,427 g/cm³
0,38
18 h 44 min 2 s
0,119 (obveznica)
31,7% kalija
24,9 % natrija
9,5 %, A. kisik
7,0 % argona
5,9 % helija
5,6 %, M. kisik
5,2 % dušika
3,6 % ogljikov dioksid
3,4% vode
3,2 % vodika
Živo srebro v naravni barvi (slika Mariner 10)- Soncu najbližji planet v Osončju, Sonce obkroži v 88 zemeljskih dneh. Merkur je razvrščen kot notranji planet, ker je njegova orbita bližje Soncu kot glavni asteroidni pas. Potem ko je bil Plutonu leta 2006 odvzet status planeta, je Merkur pridobil naziv najmanjšega planeta v sončnem sistemu. Merkurjeva navidezna magnituda se giblje od −2,0 do 5,5, vendar ni zlahka viden zaradi zelo majhne kotne oddaljenosti od Sonca (največ 28,3°). Na visokih zemljepisnih širinah planeta nikoli ni mogoče videti na temnem nočnem nebu: Merkur je vedno skrit v jutranji ali večerni zori. Optimalen čas za opazovanje planeta je jutranji ali večerni mrak v obdobjih njegovih elongacij (obdobja največje oddaljenosti Merkurja od Sonca na nebu, ki se pojavljajo večkrat na leto).
Primerno je opazovati Merkur na nizkih zemljepisnih širinah in v bližini ekvatorja: to je posledica dejstva, da je tam somrak najkrajši. V srednjih zemljepisnih širinah je veliko težje najti Merkur in le v obdobju najboljših elongacij, v visokih zemljepisnih širinah pa sploh nemogoče.
O planetu je še relativno malo znanega. Aparat Mariner 10, ki je proučeval Merkur leta -1975, je uspel kartirati le 40-45% površja. Januarja 2008 je mimo Merkurja preletela medplanetarna postaja MESSENGER, ki bo leta 2011 vstopila v orbito planeta.
Po svojih fizičnih značilnostih je Merkur podoben Luni in je pokrit s kraterji. Planet nima naravnih satelitov, ima pa zelo tanko atmosfero. Planet ima veliko železno jedro, ki je vir celotnega magnetnega polja, ki je 0,1 zemeljskega. Merkurjevo jedro predstavlja 70 odstotkov celotne prostornine planeta. Temperatura na površini Merkurja se giblje od 90 do 700 (–180 do +430 °C). Sončna stran se segreje veliko bolj kot polarna območja in oddaljena stran planeta.
Kljub manjšemu polmeru Merkur po masi še vedno presega takšne satelite velikanskih planetov, kot sta Ganimed in Titan.
Astronomski simbol Merkurja je stilizirana podoba krilate čelade boga Merkurja s kaducejem.
Zgodovina in ime
Najstarejše dokaze o opazovanju Merkurja najdemo v sumerskih klinopisnih besedilih iz tretjega tisočletja pr. e. Planet je dobil ime po bogu rimskega panteona Merkur, analog grščine Hermes in babilonsko Naboo. Stari Grki iz časa Hezioda so imenovali Merkur "Στίλβων" (Stilbo, Sijoči). Do 5. stoletja pr. e. Grki so verjeli, da sta Merkur, viden na večernem in jutranjem nebu, dva različna objekta. V starodavni Indiji so imenovali Merkur Buda(बुध) in Roginea. V kitajščini, japonščini, vietnamščini in korejščini se imenuje Merkur vodna zvezda(水星) (v skladu z idejami "petih elementov". V hebrejščini ime Merkurja zveni kot "Kohav Hama" (כוכב חמה) ("Sončni planet").
Gibanje planeta
Merkur se giblje okoli Sonca po precej raztegnjeni eliptični orbiti (ekscentričnost 0,205) na povprečni razdalji 57,91 milijona km (0,387 AU). V periheliju je Merkur oddaljen 45,9 milijona km od Sonca (0,3 AU), v afelu - 69,7 milijona km (0,46 AU) V periheliju je Merkur več kot enkrat in pol bližje Soncu kot v afelu. Naklon orbite glede na ravnino ekliptike je 7°. Merkur porabi 87,97 dni za en orbitalni obrat. Povprečna hitrost kroženja planeta je 48 km/s.
Dolgo časa je veljalo, da je Merkur nenehno obrnjen proti Soncu z isto stranjo, en obrat okoli svoje osi pa traja enakih 87,97 dni. Zdi se, da opazovanja podrobnosti na površini Merkurja, izvedena na meji ločljivosti, temu niso v nasprotju. To napačno prepričanje je bilo posledica dejstva, da se najugodnejši pogoji za opazovanje Merkurja ponavljajo po trojni sinodični dobi, to je 348 zemeljskih dni, kar je približno enako šestkratni rotacijski dobi Merkurja (352 dni), torej približno enako površino opazovali ob različnih planetih. Po drugi strani pa so nekateri astronomi menili, da je Merkurjev dan približno enak zemeljskemu. Resnica se je razkrila šele sredi šestdesetih let, ko so na Merkurju izvedli radar.
Izkazalo se je, da je Merkurjev stranski dan enak 58,65 zemeljskih dni, torej 2/3 Merkurjevega leta. Ta sorazmernost obdobij rotacije in revolucije Merkurja je edinstven pojav za Osončje. Verjetno je razloženo z dejstvom, da je plimsko delovanje Sonca odvzelo vrtilno količino in upočasnilo vrtenje, ki je bilo sprva hitrejše, dokler obe obdobji nista bili povezani s celim razmerjem. Posledično se Merkur v enem Merkurjevem letu uspe zavrteti okoli svoje osi za en obrat in pol. Se pravi, če je v trenutku Merkurjevega prehoda perihelija določena točka na njegovi površini obrnjena točno proti Soncu, potem bo ob naslednjem prehodu perihelija ravno nasprotna točka na površini obrnjena proti Soncu in po drugem Merkurjevem letu bo Sonce spet se vrnite v zenit nad prvo točko. Posledično traja sončni dan na Merkurju dve Merkurjevi leti ali tri Merkurjeve zvezdne dni.
Zaradi tega gibanja planeta je na njem mogoče razlikovati "vroče zemljepisne dolžine" - dva nasprotna poldnevnika, ki sta med Merkurjevim prehodom perihelija izmenično obrnjena proti Soncu in sta zaradi tega še posebej vroča tudi po merilih Merkurja.
Kombinacija planetarnih gibanj povzroči še en edinstven pojav. Hitrost vrtenja planeta okoli svoje osi je skoraj konstantna, medtem ko se hitrost orbitalnega gibanja nenehno spreminja. V območju orbite blizu perihelija približno 8 dni hitrost orbitalnega gibanja presega hitrost rotacijskega gibanja. Posledično se Sonce ustavi na nebu Merkurja in se začne premikati v nasprotni smeri - od zahoda proti vzhodu. Ta učinek se včasih imenuje Joshua učinek, poimenovan po glavnem junaku Jozuetove knjige iz Svetega pisma, ki je ustavil gibanje Sonca (Jozue, X, 12-13). Za opazovalca na dolžinah 90° stran od "vročih dolžin" Sonce vzide (ali zaide) dvakrat.
Zanimivo je tudi, da čeprav sta Mars in Venera po orbiti najbližja Zemlji, je Merkur tisti, ki je največkrat Zemlji najbližji planet kot katerikoli drug (saj se drugi bolj oddaljujejo, ker niso tako »vezani« na sonce).
Fizične lastnosti
Primerjalne velikosti Merkurja, Venere, Zemlje in Marsa
Merkur je najmanjši zemeljski planet. Njegov polmer je le 2439,7 ± 1,0 km, kar je manj od polmera Jupitrove lune Ganimeda in Saturnove lune Titana. Masa planeta je 3,3 × 10 23 kg. Povprečna gostota živega srebra je precej visoka - 5,43 g/cm³, kar je le malo manj od gostote Zemlje. Glede na to, da je Zemlja večja po velikosti, vrednost gostote Merkurja kaže na povečano vsebnost kovin v njegovih globinah. Gravitacijski pospešek na Merkurju je 3,70 m/s². Druga ubežna hitrost je 4,3 km/s.
Krater Kuiper (tik pod sredino). Fotografija iz vesoljskega plovila MESSENGER
Ena najbolj opaznih značilnosti Merkurjeve površine je Toplotna ravnina (lat. Caloris Planitia). Ta krater je dobil ime, ker se nahaja v bližini ene od "vročih dolžin". Njegov premer je približno 1300 km. Verjetno je imelo telo, katerega udarec je oblikoval krater, premer najmanj 100 km. Udarec je bil tako močan, da so seizmični valovi, ki so prešli skozi celoten planet in se osredotočili na nasprotno točko na površju, povzročili nastanek nekakšne razgibane "kaotične" pokrajine.
Atmosfera in fizična polja
Ko je vesoljsko plovilo Mariner 10 letelo mimo Merkurja, je bilo ugotovljeno, da ima planet izjemno redko atmosfero, katere tlak je bil 5 × 10 11-krat manjši od tlaka zemeljske atmosfere. V takšnih razmerah atomi pogosteje trčijo ob površino planeta kot med seboj. Sestavljen je iz atomov, ki jih sončni veter ujame ali jih sončni veter izbije s površine - helij, natrij, kisik, kalij, argon, vodik. Povprečna življenjska doba posameznega atoma v ozračju je približno 200 dni.
Živo srebro ima magnetno polje, katerega jakost je 300-krat manjša od magnetnega polja Zemlje. Merkurjevo magnetno polje ima dipolno strukturo in je zelo simetrično, njegova os pa odstopa le za 2 stopinji od osi vrtenja planeta, kar močno omejuje nabor teorij, ki pojasnjujejo njegov izvor.
Raziskovanje
Slika dela Merkurjeve površine, ki jo je posnel MESSENGER
Merkur je najmanj raziskan zemeljski planet. Za preučevanje sta bili poslani le dve napravi. Prvi je bil Mariner 10, ki je leta 1975 trikrat preletel Merkur; najbližji pristop je bil 320 km. Kot rezultat je bilo pridobljenih več tisoč slik, ki pokrivajo približno 45% površine planeta. Nadaljnje raziskave z Zemlje so pokazale možnost obstoja vodnega ledu v polarnih kraterjih.
Živo srebro v umetnosti
- V znanstvenofantastični zgodbi Borisa Ljapunova »Najbližje soncu« (1956) so sovjetski kozmonavti prvič pristali na Merkurju in Veneri, da bi ju preučevali.
- Zgodba Isaaca Asimova "Mercury's Big Sun" (serija Lucky Starr) se dogaja na Merkurju.
- Zgodbi Isaaca Asimova "Runaround" in "The Dying Night", napisani leta 1941 oziroma 1956, opisujeta Merkur z eno stranjo obrnjeno proti Soncu. Še več, v drugi zgodbi na tem dejstvu temelji rešitev detektivskega zapleta.
- V znanstvenofantastičnem romanu Frančiška Karsaka The Flight of the Earth je poleg glavnega zapleta opisana znanstvena postaja za preučevanje Sonca, ki se nahaja na severnem polu Merkurja. Znanstveniki živijo v bazi, ki se nahaja v večni senci globokih kraterjev, opazovanja pa izvajajo z velikanskih stolpov, ki jih ves čas osvetljuje svetilo.
- V znanstvenofantastični zgodbi Alana Nurseja »Across the Sunny Side« glavni junaki prečkajo stran Merkurja, ki je obrnjena proti Soncu. Zgodba je bila napisana v skladu z znanstvenimi pogledi svojega časa, ko se je domnevalo, da je Merkur z eno stranjo nenehno obrnjen proti Soncu.
- V animirani animirani seriji Sailor Moon planet pooseblja dekle bojevnica Sailor Mercury, alias Ami Mitsuno. Njen napad temelji na moči vode in ledu.
- V znanstvenofantastični zgodbi Clifforda Simaka "Bilo je nekoč na Merkurju" je glavno polje delovanja Merkur, energijska oblika življenja na njem - kroglice - presega človeštvo z milijoni let razvoja, saj je že zdavnaj prešla stopnjo civilizacije. .
Opombe
Glej tudi
Literatura
- Bronšten V. Merkur je najbližje Soncu // Aksenova M.D. Enciklopedija za otroke. T. 8. Astronomija - M.: Avanta+, 1997. - Str. 512-515. - ISBN 5-89501-008-3
- Ksanfomality L.V. Neznani Merkur // V svetu znanosti. - 2008. - № 2.
Povezave
- Spletna stran o misiji MESSENGER (angleščina)
- Fotografije Merkurja, ki jih je posnel Messenger (angleščina)
- Razdelek o misiji BepiColombo na spletni strani JAXA
- A. Levin. Iron Planet Popular Mechanics št. 7, 2008
- "Najbližje" Lenta.ru, 5. oktober 2009, fotografije Merkurja, ki jih je posnel Messenger
- "Objavljene so bile nove fotografije Merkurja" Lenta.ru, 4. november 2009, o zbliževanju Messengerja in Merkurja v noči z 29. na 30. september 2009
Tukaj na Zemlji jemljemo čas za samoumevnega in nikoli ne pomislimo, da so koraki, v katerih ga merimo, precej relativni.
Na primer, način, na katerega merimo naše dneve in leta, je pravzaprav posledica oddaljenosti našega planeta od Sonca, časa, ki je potreben za kroženje okoli njega in za vrtenje okoli lastne osi. Enako velja za druge planete našega sončnega sistema. Medtem ko Zemljani računamo dan v 24 urah od zore do mraka, se dolžina enega dneva na drugem planetu bistveno razlikuje. V nekaterih primerih je zelo kratko, v drugih pa lahko traja več kot eno leto.
Dan na Merkurju:
Merkur je našemu Soncu najbližji planet, od 46.001.200 km v periheliju (najbližja razdalja do Sonca) do 69.816.900 km v afelu (najbolj oddaljena). Merkur potrebuje 58.646 zemeljskih dni, da se zavrti okoli svoje osi, kar pomeni, da en dan na Merkurju traja približno 58 zemeljskih dni od zore do mraka.
Vendar pa traja le 87.969 zemeljskih dni, da Merkur enkrat obkroži Sonce (to je tudi njegovo orbitalno obdobje). To pomeni, da je leto na Merkurju enakovredno približno 88 zemeljskim dnevom, kar posledično pomeni, da eno leto na Merkurju traja 1,5 živosrebrovega dne. Še več, Merkurjeva severna polarna območja so nenehno v senci.
To je posledica njegovega osnega nagiba 0,034° (v primerjavi z Zemljinim 23,4°), kar pomeni, da Merkur ne doživlja ekstremnih sezonskih sprememb, kjer lahko dnevi in noči trajajo več mesecev, odvisno od letnega časa. Na Merkurjevih polih je vedno temno.
Dan na Veneri:
Venera, znana tudi kot "zemljina dvojčica", je druga največja bližnji planet do našega Sonca - v razponu od 107.477.000 km v periheliju do 108.939.000 km v afelu. Na žalost je Venera tudi najpočasnejši planet, kar je očitno, ko pogledate njene poli. Medtem ko so se planeti v sončnem sistemu zaradi hitrosti vrtenja sploščili na polih, Venera tega ni preživela.
Venera se vrti s hitrostjo le 6,5 km/h (v primerjavi z Zemljino racionalno hitrostjo 1670 km/h), kar ima za posledico stransko rotacijsko obdobje 243,025 dni. Tehnično je to minus 243,025 dni, saj je Venerino vrtenje retrogradno (tj. vrti se v nasprotni smeri njene orbitalne poti okoli Sonca).
Kljub temu se Venera še vedno zavrti okoli svoje osi v 243 zemeljskih dneh, torej med sončnim vzhodom in zahodom mine veliko dni. To se morda zdi čudno, dokler ne veste, da eno Venerino leto traja 224.071 zemeljskih dni. Da, Venera potrebuje 224 dni, da dokonča svojo orbitalno obdobje, vendar več kot 243 dni, da preide od zore do mraka.
Tako je en Venerin dan nekaj več kot Venerino leto! Dobro je, da ima Venera še druge podobnosti z Zemljo, a očitno ne gre za dnevni cikel!
Dan na Zemlji:
Ko razmišljamo o dnevu na Zemlji, se nagibamo k temu, da je le 24 ur. V resnici je zvezdana rotacijska doba Zemlje 23 ur 56 minut in 4,1 sekunde. En dan na Zemlji je torej enakovreden 0,997 zemeljskim dnevom. Nenavadno je, ampak spet, ljudje imajo raje preprostost, ko gre za upravljanje časa, zato zaokrožujemo.
Hkrati obstajajo razlike v dolžini enega dneva na planetu glede na letni čas. Zaradi nagiba Zemljine osi bo količina sončne svetlobe, ki jo prejmejo nekatere poloble, različna. Najbolj osupljivi primeri se dogajajo na polih, kjer lahko dan in noč trajata več dni in celo mesecev, odvisno od letnega časa.
Na severnem in južnem tečaju pozimi lahko ena noč traja do šest mesecev, znana kot "polarna noč". Poleti se bo na polih začel tako imenovani "polarni dan", kjer sonce ne zaide 24 ur. Pravzaprav ni tako preprosto, kot bi si želel predstavljati.
Dan na Marsu:
V mnogih pogledih lahko Mars imenujemo tudi »zemljin dvojček«. Dodajte sezonske spremembe in vodo (čeprav zamrznjeno) na polarni ledeni pokrov in dan na Marsu je precej blizu dnevu na Zemlji. Mars naredi en obrat okoli svoje osi v 24 urah. 
37 minut in 22 sekund. To pomeni, da je en dan na Marsu enakovreden 1,025957 zemeljskim dnevom.
Sezonski cikli na Marsu so podobni našim na Zemlji, bolj kot na katerem koli drugem planetu, zaradi njegovega osnega nagiba 25,19°. Posledica tega je, da Marsovi dnevi doživljajo podobne spremembe s Soncem, ki zgodaj vzide in zaide pozno poleti in obratno pozimi.
Sezonske spremembe pa na Marsu trajajo dvakrat dlje, ker je Rdeči planet na večji razdalji od Sonca. Posledica tega je, da Marsovo leto traja dvakrat dlje kot zemeljsko leto – 686,971 zemeljskih dni ali 668,5991 Marsovih dni ali solov.
Dan na Jupitru:
Glede na dejstvo, da je največji planet v sončnem sistemu, bi pričakovali, da bo dan na Jupitru dolg. A kot kaže, dan na Jupitru uradno traja le 9 ur, 55 minut in 30 sekund, kar je manj kot tretjina dolžine zemeljskega dne. To je posledica dejstva, da ima plinski velikan zelo večja hitrost vrtenje približno 45300 km/h. Ta visoka hitrost vrtenja je tudi eden od razlogov, zakaj ima planet tako močne nevihte.
Upoštevajte uporabo besede formalno. Ker Jupiter ni trdna, njegov zgornja atmosfera premika s hitrostjo, ki je drugačna od hitrosti na njegovem ekvatorju. V bistvu je rotacija Jupitrove polarne atmosfere 5 minut hitrejša od ekvatorialne atmosfere. Zaradi tega astronomi uporabljajo tri referenčne okvire.
Sistem I se uporablja v zemljepisnih širinah od 10°N do 10°S, kjer je njegova rotacijska doba 9 ur 50 minut in 30 sekund. Sistem II se uporablja na vseh zemljepisnih širinah severno in južno od njih, kjer je rotacijska doba 9 ur 55 minut in 40,6 sekunde. Sistem III ustreza rotaciji magnetosfere planeta in to obdobje uporabljata IAU in IAG za določitev uradne rotacije Jupitra (tj. 9 ur 44 minut in 30 sekund)
Torej, če bi teoretično lahko stali na oblakih plinastega velikana, bi videli sonce vzhajati manj kot enkrat na 10 ur na kateri koli zemljepisni širini Jupitra. In v enem letu na Jupitru Sonce vzide približno 10.476-krat.
Dan na Saturnu:
Položaj Saturna je zelo podoben Jupitru. Kljub veliki velikosti ima planet ocenjeno hitrost vrtenja 35.500 km/h. Ena stranska rotacija Saturna traja približno 10 ur 33 minut, kar pomeni, da je en dan na Saturnu manj kot polovica zemeljskega dneva.
Saturnovo orbitalno obdobje je enako 10.759,22 zemeljskih dni (ali 29,45 zemeljskih let), pri čemer leto traja približno 24.491 Saturnovih dni. Vendar se Saturnovo ozračje, tako kot Jupiter, vrti z različnimi hitrostmi, odvisno od zemljepisne širine, zaradi česar morajo astronomi uporabiti tri različne referenčne okvire.
Sistem I pokriva ekvatorialna območja južnega ekvatorialnega pola in severnega ekvatorialnega pasu ter ima obdobje 10 ur 14 minut. Sistem II pokriva vse druge zemljepisne širine Saturna, razen severnega in južnega pola, z rotacijsko dobo 10 ur 38 minut in 25,4 sekunde. Sistem III uporablja radijske emisije za merjenje Saturnove notranje hitrosti vrtenja, kar je povzročilo obdobje vrtenja 10 ur 39 minut 22,4 sekunde.
Z uporabo teh različnih sistemov so znanstveniki v preteklih letih pridobili različne podatke s Saturna. Na primer, podatki, pridobljeni v osemdesetih letih prejšnjega stoletja z misijami Voyager 1 in 2, so pokazali, da je dan na Saturnu 10 ur, 45 minut in 45 sekund (±36 sekund).
Leta 2007 so to popravili raziskovalci na oddelku za Zemljo, planetarne in vesoljske znanosti UCLA, kar je povzročilo trenutno oceno 10 ur in 33 minut. Podobno kot pri Jupitru je težava pri natančnih meritvah posledica dejstva, da se različni deli vrtijo z različnimi hitrostmi.
Dan na Uranu:
Ko smo se približevali Uranu, je postalo vprašanje, kako dolgo traja dan, bolj zapleteno. Po eni strani ima planet stransko rotacijsko obdobje 17 ur 14 minut in 24 sekund, kar je enako 0,71833 zemeljskih dni. Tako lahko rečemo, da dan na Uranu traja skoraj tako dolgo kot dan na Zemlji. To bi bilo res, če ne bi bilo ekstremnega nagiba osi tega plinsko-ledenega velikana.
Z osnim nagibom 97,77° Uran v bistvu kroži okoli Sonca na svoji strani. To pomeni, da je njegov sever ali jug obrnjen neposredno proti Soncu drugačni časi orbitalno obdobje. Ko je na enem polu poletje, bo sonce tam neprekinjeno sijalo 42 let. Ko je isti pol obrnjen stran od Sonca (se pravi, da je na Uranu zima), bo tam 42 let tema.
Zato lahko rečemo, da en dan na Uranu, od sončnega vzhoda do sončnega zahoda, traja kar 84 let! Z drugimi besedami, en dan na Uranu traja tako dolgo kot eno leto.
Tako kot drugi plinasti/ledeni velikani se tudi Uran na določenih zemljepisnih širinah vrti hitreje. Torej, medtem ko je rotacija planeta na ekvatorju, približno 60° južne zemljepisne širine, 17 ur in 14,5 minut, se vidne značilnosti atmosfere premikajo veliko hitreje in dokončajo popolno rotacijo v samo 14 urah.
Dan na Neptunu:
Končno imamo Neptun. Tudi tukaj je merjenje enega dneva nekoliko bolj zapleteno. Na primer, Neptunova stranska rotacijska doba je približno 16 ur, 6 minut in 36 sekund (enakovredno 0,6713 zemeljskih dni). Toda zaradi izvora plina/ledu se pola planeta zamenjata hitreje kot ekvator.
Če upoštevamo, da se magnetno polje planeta vrti s hitrostjo 16,1 ure, se ekvatorialno območje vrti približno 18 ur. Medtem se polarna območja zavrtijo v 12 urah. Ta diferencialna rotacija je svetlejša od katerega koli drugega planeta v Osončju, kar ima za posledico močan zemljepisni strižni veter.
Poleg tega osni nagib planeta 28,32° vodi do sezonskih nihanj, podobnih tistim na Zemlji in Marsu. Neptunova dolga orbitalna doba pomeni, da sezona traja 40 zemeljskih let. A ker je njegov osni nagib primerljiv z Zemljinim, sprememba dolžine dneva v njegovem dolgem letu ni tako ekstremna.
Kot lahko vidite iz tega povzetek Glede na različne planete v našem osončju je dolžina dneva v celoti odvisna od našega referenčnega okvira. Poleg tega se sezonski cikel razlikuje glede na zadevni planet in to, kje na planetu se izvajajo meritve.
Tukaj na Zemlji si ljudje vzamemo čas za samoumevnega. A v resnici je v središču vsega izjemno zapleten sistem. Na primer, način, kako ljudje izračunavajo dneve in leta, sledi razdalji med planetom in Soncem, času, ki ga potrebuje Zemlja, da opravi revolucijo okoli plinaste zvezde, in času, ki je potreben, da se premakne za 360 stopinj okoli svojega planeta. . Enaka metoda velja za ostale planete v sončnem sistemu. Zemljani smo navajeni misliti, da ima dan 24 ur, na drugih planetih pa je dolžina dneva precej drugačna. V nekaterih primerih so krajši, v drugih daljši, včasih znatno. Sončni sistem je poln presenečenj in čas je, da ga raziščete.
Merkur
Merkur je planet, ki je najbližje Soncu. Ta razdalja je lahko od 46 do 70 milijonov kilometrov. Glede na dejstvo, da Merkur potrebuje približno 58 zemeljskih dni, da se obrne za 360 stopinj, je vredno razumeti, da boste na tem planetu sončni vzhod lahko videli le enkrat na 58 dni. Da pa Merkur opiše krog okoli glavnega svetila sistema, potrebuje le 88 zemeljskih dni. To pomeni, da leto na tem planetu traja približno dan in pol.
Venera
Venera, znana tudi kot Zemljina dvojčica, je drugi planet od Sonca. Razdalja od njega do Sonca je od 107 do 108 milijonov kilometrov. Na žalost je Venera tudi najpočasneje vrteči se planet, kar lahko vidimo, če pogledamo njene poli. Medtem ko so popolnoma vsi planeti v sončnem sistemu zaradi hitrosti vrtenja doživeli sploščitev na polih, Venera ne kaže nobenih znakov tega. Posledično potrebuje Venera približno 243 zemeljskih dni, da enkrat obkroži glavno svetilo sistema. To se morda zdi nenavadno, vendar planet potrebuje 224 dni, da se popolnoma obrne okoli svoje osi, kar pomeni le eno: dan na tem planetu traja dlje kot eno leto!
Zemlja
Ko govorimo o dnevu na Zemlji, ljudje običajno mislijo, da je to 24 ur, medtem ko je v resnici rotacijska doba le 23 ur in 56 minut. Tako je en dan na Zemlji enak približno 0,9 zemeljskega dneva. Videti je čudno, vendar imajo ljudje vedno raje preprostost in udobje kot natančnost. Vendar ni tako preprosto in dolžina dneva je lahko različna – včasih celo dejansko 24 ur.
Mars
V mnogih pogledih lahko Mars imenujemo tudi Zemljin dvojček. Poleg snežnih drogov, spreminjanja letnih časov in celo vode (čeprav v zamrznjenem stanju) je dan na planetu zelo blizu dnevu na Zemlji. Mars potrebuje 24 ur, 37 minut in 22 sekund, da se zavrti okoli svoje osi. Tako so dnevi tukaj nekoliko daljši kot na Zemlji. Kot smo že omenili, so tukaj tudi sezonski cikli zelo podobni tistim na Zemlji, zato bodo možnosti dolžine dneva podobne.
Jupiter
Glede na to, da je Jupiter največji planet v sončnem sistemu, bi pričakovali, da ima neverjetno dolge dneve. Toda v resnici je vse popolnoma drugače: dan na Jupitru traja le 9 ur, 55 minut in 30 sekund, torej je en dan na tem planetu približno tretjina zemeljskega dne. To je posledica dejstva, da ima ta plinski velikan zelo visoko hitrost vrtenja okoli svoje osi. Prav zaradi tega planet doživlja tudi zelo močne orkane.
Saturn
Situacija na Saturnu je zelo podobna tisti na Jupitru. Kljub velika velikost, ima planet nizko vrtilno hitrost, zato ena rotacijska doba 360 stopinj traja Saturn le 10 ur in 33 minut. To pomeni, da je en dan na Saturnu krajši od polovice dneva na Zemlji. In spet, visoka hitrost vrtenja vodi do neverjetnih orkanov in celo do nenehne vrtinčne nevihte na južnem polu.
Uran
Ko gre za Uran, postane vprašanje izračuna dolžine dneva težavno. Po eni strani je čas vrtenja planeta okoli svoje osi 17 ur, 14 minut in 24 sekund, kar je nekoliko manj od standardnega zemeljskega dneva. In ta izjava bi bila resnična, če ne bi bil močan aksialni nagib Urana. Kot tega naklona je več kot 90 stopinj. To pomeni, da se planet premika mimo glavne zvezde sistema, pravzaprav na njeni strani. Še več, v tej situaciji je en pol obrnjen proti Soncu zelo dolgo - kar 42 let. Posledično lahko rečemo, da dan na Uranu traja 84 let!
Neptun
Zadnji na seznamu je Neptun in tu se pojavi tudi problem merjenja dolžine dneva. Planet opravi polni obrat okoli svoje osi v 16 urah, 6 minutah in 36 sekundah. Vendar pa je tukaj ulov - glede na dejstvo, da je planet plinsko-ledeni velikan, se njegovi poli vrtijo hitreje kot ekvator. Čas vrtenja magnetnega polja planeta je bil naveden zgoraj - njegov ekvator se zavrti v 18 urah, medtem ko poli zaključijo svojo krožno rotacijo v 12 urah.