Меркурій (планета)

Мерку́рій — планета Сонячної системи, найближча до Сонця та найменша (діаметр 4 880 км) у системі. Назва походить від імені римського бога Меркурія.

Меркурій належить до планет земної групи. Має залізне ядро, радіус якого дорівнює приблизно 80 % радіуса самої планети. Зовнішній шар ядра Меркурія є розплавленим. Ядро вкриває силікатна мантія, а її — силікатна кора. Магнітне поле планети є слабким, проте здатним взаємодіяти з сонячним вітром. Планета сформувалася приблизно 4,5 млрд років тому з пилу та газу, що залишилися після формування Сонця. Поверхня планети подібна до поверхні Місяця, всіяна метеоритними кратерами і має візуально схожий темно-сірий колір. Також на планеті є рівнини, схожі на місячні моря. Меркурій не має супутників, гравітаційне тяжіння Сонця призвело б до їхнього сходження з орбіти планети.

Атмосфера Меркурія тонка та розріджена, складається з водню, гелію, кисню та інших елементів. Температура на поверхні коливається від –180 °C вночі до 420 °C вденьВченим вперше вдалося точно виміряти температуру на Меркурії. 11.12.2024. Навколо своєї осі Меркурій обертається за 58,6 земної доби. Один меркуріанський рік триває 87,97 земної доби, а сонячна доба (від полудня до полудня) — 175,97 земної доби. Орбіта Меркурія має еліптичну форму та є найбільш витягнутою серед орбіт усіх планет Сонячної системи, а незначний зсув її перигелію став важливим поштовхом для загальної теорії відносності.

Перші згадки про Меркурій з'явилися близько XIV століття до н. е. Перші телескопічні спостереження почалися у 1609 році, попри те, що через близькість до Сонця Меркурій складно спостерігати. З початку космічної ери Меркурій досліджували зонди «Марінер-10», MESSENGER та BepiColombo.

Назва Планету було названо на честь блискавично швидкого римського бога торгівлі Меркурія, який був ототожнений з грецьким Гермесом, адже Меркурій рухається небом швидше за будь-яку іншу планету Сонячної системи. У стародавні часи Меркурій позначали різними іменами, залежно від того, коли відбувалося спостереження — вранці чи ввечері. Приблизно у 350 році до н. е. у Стародавній Греції зрозуміли, що ці дві зорі були єдиним об'єктом. Там планета мала назви Στίλβων («Стілбон»), що означає «мерехтливий» і Ἑρμής («Гермес») на честь Гермеса, через свій швидкий рух. Назви в інших мовах часто мали інший сенс:

В івриті планета Меркурій має назву כּוֹכַב חַמָּה («кохав хамма»), тобто «зоря Сонця», часом може називатися просто כּוֹכָב («кохав») — «зоря». За схожим принципом планета була названа в ассиро-вавилонців, які називали її просто «каккабу». У Стародавньому Єгипті Меркурій асоціювали із Сетом, а пізніше із Тотом. Значення його назви досі є невідомим. Ця назва може бути пов'язана з давньоєгипетським богом Тотом. Арабською мовою Меркурій називають عُطَارِد («ютаред»), ця назва також використовується в турецькій і деяких інших тюркських мовах. У Стародавньому Китаї Меркурій називався «Шхен шинг», що буквально означає «годинна зоря». Планету асоціювали із чорним кольором, а в концепції п'яти елементів — з елементом води.

Символ Меркурія ☿ є стилізованою версією кадуцея Гермеса.

Дослідження

Меркурій у стародавній астрономії

Перші згадки планети Меркурій з'явилися на клинописних табличках MUL.APIN — збірника астрономічних об'єктів та особливостей їх спостереження. Найімовірніше, ці записи були зроблені ассирійським астрономом приблизно у XIV столітті до н. е. Назва Меркурія, яка використовувалась для його позначення, перекладається як «планета, що стрибає»

Меркурій також спостерігали астрономи мая, найбільший розвиток астрономії в яких припадав на період із 1300 по 800 років до н. е. Вони були найбільше зацікавлені у подіях, під час яких Сонце опинялося у певних місцях на небі. Їх також цікавила планета Венера, адже вони вірили, що вона настільки важлива, як Сонце. Проте астрономи Мая відслідковували й рух Меркурія. Усі ці спостереження були знайдені у Дрезденському кодексі ― збірці з 39 листків завдовжки 3,5 м.

Греко-римський математик, астроном та філософ Клавдій Птолемей близько 150 р. н. е вивчав питання проходження Меркурія по диску Сонця, але до винайдення телескопа спостерігати їх було неможливо. У роботі «Планетарні гіпотези» він висловив припущення, що відсутність транзитів Меркурія може бути спричинена малим розміром планети або рідкістю транзитів. Розрахунки параметрів, пов'язаних з Меркурієм, Птолемей виклав у трактаті «Альмагест».

У XI столітті андалузький астроном Абу Ісак Ібрагім (також відомий як Арзахель) визначив деферент геоцентричної орбіти Меркурія, як еліптичний. У тому ж столітті Авіценна спостерігав «дві планети, як чорні точки на Сонці», тобто транзит Меркурія та Венери (у XII столітті це зробив Ібн Байя).

Наземні телескопічні дослідження

Телескоп вперше застосував для спостереження Меркурія англійський науковець Томас Герріот у серпні 1609 року. Пізніше того ж року планету спостерігав італійський астроном Галілео Галілей.

Меркурій є складним об'єктом для спостереження та дослідження, адже він завжди перебуває в межах 28° від Сонця якщо спостерігати з Землі. Це означає, що проводити спостереження можливо лише вдень та під час сутінок. Вдень проблемою є низький контраст між небом та Меркурієм, тому його складно знайти, проте перевагою денного спостереження є короткий шлях світла через атмосферу. У сутінках спостерігати важко через довгий шлях світла через атмосферу Землі. У цей час рефракція світла в атмосфері найбільша, а турбулентність є найсильнішою. Попри це, перевагою спостереження у сутінках є високий контраст між Меркурієм та небом.

Стандартна зоряна величина Меркурія становить −0,4, а видима зоряна величина варіюється від −2,48 (яскравіше, ніж Сіріус) до 7,25 (його не можна побачити неозброєним оком).

Проходження Меркурія по диску Сонця («транзити» Меркурія) є досить рідкісними. Орбіта Меркурія перетинає площину орбіти Землі двічі на рік: на початку травня та на початку листопада. Транзит Меркурія настає, якщо в цей час Меркурій перебуває між Сонцем та Землею. У період із 1600 по 2300 рік має бути загалом 94 транзити. Серед цих транзитів 31 має статися в травні та 63 — у листопаді. У Середні віки траплялися випадки, коли люди стверджували, що вони спостерігали транзит Меркурія чи Венери, проте, найімовірніше, це були спостереження сонячних плям, а не транзитів.

При спостереженні із Землі через різну швидкість руху Землі та Меркурія періодично виникає ілюзія, ніби планета рухається назад. Це явище називається ретроградний Меркурій. Протягом року це трапляється кілька разів і триває близько трьох тижнів.

Дослідження космічної ери З початку космічної ери до Меркурія було запущено три космічні апарати. Сполучені Штати Америки відправили два апарати для дослідження Меркурія — «Марінер-10» та MESSENGER. Іншою місією з дослідження Меркурія є BepiColombo — результат кооперації Японії та Європейського космічного агентства.

«Марінер-10»

Це був перший апарат, метою якого було дослідження Меркурія. Основною метою було вивчення атмосфери (або підтвердження, що її немає), поверхні та фізичних характеристик Меркурія. Щоб наблизитися до Меркурія, було застосовано гравітаційний маневр біля Венери. Це рішення дало змогу уникнути додаткових витрат пального.

У 1974—1975 роках зонд наблизився до Меркурія й тричі пролетів поблизу планети. За цей час «Марінер-10» сфотографував 40—45 % поверхні Меркурія. Тоді були виявлені спільні та відмінні риси з Місяцем, відкрито магнітне поле, досліджено температурний режим, визначено склад атмосфери.

MESSENGER

Це апарат NASA, що перебував на орбіті Меркурія в 2011—2015 роках. Зонд виявив значну концентрацію магнію та кальцію над нічною півкулею, зсув магнітного поля на північ від центру планети, воду в екзосфері, доказ вулканічної активності та водяний лід у місцях, на які не потрапляє сонячне світло. Також MESSENGER створив монохромну та кольорову мапи усієї поверхні планети, деякі фотографії мали роздільну здатність до 18 метрів.

BepiColombo

Метою спільної експедиції Європейського космічного агентства та Агентства аерокосмічних досліджень Японії є дослідження складу Меркурія, його фізичних властивостей, атмосфери, магнітосфери та історії планети.

Запуск BepiColombo відбувся 20 жовтня 2018 року. Апарат виконав кілька запланованих гравітаційних маневрів (поблизу Землі, Венери та Меркурія). Вихід на орбіту навколо Меркурія заплановано на 5 грудня 2025 року. Два апарати мають працювати на орбіті планети близько року.

Фізичні характеристики Меркурій є найменшою планетою у Сонячній системі. Його середній радіус — 2439,7 кілометра, що становить 0,383 середнього радіуса Землі. Маса Меркурія становить лише 0,0553 маси Землі або приблизно 4,5 маси Місяця. Густина Меркурія дорівнює 5429 кг/м3 і є близькою до густини Землі, тому його відносять до планет земної групи.

Прискорення вільного падіння на поверхні планети становить 3,70 м/с2 — майже як на Марсі (3,71 м/с2).

Хімічний склад Меркурій складається приблизно на 70 % із металів і на 30 % із силікатів. Дані місії MESSENGER вказують на те, що за складом поверхні Меркурій відрізняється від інших планет земної групи (Венери, Землі, Марса): поверхня збагачена сіркою, вуглецем і магнієм, але бідніша на залізо, алюміній та кальцій. Це означає, що Меркурій формувався в умовах, відмінних від умов формування інших планет. У складі поверхні Меркурія переважає магній. Хімічна неоднорідність поверхні планети та відсоток графіту вказують на те, що у своїй ранній історії Меркурій мав фазу океанів магми. Низька відбивна здатність планети є наслідком наявності вуглецю (у формі графіту).

Під час місії MESSENGER було застосовано рентгенівський спектрометр для створення хімічної карти Меркурія, а також відкрито регіони хімічного розмаїття.

Для кращого розуміння процесу формування Меркурія можуть бути використані дані про розповсюдженість хрому. Через те, що хром може існувати у багатьох ступенях окиснення, його поширеність може надати інформацію про умови, при яких хром опинився у камінні. Попри це, потрібних даних про хром на Меркурії зараз замало.

Внутрішня будова

У внутрішній будові Меркурія переважає його внутрішнє велике тверде залізне ядро. Його вкриває зовнішнє ядро, що складається з рідкого заліза, сірки і силікатів. Радіус усього ядра планети становить приблизно 80 % її радіуса, його оцінюють у 2020 ± 30 кілометрів. Меркурій є єдиною планетою внутрішньої Сонячної системи, радіус ядра якої настільки великий відносно розміру самої планети. Радіус внутрішнього твердого ядра становить приблизно 1000 кілометрів, тобто приблизно стільки ж, скільки товщина зовнішнього розплавленого ядра. Силікатна мантія завтовшки приблизно 390 кілометрів із низьким вмістом заліза лежить під силікатною корою завтовшки 10 кілометрів.

Досліджувати внутрішню будову планети, навіть не приземлившись на неї, можливо шляхом вивчення руху космічних апаратів навколо неї. Дані про обертання та гравітаційний потенціал отримав зонд MESSENGER, адже сила тяжіння залежить від розподілу густини всередині планети, а прискорення зонда при русі навколо планети — від її внутрішньої будови.

Густина Меркурія є високою, адже більшу частину планети складає залізне ядро. Можливо, це є результатом зіткнення гіпотетичного прото-Меркурія із космічним тілом масою близько 1/6 тогочасної маси планети. Це б спричинило втрату більшої частини силікатної мантії та залишило б планету з високим вмістом заліза, пояснивши аномально високу густину Меркурія.

Ядро Меркурія охололо значно швидше, ніж ядро Землі. Через це Меркурій може допомогти передбачити зміни магнітного поля Землі коли її ядро охолоне.

Орбіта та обертання