Доклад на тему «Планета Меркурий»

Введение

Меркурий можно увидеть невооружённым глазом, но сделать это непросто. Он никогда не отходит от Солнца дальше чем примерно на 28 градусов и поэтому появляется лишь ненадолго, низко над горизонтом, в вечерних сумерках после заката или утром перед восходом. Существует даже легенда, будто Николай Коперник так ни разу в жизни и не увидел эту планету, хотя именно он объяснил, почему она движется по небу так странно. Правда это или нет, неизвестно, но легенда хорошо показывает, насколько неуловим Меркурий для наблюдателя.

Ближайшая к Солнцу планета долго оставалась одной из самых плохо изученных в Солнечной системе. К ней трудно запустить космический аппарат, потому что, приближаясь к Солнцу, аппарат разгоняется, и его нужно долго тормозить с помощью манёвров у других планет. Только в XXI веке учёные получили подробную карту всей поверхности Меркурия, а сейчас к нему летит новая европейско-японская миссия. В докладе рассказывается, как устроена эта маленькая планета, чем она отличается от Земли и что удалось узнать о ней с помощью космических аппаратов.

1. Место Меркурия в Солнечной системе

Меркурий — самая маленькая из восьми планет и самая близкая к Солнцу. Его поперечник составляет 4879 километров, это меньше, чем у спутника Юпитера Ганимеда и спутника Сатурна Титана. Среднее расстояние от Меркурия до Солнца около 58 миллионов километров, примерно в два с половиной раза меньше, чем от Земли. Орбита у него заметно вытянутая, поэтому в ближайшей к Солнцу точке планета оказывается на 46 миллионов километров от светила, а в самой дальней — почти на 70 миллионов.

Своё название планета получила в честь римского бога торговли Меркурия, вестника богов, у которого на сандалиях были крылышки. Древние наблюдатели заметили, что эта звезда движется по небу быстрее всех остальных, и имя оказалось очень удачным. Вокруг Солнца Меркурий обегает всего за 88 земных суток, то есть за одну нашу четверть года успевает прожить целый свой год. Как быстро вращаются вокруг Солнца планеты земной группы, показано на рисунке 1.

Из рисунка видно, что чем ближе планета к Солнцу, тем короче её год. Это не случайность, а закон, который в начале XVII века открыл Иоганн Кеплер: квадраты периодов обращения планет относятся как кубы их средних расстояний от Солнца. Меркурий, самая близкая планета, движется по орбите со средней скоростью около 47 километров в секунду, а Земля — примерно 30 километров в секунду.

2. Сутки длиннее года

С вращением Меркурия связана одна из самых долгих ошибок в истории астрономии. В 1889 году итальянец Джованни Скиапарелли, много лет зарисовывавший неясные пятна на диске планеты, пришёл к выводу, что Меркурий, как Луна, всегда обращён к Солнцу одной стороной и поворачивается вокруг оси за те же 88 суток. С ним соглашались почти восемьдесят лет. Только в 1965 году радиоастрономы, отправив к планете радиосигнал и изучив отражённое эхо, выяснили, что оборот вокруг оси занимает 58,6 земных суток. За два своих года Меркурий успевает повернуться ровно три раза, и такое соотношение называют резонансом 3 : 2.

Из-за этого сочетания солнечные сутки на Меркурии, то есть время от одного восхода Солнца до другого, длятся около 176 земных суток. Получается, что на Меркурии сутки в два раза длиннее года. Если бы на этой планете жил человек, он отпраздновал бы два дня рождения, пока Солнце один раз взойдёт и зайдёт. А в некоторых местах планеты можно было бы увидеть, как Солнце, поднявшись над горизонтом, ненадолго останавливается, движется назад и потом снова продолжает свой путь.

3. Жара и холод

Атмосферы, которая удерживала бы тепло, у Меркурия практически нет. Есть лишь очень разреженная оболочка из атомов, выбитых с поверхности солнечным ветром, её называют экзосферой. Поэтому днём на Меркурии поверхность раскаляется примерно до 430 °C, при такой температуре расплавились бы олово и свинец, а ночью остывает до минус 180 °C. Перепад между днём и ночью здесь больше, чем на любой другой планете Солнечной системы.

Самое неожиданное открытие связано как раз с холодом. На полюсах Меркурия есть кратеры, на дно которых солнечный свет не попадает никогда. Ещё в 1990-х годах радиолокация с Земли обнаружила там яркие отражения, а космический аппарат MESSENGER подтвердил, что в этих вечно тёмных кратерах лежит водяной лёд. Получается, что на самой близкой к Солнцу планете есть лёд, и это одна из самых ярких загадок, которые подарил нам Меркурий.

Чем Меркурий отличается от нашей планеты, удобно увидеть в таблице 1.

Таблица 1 — Сравнение Меркурия и Земли

4. Поверхность и недра

На фотографиях Меркурий очень похож на Луну: серая поверхность сплошь покрыта кратерами от ударов метеоритов. Самый крупный из них, равнина Калорис, имеет в поперечнике около 1550 километров. Удар, который его создал, был так силён, что на противоположной стороне планеты поверхность смялась в беспорядочные холмы. Кратерам Меркурия дают имена писателей, художников и композиторов, поэтому на карте планеты есть кратеры Пушкин, Толстой, Достоевский, Чайковский и Рублёв.

Внутри Меркурий совсем не похож на Луну. У него огромное железное ядро, которое занимает около 85 % радиуса планеты, поэтому по плотности Меркурий почти не уступает Земле. С этим ядром, вероятно, связано и слабое магнитное поле, открытое ещё первым аппаратом, побывавшим у планеты. Остывая, ядро понемногу сжимается, и вместе с ним сжимается вся планета. Следы этого процесса видны на поверхности в виде длинных уступов высотой в несколько километров, похожих на морщины на кожуре высохшего яблока.

5. Космические аппараты у Меркурия

Первым к Меркурию в 1974–1975 годах подлетел американский аппарат «Маринер-10». Он трижды пролетел мимо планеты и сфотографировал меньше половины её поверхности. Следующего визита пришлось ждать больше тридцати лет: аппарат MESSENGER в 2011 году впервые вышел на орбиту вокруг Меркурия, четыре года снимал его со всех сторон, а в апреле 2015 года, израсходовав топливо, упал на поверхность планеты.

За эти четыре года MESSENGER передал на Землю более 250 тысяч снимков и составил первую полную карту Меркурия. Именно он подтвердил лёд в полярных кратерах, измерил, насколько смещено магнитное поле планеты к северу, и обнаружил странные светлые впадины, которых нет больше нигде в Солнечной системе. Учёные считают, что они образуются, когда из горных пород испаряются летучие вещества, и это значит, что Меркурий меняется и сегодня.

В 2018 году к Меркурию отправилась совместная миссия Европейского и Японского космических агентств BepiColombo, названная в честь итальянского учёного Джузеппе Коломбо, который рассчитал траекторию «Маринера-10». Путь к планете занимает много лет: аппарату нужно несколько раз пролететь мимо Земли, Венеры и самого Меркурия, чтобы затормозить. Когда он выйдет на орбиту, два его модуля будут изучать недра планеты, её магнитное поле и ту самую тонкую экзосферу.

6. Как увидеть Меркурий

Несмотря на легенду о Копернике, Меркурий вполне можно найти на небе самому, если выбрать подходящие дни. Это периоды наибольших элонгаций, то есть дни, когда на небе между планетой и Солнцем самый большой угол. Тогда примерно через полчаса после заката, на светлом ещё небе низко над западным горизонтом, или перед рассветом на востоке появляется яркая желтоватая звёздочка, которая почти не мерцает. Нужно лишь, чтобы горизонт был открытым, без домов и деревьев, а сроки элонгаций легко найти в астрономическом календаре на текущий год.

Изредка Меркурий проходит прямо по диску Солнца, и в телескоп с надёжным солнечным фильтром его можно увидеть как маленькую чёрную точку, медленно ползущую по светилу. Последние такие прохождения были 9 мая 2016 года и 11 ноября 2019 года, а следующее случится только 13 ноября 2032 года. Смотреть на Солнце без специального фильтра нельзя ни в коем случае, даже в бинокль: это может мгновенно повредить глаза.