Сколько месяцев длятся астрономические сутки на меркурии. И дольше года длится день

Меркурий в натуральном цвете (снимок Mariner 10)

Мерку́рий - самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы , обращается вокруг Солнца за 88 земных суток. Меркурий относится к внутренним планетам, так как его орбита проходит ближе к Солнцу, чем основной пояс астероидов. После лишения Плутона в 2006 году статуса планеты Меркурию перешло звание самой маленькой планеты Солнечной системы. Видимая звёздная величина Меркурия колеблется от −2,0 до 5,5, но его нелегко заметить по причине очень маленького углового расстояния от Солнца (максимум 28,3°). В высоких широтах планету никогда нельзя увидеть на тёмном ночном небе: Меркурий всегда скрывается в утренней или вечерней заре. Оптимальным временем для наблюдений планеты являются утренние или вечерние сумерки в периоды его элонгаций (периодов максимального удаления Меркурия от Солнца на небе, наступающих несколько раз в год).

Наблюдать Меркурий удобно в низких широтах и вблизи экватора: это связано с тем, что продолжительность сумерек там наименьшая. В средних широтах найти Меркурий гораздо труднее и только в период наилучших элонгаций, а в высоких широтах невозможно вообще.

О планете пока известно сравнительно немного. Аппарат Маринер-10 , изучавший Меркурий в -1975 годах , успел картографировать лишь 40-45 % поверхности. В январе 2008 года мимо Меркурия пролетела межпланетная станция MESSENGER , которая выйдет на орбиту вокруг планеты в 2011 году.

По своим физическим характеристикам Меркурий напоминает Луну , сильно кратерирован . У планеты нет естественных спутников, но есть очень разреженная атмосфера. Планета обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля по своей совокупности составляющим 0,1 от земного. Ядро Меркурия составляет 70 процентов от всего объёма планеты. Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 (от −180 до +430 °C). Солнечная сторона нагревается гораздо больше, чем полярные области и обратная сторона планеты.

Несмотря на меньший радиус, Меркурий всё же превосходит по массе такие спутники планет-гигантов , как Ганимед и Титан .

Астрономический символ Меркурия представляет собой стилизованное изображение крылатого шлема бога Меркурия с его кадуцеем .

История и название

Самые древние свидетельства наблюдения Меркурия можно найти ещё в шумерских клинописных текстах, датируемых третьим тысячелетием до н. э. Планета названа в честь бога римского пантеона Меркурия , аналога греческого Гермеса и Вавилонского Набу . Древние греки времён Гесиода называли Меркурий «Στίλβων» (Стилбон, Блестящий). До V века до н. э. греки полагали, что Меркурий, видимый на вечернем и утреннем небе - два различных объекта. В Древней Индии Меркурий именовали Будда (बुध) и Рогинея . В китайском , японском , вьетнамском и корейском языках Меркурий называется Водяная звезда (水星) (в соответствии с представлениями о «Пяти элементах». На иврите название Меркурия звучит как «Коха́в Хама́» (כוכב חמה) («Солнечная планета»).

Движение планеты

Меркурий движется вокруг Солнца по довольно сильно вытянутой эллиптической орбите (эксцентриситет 0,205) на среднем расстоянии 57,91 млн км (0,387 а. е.). В перигелии Меркурий находится в 45,9 млн км от Солнца (0,3 а.е), в афелии - в 69,7 млн км (0,46 а.е) В перигелии Меркурий более чем в полтора раза ближе к Солнцу чем в афелии. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 7°. На один оборот по орбите Меркурий затрачивает 87,97 суток. Средняя скорость движения планеты по орбите 48 км/с.

В течение долгого времени считалось, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной и той же стороной, и один оборот вокруг оси занимает у него те же 87,97 суток. Наблюдения деталей на поверхности Меркурия, выполненные на пределе разрешающей способности, казалось, не противоречили этому. Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через тройной синодический период , то есть 348 земных суток , что примерно равно шестикратному периоду вращения Меркурия (352 суток), поэтому в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности планеты. С другой стороны, некоторые астрономы полагали, что меркурианские сутки примерно равны земным. Истина раскрылась только в середине 1960-х годов , когда была проведена радиолокация Меркурия.

Оказалось, что меркурианские звёздные сутки равны 58,65 земных суток, то есть 2/3 меркурианского года. Такая соизмеримость периодов вращения и обращения Меркурия является уникальным для Солнечной системы явлением. Оно предположительно объясняется тем, что приливное воздействие Солнца отбирало момент количества движения и тормозило вращение, которое было первоначально более быстрым, до тех пор, пока оба периода не оказались связаны целочисленным отношением. В результате за один меркурианский год Меркурий успевает повернуться вокруг своей оси на полтора оборота. То есть, если в момент прохождения Меркурием перигелия определённая точка его поверхности обращена точно к Солнцу, то при следующем прохождении перигелия к Солнцу будет обращена в точности противоположная точка поверхности, а ещё через один меркурианский год Солнце снова вернётся в зенит над первой точкой. В результате солнечные сутки на Меркурии длятся два меркурианских года или трое меркурианских звёздных суток.

В результате такого движения планеты на ней можно выделить «горячие долготы» - два противоположных меридиана , которые попеременно обращены к Солнцу во время прохождения Меркурием перигелия, и на которых из-за этого бывает особенно горячо даже по меркурианским меркам.

Комбинация движений планеты порождает ещё одно уникальное явление. Скорость вращения планеты вокруг оси - величина практически постоянная, в то время как скорость орбитального движения постоянно изменяется. На участке орбиты вблизи перигелия в течение примерно 8 суток скорость орбитального движения превышает скорость вращательного движения. В результате Солнце на небе Меркурия останавливается, и начинает двигаться в обратном направлении - с запада на восток. Этот эффект иногда называют эффектом Иисуса Навина , по имени главного героя Книги Иисуса Навина из Библии , остановившего движение Солнца (Нав., X, 12-13). Для наблюдателя на долготах, отстоящих на 90° от «горячих долгот», Солнце при этом восходит (или заходит) дважды.

Интересно также, что, хотя ближайшими по расположению орбит к Земле являются Марс и Венера, именно Меркурий является бо́льшую часть времени ближайшей к Земле планетой, чем любая другая (поскольку другие отдаляются в большей степени, не будучи столь «привязанными» к Солнцу).

Физические характеристики

Сравнительные размеры Меркурия, Венеры, Земли и Марса

Меркурий - самая маленькая планета земной группы. Его радиус составляет всего 2439,7 ± 1,0 км, что меньше радиуса спутника Юпитера Ганимеда и спутника Сатурна Титана . Масса планеты равна 3,3×10 23 кг. Средняя плотность Меркурия довольно велика - 5,43 г/см³, что лишь незначительно меньше плотности Земли . Учитывая, что Земля больше по размерам, значение плотности Меркурия указывает на повышенное содержание в его недрах металлов. Ускорение свободного падения на Меркурии равно 3,70 м/с². Вторая космическая скорость - 4,3 км/с.

Кратер Койпер (чуть ниже центра). Снимок КА MESSENGER

Одна из самых заметных деталей поверхности Меркурия - Равнина Жары (лат. Caloris Planitia ). Этот кратер получил своё название, потому что расположен вблизи одной из «горячих долгот». Его поперечник составляет около 1300 км. Вероятно, тело, при ударе которого образовался кратер, имело поперечник не менее 100 км. Удар был настолько сильным, что сейсмические волны, пройдя всю планету и сфокусировавшись в противоположной точке поверхности, привели к образованию здесь своеобразного пересечённого «хаотического» ландшафта.

Атмосфера и физические поля

При пролёте космического аппарата «Маринер-10 » мимо Меркурия было установлено наличие у планеты предельно разреженной атмосферы , давление которой в 5×10 11 раз меньше давления земной атмосферы. В таких условиях атомы чаще сталкиваются с поверхностью планеты, чем друг с другом. Её составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром с поверхности - гелий , натрий , кислород , калий , аргон , водород . Среднее время жизни определённого атома в атмосфере около 200 суток.

Меркурий обладает магнитным полем, напряжённость которого в 300 раз меньше напряжённости магнитного поля Земли. Магнитное поле Меркурия имеет дипольную структуру и в высшей степени симметрично , а его ось всего на 2 градуса отклоняется от оси вращения планеты, что налагает существенное ограничение на круг теорий, объясняющих его происхождение.

Исследования

Снимок участка поверхности Меркурия, полученный аппаратом MESSENGER

Меркурий - наименее изученная планета земной группы. Только два аппарата были направлены для его исследования. Первым был «Маринер-10 », который в -1975 годах трижды пролетел мимо Меркурия; максимальное сближение составляло 320 км. В результате было получено несколько тысяч снимков, охватывающих примерно 45 % поверхности планеты. Дальнейшие исследования с Земли показали возможность существования водяного льда в полярных кратерах.

Меркурий в искусстве

• В научно-фантастическом рассказе Бориса Ляпунова «Ближайшие к Солнцу» (1956 г.) советские космонавты впервые высаживаются на Меркурий и Венеру для их изучения.
• В повести Айзека Азимова «Большое солнце Меркурия» (серия о Лакки Старре) действие происходит на Меркурии.
• В рассказах Айзека Азимова «Хоровод » (Runaround) и «Ночь, которая умирает» (The Dying Night), написанных соответственно в 1941 и 1956 годах, описывается Меркурий, повёрнутый к Солнцу одной стороной. При этом во втором рассказе на этом факте строится разгадка детективного сюжета.
• В научно-фантастическом романе Франсиса Карсака «Бегство Земли », наряду с основным сюжетом, описывается научная станция по изучению Солнца, расположенная на Северном полюсе Меркурия. Учёные живут на базе, расположенной в вечной тени глубоких кратеров, а наблюдения ведутся с постоянно освещённых светилом гигантских башен.
• В научно-фантастической повести Алана Нурса «Через Солнечную сторону» главные герои пересекают сторону Меркурия обращённую к Солнцу. Повесть написана в соответствии с научными взглядами своего времени, когда предполагалось, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной стороной.
• В аниме-мультсериале «Сейлор Мун » планету олицетворяет девушка-воительница Сейлор Меркурий, она же Ами Мицуно. Ее атака заключается в силе воды и льда.
• В научно-фантастической повести Клиффорда Саймака «Однажды на Меркурии», основным полем действия является Меркурий, а энергетическая форма жизни на нем - шары, превосходит человечество на миллионы лет развития, давно пройдя стадию цивилизации.

Примечания

См. также

Литература

• Бронштэн В. Меркурий - ближайший к Солнцу // Аксёнова М. Д. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия - М.: Аванта+, 1997. - С. 512-515. - ISBN 5-89501-008-3
• Ксанфомалити Л. В. Неизвестный Меркурий // В мире науки . - 2008. - № 2.

Ссылки

• Сайт о миссии MESSENGER (англ.)
  • Фотографии Меркурия, сделанные Мессенджером (англ.)
• Раздел о миссии BepiColombo (англ.) на сайте JAXA
• А. Левин. Железная планета Популярная механика № 7, 2008
• «Самый близкий» Лента.ру , 5 октября 2009, фотографии Меркурия, сделанные «Мессенджером»
• «Опубликованы новые снимки Меркурия» Лента.ру, 4 ноября 2009, о сближении в ночь с 29 на 30 сентября 2009 года Мессенджера и Меркурия

Меркурий - самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы, обращающаяся вокруг Солнца за 88 земных суток. Продолжительность одних звёздных суток на Меркурии составляет 58,65 земных, а солнечных - 176 земных. Планета названа в честь древнеримского бога торговли Меркурия, аналога греческого Гермеса и вавилонского Набу.

Меркурий относится к внутренним планетам, так как его орбита лежит внутри орбиты Земли. После лишения Плутона в 2006 году статуса планеты, Меркурию перешло звание самой маленькой планеты Солнечной системы. Видимая звёздная величина Меркурия колеблется от 1,9 до 5,5, но его нелегко заметить по причине небольшого углового расстояния от Солнца (максимум 28,3°). О планете пока известно сравнительно немного. Только в 2009 году учёные составили первую полную карту Меркурия, используя снимки аппаратов «Маринер-10» и «Мессенджер». Наличие каких-либо естественных спутников у планеты не обнаружено.

Меркурий - самая маленькая планета земной группы. Его радиус составляет всего 2439,7 ± 1,0 км, что меньше радиуса спутника Юпитера Ганимеда и спутника Сатурна Титана. Масса планеты равна 3,3·1023 кг. Средняя плотность Меркурия довольно велика - 5,43 г/см, что лишь незначительно меньше плотности Земли. Учитывая, что Земля больше по размерам, значение плотности Меркурия указывает на повышенное содержание в его недрах металлов. Ускорение свободного падения на Меркурии равно 3,70 м/с. Вторая космическая скорость - 4,25 км/с. Несмотря на меньший радиус, Меркурий всё же превосходит по массе такие спутники планет-гигантов, как Ганимед и Титан.

Астрономический символ Меркурия представляет собой стилизованное изображение крылатого шлема бога Меркурия с его кадуцеем.

Движение планеты

Меркурий движется вокруг Солнца по довольно сильно вытянутой эллиптической орбите (эксцентриситет 0,205) на среднем расстоянии 57,91 млн км (0,387 а. е.). В перигелии Меркурий находится в 45,9 млн км от Солнца (0,3 а. е.), в афелии - в 69,7 млн км (0,46 а. е.) В перигелии Меркурий более чем в полтора раза ближе к Солнцу, чем в афелии. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 7°. На один оборот по орбите Меркурий затрачивает 87,97 земных суток. Средняя скорость движения планеты по орбите 48 км/с. Расстояние от Меркурия до Земли меняется в пределах от 82 до 217 млн км.

В течение долгого времени считалось, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной и той же стороной, и один оборот вокруг оси занимает у него те же 87,97 земных суток. Наблюдения деталей на поверхности Меркурия не противоречили этому. Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через период, примерно равный шестикратному периоду вращения Меркурия (352 суток), поэтому в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности планеты. Истина раскрылась только в середине 1960-х годов, когда была проведена радиолокация Меркурия.

Оказалось, что меркурианские звёздные сутки равны 58,65 земных суток, то есть 2/3 меркурианского года. Такая соизмеримость периодов вращения вокруг оси и обращения Меркурия вокруг Солнца является уникальным для Солнечной системы явлением. Оно, предположительно, объясняется тем, что приливное воздействие Солнца отбирало момент количества движения и тормозило вращение, которое было первоначально более быстрым, до тех пор, пока оба периода не оказались связаны целочисленным отношением. В результате за один меркурианский год Меркурий успевает повернуться вокруг своей оси на полтора оборота. То есть если в момент прохождения Меркурием перигелия определённая точка его поверхности обращена точно к Солнцу, то при следующем прохождении перигелия к Солнцу будет обращена в точности противоположная точка поверхности, а ещё через один меркурианский год Солнце снова вернётся в зенит над первой точкой. В результате солнечные сутки на Меркурии длятся два меркурианских года или трое меркурианских звёздных суток.

В результате такого движения планеты на ней можно выделить «горячие долготы» - два противоположных меридиана, которые попеременно обращены к Солнцу во время прохождения Меркурием перигелия, и на которых из-за этого бывает особенно горячо даже по меркурианским меркам.

На Меркурии не существует таких времён года, как на Земле. Это происходит из-за того, что ось вращения планеты находится под прямым углом к плоскости орбиты. Как следствие, рядом с полюсами есть области, до которых солнечные лучи не доходят никогда. Обследование, проведённое радиотелескопом «Аресибо», позволяет предположить, что в этой студёной и тёмной зоне есть ледники. Ледниковый слой может достигать 2 м и покрыт слоем пыли.

Комбинация движений планеты порождает ещё одно уникальное явление. Скорость вращения планеты вокруг оси - величина практически постоянная, в то время как скорость орбитального движения постоянно изменяется. На участке орбиты вблизи перигелия в течение примерно 8 суток угловая скорость орбитального движения превышает угловую скорость вращательного движения. В результате Солнце на небе Меркурия останавливается и начинает двигаться в обратном направлении - с запада на восток. Этот эффект иногда называют эффектом Иисуса Навина, по имени главного героя Книги Иисуса Навина из Библии, остановившего движение Солнца (Нав.10:12-13). Для наблюдателя на долготах, отстоящих на 90° от «горячих долгот», Солнце при этом восходит (или заходит) дважды.

Интересно также, что, хотя ближайшими по расположению орбит к Земле являются Марс и Венера, Меркурий чаще других является ближайшей к Земле планетой (поскольку другие отдаляются в большей степени, не будучи столь «привязанными» к Солнцу).

Аномальная прецессия орбиты

Меркурий находится близко к Солнцу, поэтому эффекты общей теории относительности проявляются в его движении в наибольшей мере среди всех планет Солнечной системы. Уже в 1859 году французский математик и астроном Урбен Леверье сообщил, что существует медленная прецессия орбиты Меркурия, которая не может быть полностью объяснена на основе расчёта влияния известных планет согласно ньютоновской механике. Прецессия перигелия Меркурия составляет 5600 угловых секунд за век. Расчёт влияния всех других небесных тел на Меркурий согласно ньютоновской механике даёт прецессию 5557 угловых секунд за век. Пытаясь объяснить наблюдаемый эффект, он предположил, что существует ещё одна планета (или, возможно, пояс небольших астероидов), орбита которой расположена ближе к Солнцу, чем у Меркурия, и которая вносит возмущающее влияние (другие объяснения рассматривали неучтённое полярное сжатие Солнца). Благодаря ранее достигнутым успехам в поисках Нептуна с учётом его влияния на орбиту Урана данная гипотеза стала популярной, и искомая гипотетическая планета даже получила название - Вулкан. Однако эта планета так и не была обнаружена.

Так как ни одно из этих объяснений не выдержало проверки наблюдениями, некоторые физики начали выдвигать более радикальные гипотезы, что необходимо изменять сам закон тяготения, например, менять в нём показатель степени или добавлять в потенциал члены, зависящие от скорости тел. Однако большинство таких попыток оказались противоречивыми. В начале XX века общая теория относительности дала объяснение наблюдаемой прецессии. Эффект очень мал: релятивистская «добавка» составляет всего 42,98 угловой секунды за век, что составляет 1/130 (0,77 %) от общей скорости прецессии, так что потребуется по меньшей мере 12 млн оборотов Меркурия вокруг Солнца, чтобы перигелий вернулся в положение, предсказанное классической теорией. Подобное, но меньшее смещение существует и для других планет - 8,62 угловой секунды за век для Венеры, 3,84 для Земли, 1,35 для Марса, а также астероидов - 10,05 для Икара.

Гипотезы образования Меркурия

С XIX века существует научная гипотеза, что Меркурий в прошлом являлся спутником планеты Венеры, который впоследствии был ею «потерян». В 1976 году Томом ван Фландерном (англ.)русск. и К. Р. Харрингтоном, на основании математических расчётов, было показано, что эта гипотеза хорошо объясняет большие отклонения (эксцентриситет) орбиты Меркурия, его резонансный характер обращения вокруг Солнца и потерю вращательного момента как у Меркурия, так и у Венеры (у последней также - приобретение вращения, обратного основному в Солнечной системе).

В настоящее время эта гипотеза не подтверждается наблюдательными данными и сведениями с автоматических станций планеты. Наличие массивного железного ядра с большим количеством серы, процентное содержание которых больше, чем в составе любой другой планеты Солнечной системы, особенности геологического и физико-химического строения поверхности Меркурия говорят о том, что планета была сформирована в солнечной туманности независимо от других планет, то есть Меркурий всегда был самостоятельной планетой.

Сейчас существуют несколько версий для объяснения происхождения огромного ядра, самая распространённая из которых говорит о том, что у Меркурия первоначально отношение массы металлов к массе силикатов было подобно таковым в самых распространённых метеоритах - хондритах, состав которых в общем типичен для твёрдых тел Солнечной системы и внутренних планет, а масса планеты в древние времена была приблизительно в 2.25 раз больше её настоящей массы. В истории ранней Солнечной системы Меркурий, возможно, испытал столкновение с планетезималью приблизительно 1/6 его собственной массы на скорости ~20 км/с. Большую часть коры и верхнего слоя мантии снесло в космическое пространство, которые раздробившись в горячую пыль рассеялись в межпланетном пространстве. А ядро планеты, состоящее из более тяжёлых элементов сохранилось.

По другой гипотезе, Меркурий сформировался в уже крайне обеднённой лёгкими элементами внутренней части протопланетного диска, которые были выметены Солнцем во внешние области Солнечной системы.

Поверхность

По своим физическим характеристикам Меркурий напоминает Луну. У планеты нет естественных спутников, но есть очень разреженная атмосфера. Планета обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля по своей совокупности составляющим 0,01 от земного. Ядро Меркурия составляет 83 % от всего объёма планеты. Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 К (от +80 до +430 °C). Солнечная сторона нагревается гораздо больше, чем полярные области и обратная сторона планеты.

Поверхность Меркурия также во многом напоминает лунную - она сильно кратерирована. Плотность кратеров различна на разных участках. Предполагается, что более густо усеянные кратерами участки являются более древними, а менее густо усеянные - более молодыми, образовавшимися при затоплении лавой старой поверхности. В то же время крупные кратеры встречаются на Меркурии реже, чем на Луне. Самый большой кратер на Меркурии назван в честь великого голландского живописца Рембрандта, его поперечник составляет 716 км. Однако сходство неполное - на Меркурии видны образования, которые на Луне не встречаются. Важным различием гористых ландшафтов Меркурия и Луны является присутствие на Меркурии многочисленных зубчатых откосов, простирающихся на сотни километров, - эскарпов. Изучение их структуры показало, что они образовались при сжатии, сопровождавшем остывание планеты, в результате которого площадь поверхности Меркурия уменьшилась на 1 %. Наличие на поверхности Меркурия хорошо сохранившихся больших кратеров говорит о том, что в течение последних 3-4 млрд лет там не происходило в широких масштабах движение участков коры, а также отсутствовала эрозия поверхности, последнее почти полностью исключает возможность существования в истории Меркурия сколько-нибудь существенной атмосферы.

В ходе исследований, проводимых зондом «Мессенджер», было сфотографировано свыше 80 % поверхности Меркурия и выявлено, что она однородна. Этим Меркурий не схож с Луной или Марсом, у которых одно полушарие резко отличается от другого.

Первые данные исследования элементного состава поверхности с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра аппарата «Мессенджер» показали, что она бедна алюминием и кальцием по сравнению с плагиоклазовым полевым шпатом, характерным для материковых областей Луны. В то же время поверхность Меркурия сравнительно бедна титаном и железом и богата магнием, занимая промежуточное положение между типичными базальтами и ультраосновными горными породами типа земных коматиитов. Обнаружено также сравнительное изобилие серы, что предполагает восстановительные условия формирования планеты.

Кратеры

Кратеры на Меркурии варьируются по размеру в пределах от маленьких впадин, имеющих форму чаши, до многокольцевых ударных кратеров, имеющих в поперечнике сотни километров. Они находятся в разной стадии разрушения. Есть относительно хорошо сохранившиеся кратеры с длинными лучами вокруг них, которые образовались в результате выброса вещества в момент удара. Имеются также сильно разрушенные остатки кратеров. Меркурианские кратеры отличаются от лунных тем, что область их покрова от выброса вещества при ударе меньше из-за большей силы тяжести на Меркурии.

Одна из самых заметных деталей поверхности Меркурия - равнина Жары (лат. Caloris Planitia). Эта деталь рельефа получила такое название потому, что расположена вблизи одной из «горячих долгот». Её поперечник составляет около 1550 км.

Вероятно, тело, при ударе которого образовался кратер, имело поперечник не менее 100 км. Удар был настолько сильным, что сейсмические волны, пройдя всю планету и сфокусировавшись в противоположной точке поверхности, привели к образованию здесь своеобразного пересечённого «хаотического» ландшафта. Также о силе удара свидетельствует тот факт, что он вызвал выброс лавы, которая образовала высокие концентрические круги на расстоянии 2 км вокруг кратера.

Точка с самым высоким альбедо на поверхности Меркурия - это кратер Койпер диаметром 60 км. Вероятно, это один из наиболее «молодых» крупных кратеров на Меркурии.

До недавнего времени предполагалось, что в недрах Меркурия находится металлическое ядро радиусом 1800-1900 км, содержащее 60 % массы планеты, так как КА «Маринер-10» обнаружил слабое магнитное поле, и считалось, что планета с таким малым размером не может иметь жидкого ядра. Но в 2007 году группа Жана-Люка Марго подвела итоги пятилетних радарных наблюдений за Меркурием, в ходе которых были замечены вариации вращения планеты, слишком большие для модели с твёрдым ядром. Поэтому на сегодняшний день можно с высокой долей уверенности говорить, что ядро планеты именно жидкое.

Процентное содержание железа в ядре Меркурия выше, чем у любой другой планеты Солнечной системы. Было предложено несколько теорий для объяснения этого факта. Согласно наиболее широко поддерживаемой в научном сообществе теории, Меркурий изначально имел такое же соотношение металла и силикатов, как в обычном метеорите, имея массу в 2,25 раза больше, чем сейчас. Однако в начале истории Солнечной системы в Меркурий ударилось планетоподобное тело, имеющее в 6 раз меньшую массу и несколько сот километров в поперечнике. В результате удара от планеты отделилась большая часть изначальной коры и мантии, из-за чего относительная доля ядра в составе планеты увеличилась. Подобный процесс, известный как теория гигантского столкновения, был предложен и для объяснения формирования Луны. Однако первые данные исследования элементного состава поверхности Меркурия с помощью гамма-спектрометра АМС «Мессенджер» не подтверждают эту теорию: изобилие радиоактивного изотопа калий-40 умеренно летучего химического элемента калия по сравнению с радиоактивными изотопами торий-232 и уран-238 более тугоплавких элементов урана и тория не стыкуется с высокими температурами, неизбежными при столкновении. Поэтому предполагается, что элементный состав Меркурия соответствует первичному элементному составу материала, из которого он сформировался, близкому к энстатитовым хондритам и безводным кометным частицам, хотя содержание железа в исследованных к настоящему времени энстатитовых хондритах недостаточно для объяснения высокой средней плотности Меркурия.

Ядро окружено силикатной мантией толщиной 500-600 км. Согласно данным от «Маринера-10» и наблюдениям с Земли толщина коры планеты составляет от 100 до 300 км.

Геологическая история

Как и у Земли, Луны и Марса, геологическая история Меркурия разделена на эры. Они имеют следующие названия (от более ранней к более поздней): дотолстовская, толстовская, калорская, поздняя калорская, мансурская и койперская. Данное разделение периодизирует относительный геологический возраст планеты. Абсолютный возраст, измеряемый в годах, точно не установлен.

После формирования Меркурия 4,6 млрд лет назад происходила интенсивная бомбардировка планеты астероидами и кометами. Последняя сильная бомбардировка планеты произошла 3,8 млрд лет назад. Часть регионов, например, Равнина Жары, формировалась также за счёт их заполнения лавой. Это привело к образованию гладких плоскостей внутри кратеров, наподобие лунных.

Затем, по мере того как планета остывала и сжималась, стали образовываться хребты и разломы. Их можно наблюдать на поверхности более крупных деталей рельефа планеты, таких как кратеры, равнины, что указывает на более позднее время их образования. Период вулканизма на Меркурии закончился, когда мантия сжалась достаточно для предотвращения выхода лавы на поверхность планеты. Это, вероятно, произошло в первые 700-800 млн лет её истории. Все последующие изменения рельефа обусловлены ударами о поверхность планеты внешних тел.

Магнитное поле

Меркурий обладает магнитным полем, напряжённость которого в 100 раз меньше земного. Магнитное поле Меркурия имеет дипольную структуру и в высшей степени симметрично, а его ось всего на 10 градусов отклоняется от оси вращения планеты, что налагает существенное ограничение на круг теорий, объясняющих его происхождение. Магнитное поле Меркурия, возможно, образуется в результате эффекта динамо, то есть так же, как и на Земле. Этот эффект является результатом циркуляции жидкого ядра планеты. Из-за выраженного эксцентриситета планеты возникает чрезвычайно сильный приливный эффект. Он поддерживает ядро в жидком состоянии, что необходимо для проявления эффекта динамо.

Магнитное поле Меркурия достаточно сильное, чтобы изменять направление движения солнечного ветра вокруг планеты, создавая магнитосферу. Магнитосфера планеты, хотя и настолько мала, что может поместиться внутри Земли, достаточно мощная, чтобы поймать плазму солнечного ветра. Результаты наблюдений, полученные «Маринером-10», обнаружили низкоэнергетическую плазму в магнитосфере на ночной стороне планеты. В хвосте магнитосферы были обнаружены взрывы активных частиц, что указывает на динамические качества магнитосферы планеты.

Во время второго пролёта планеты 6 октября 2008 года «Мессенджер» обнаружил, что магнитное поле Меркурия может иметь значительное количество окон. Космический аппарат столкнулся с явлением магнитных вихрей - сплетённых узлов магнитного поля, соединяющих корабль с магнитным полем планеты. Вихрь достигал 800 км в поперечнике, что составляет треть радиуса планеты. Данная вихревая форма магнитного поля создаётся солнечным ветром. Так как солнечный ветер обтекает магнитное поле планеты, оно связывается и проносится с ним, завиваясь в вихреподобные структуры. Эти вихри магнитного потока формируют окна в планетарном магнитном щите, через которые солнечный ветер проникает и достигает поверхности Меркурия. Процесс связи планетного и межпланетного магнитных полей, названный магнитным пересоединением, - обычное явление в космосе. Оно возникает и у Земли, когда она генерирует магнитные вихри. Однако, по наблюдениям «Мессенджера», частота пересоединения магнитного поля Меркурия в 10 раз выше.

Условия на Меркурии

Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также крайне слабая атмосфера приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе. Этому способствует также рыхлая поверхность Меркурия, которая плохо проводит тепло (а при полностью отсутствующей или крайне слабой атмосфере тепло может передаваться вглубь только за счёт теплопроводности). Поверхность планеты быстро нагревается и остывает, но уже на глубине в 1 м суточные колебания перестают ощущаться, а температура становится стабильной, равной приблизительно +75 °C.

Средняя температура его дневной поверхности равна 623 К (349,9 °C), ночной - всего 103 К (170,2 °C). Минимальная температура на Меркурии равна 90 К (183,2 °C), а максимум, достигаемый в полдень на «горячих долготах» при нахождении планеты близ перигелия, - 700 К (426,9 °C).

Несмотря на такие условия, в последнее время появились предположения о том, что на поверхности Меркурия может существовать лёд. Радарные исследования приполярных областей планеты показали наличие там участков деполяризации от 50 до 150 км, наиболее вероятным кандидатом отражающего радиоволны вещества может являться обычный водяной лёд. Поступая на поверхность Меркурия при ударах о неё комет, вода испаряется и путешествует по планете, пока не замёрзнет в полярных областях на дне глубоких кратеров, куда никогда не заглядывает Солнце, и где лёд может сохраняться практически неограниченно долго.

При пролёте космического аппарата «Маринер-10» мимо Меркурия было установлено наличие у планеты предельно разреженной атмосферы, давление которой в 5·1011 раз меньше давления земной атмосферы. В таких условиях атомы чаще сталкиваются с поверхностью планеты, чем друг с другом. Атмосферу составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром с поверхности, - гелий, натрий, кислород, калий, аргон, водород. Среднее время жизни отдельного атома в атмосфере - около 200 суток.

Водород и гелий, вероятно, поступают на планету с солнечным ветром, диффундируя в её магнитосферу, и затем уходят обратно в космос. Радиоактивный распад элементов в коре Меркурия является другим источником гелия, натрия и калия. Присутствуют водяные пары, выделяющиеся в результате ряда процессов, таких как удары комет о поверхность планеты, образование воды из водорода солнечного ветра и кислорода камней, сублимация изо льда, который находится в постоянно затенённых полярных кратерах. Нахождение значительного числа родственных воде ионов, таких как O+, OH+ H2O+, стало неожиданностью.

Так как значительное число этих ионов было найдено в окружающем Меркурий космосе, учёные предположили, что они образовались из молекул воды, разрушенных на поверхности или в экзосфере планеты солнечным ветром.

5 февраля 2008 года группой астрономов из Бостонского университета под руководством Джеффри Бомгарднера было объявлено об открытии кометоподобного хвоста у планеты Меркурий длиной более 2,5 млн км. Обнаружили его при наблюдениях с наземных обсерваторий в линии натрия. До этого было известно о хвосте длиной не более 40 000 км. Первое изображение данной группой было получено в июне 2006 года на 3,7-метровом телескопе Военно-воздушных сил США на горе Халеакала (Гавайи), а затем использовали ещё три меньших инструмента: один на Халеакала и два на обсерватории Макдональд (штат Техас). Телескоп с 4-дюймовой апертурой (100 мм) использовался для создания изображения с большим полем зрения. Изображение длинного хвоста Меркурия было получено в мае 2007 года Джоди Вилсоном (старший научный сотрудник) и Карлом Шмидтом (аспирант). Видимая длина хвоста для наблюдателя с Земли составляет порядка 3°.

Новые данные о хвосте Меркурия появились после второго и третьего пролёта АМС «Мессенджер» в начале ноября 2009 года. На основе этих данных сотрудники НАСА смогли предложить модель данного явления.

Особенности наблюдения с Земли

Видимая звёздная величина Меркурия колеблется от -1,9 до 5,5, но его нелегко заметить по причине небольшого углового расстояния от Солнца (максимум 28,3°). В высоких широтах планету никогда нельзя увидеть на тёмном ночном небе: Меркурий виден в течение очень небольшого промежутка времени после наступления сумерек. Оптимальным временем для наблюдений планеты являются утренние или вечерние сумерки в периоды его элонгаций (периодов максимального удаления Меркурия от Солнца на небе, наступающих несколько раз в год).

Наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия - в низких широтах и вблизи экватора: это связано с тем, что продолжительность сумерек там наименьшая. В средних широтах найти Меркурий гораздо труднее и возможно только в период наилучших элонгаций, а в высоких широтах невозможно вообще. Наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия в средних широтах обоих полушарий складываются около равноденствий (продолжительность сумерек при этом минимальная).

Наиболее раннее известное наблюдение Меркурия было зафиксировано в таблицах «Муль апин» (сборник вавилонских астрологических таблиц). Это наблюдение, скорее всего, было выполнено ассирийскими астрономами примерно в XIV веке до н. э. Шумерское название, используемое для обозначения Меркурия в таблицах «Муль апин», может быть транскрибировано в виде UDU.IDIM.GUU4.UD («прыгающая планета»). Первоначально планету ассоциировали с богом Нинуртой, а в более поздних записях её называют «Набу» в честь бога мудрости и писцового искусства.

В Древней Греции во времена Гесиода планету знали под именами («Стилбон») и («Гермаон»). Название «Гермаон» является формой имени бога Гермеса. Позже греки стали называть планету «Аполлон».

Существует гипотеза, что название «Аполлон» соответствовало видимости на утреннем небе, а «Гермес» («Гермаон») на вечернем. Римляне назвали планету в честь быстроногого бога торговли Меркурия, который эквивалентен греческому богу Гермесу, за то, что он перемещается по небу быстрее остальных планет. Римский астроном Клавдий Птолемей, живший в Египте, написал о возможности перемещения планеты через диск Солнца в своей работе «Гипотезы о планетах». Он предположил, что такое прохождение никогда не наблюдалось потому, что такая планета, как Меркурий, слишком мала для наблюдения или потому, что момент прохождения наступает нечасто.

В Древнем Китае Меркурий назывался Чэнь-син, «Утренняя звезда». Он ассоциировался с направлением на север, чёрным цветом и элементом воды в У-син. По данным «Ханьшу», синодический период Меркурия китайскими учёными признавался равным 115,91 дней, а по данным «Хоу Ханьшу» - 115,88 дней. В современной китайской, корейской, японской и вьетнамской культурах планета стала называться «Водяная звезда».

Индийская мифология использовала для Меркурия имя Будха. Этот бог, сын Сомы, был главенствующим по средам. В германском язычестве бог Один также ассоциировался с планетой Меркурий и со средой. Индейцы майя представляли Меркурий как сову (или, возможно, как четыре совы, причём две соответствовали утреннему появлению Меркурия, а две - вечернему), которая была посланником загробного мира. На иврите Меркурий был назван «Коха в Хама».
Меркурий на звёздном небе (вверху, над Луной и Венерой)

В индийском астрономическом трактате «Сурья-сиддханта», датированном V веком, радиус Меркурия был оценён в 2420 км. Ошибка по сравнению с истинным радиусом (2439,7 км) составляет менее 1%. Однако эта оценка базировалась на неточном предположении об угловом диаметре планеты, который был принят за 3 угловые минуты.

В средневековой арабской астрономии астроном из Андалусии Аз-Заркали описал деферент геоцентрической орбиты Меркурия как овал наподобие яйца или кедрового ореха. Тем не менее, эта догадка не оказала влияния на его астрономическую теорию и его астрономические вычисления. В XII веке Ибн Баджа наблюдал две планеты в виде пятен на поверхности Солнца. Позднее астрономом марагинской обсерватории Аш-Ширази было высказано предположение, что его предшественником наблюдалось прохождение Меркурия и (или) Венеры. В Индии астроном кералийской школы Нилаканса Сомаяджи (англ.)русск. в XV веке разработал частично гелиоцентрическую планетарную модель, в которой Меркурий вращался вокруг Солнца, которое, в свою очередь, вращалось вокруг Земли. Эта система была похожа на систему Тихо Браге, разработанную в XVI веке.

Средневековые наблюдения Меркурия в северных частях Европы затруднялись тем, что планета всегда наблюдается в заре - утренней или вечерней - на фоне сумеречного неба и довольно низко над горизонтом (особенно в северных широтах). Период его наилучшей видимости (элонгация) наступает несколько раз в году (продолжаясь около 10 дней). Даже в эти периоды увидеть Меркурий невооружённым глазом непросто (относительно неяркая звёздочка на довольно светлом фоне неба). Существует история о том, что Николай Коперник, наблюдавший астрономические объекты в условиях северных широт и туманного климата Прибалтики, сожалел, что за всю жизнь так и не увидел Меркурий. Эта легенда сложилась исходя из того, что в работе Коперника «О вращениях небесных сфер» не приводится ни одного примера наблюдений Меркурия, однако он описал планету, используя результаты наблюдений других астрономов. Как он сам сказал, Меркурий всё-таки можно «изловить» с северных широт, проявив терпение и хитрость. Следовательно, Коперник вполне мог наблюдать Меркурий и наблюдал его, но описание планеты делал по чужим результатам исследований.

Наблюдения с помощью телескопов

Первое телескопическое наблюдение Меркурия было сделано Галилео Галилеем в начале XVII века. Хотя он наблюдал фазы Венеры, его телескоп не был достаточно мощным, чтобы наблюдать фазы Меркурия. В 1631 году Пьер Гассенди сделал первое телескопическое наблюдение прохождения планеты по диску Солнца. Момент прохождения был вычислен до этого Иоганном Кеплером. В 1639 году Джованни Зупи с помощью телескопа открыл, что орбитальные фазы Меркурия подобны фазам Луны и Венеры. Наблюдения окончательно продемонстрировали, что Меркурий обращается вокруг Солнца.

Очень редким астрономическим событием является перекрытие одной планетой диска другой, наблюдаемое с Земли. Венера перекрывает Меркурий раз в несколько столетий, и это событие наблюдалось только один раз в истории - 28 мая 1737 года Джоном Бевисом в Королевской Гринвичской обсерватории. Следующее перекрытие Венерой Меркурия будет 3 декабря 2133 года.

Трудности, сопровождающие наблюдение Меркурия, привели к тому, что он долгое время был изучен менее остальных планет. В 1800 году Иоганн Шрётер, наблюдавший детали поверхности Меркурия, объявил о том, что наблюдал на ней горы высотой 20 км. Фридрих Бессель, используя зарисовки Шрётера, ошибочно определил период вращения вокруг своей оси в 24 часа и наклон оси в 70°. В 1880-х годах Джованни Скиапарелли картографировал планету более точно и предположил, что период вращения составляет 88 дней и совпадает с сидерическим периодом обращения вокруг Солнца из-за приливных сил. Работа по картографированию Меркурия была продолжена Эженом Антониади, который в 1934 году выпустил книгу, где были представлены старые карты и его собственные наблюдения. Многие детали поверхности Меркурия получили своё название согласно картам Антониади.

Итальянский астроном Джузеппе Коломбо (англ.)русск. заметил, что период вращения составляет 2/3 от сидерического периода обращения Меркурия, и предположил, что эти периоды попадают в резонанс 3:2. Данные с «Маринера-10» впоследствии подтвердили эту точку зрения. Это не означает, что карты Скиапарелли и Антониади неверны. Просто астрономы видели одни и те же детали планеты каждый второй оборот её вокруг Солнца, заносили их в карты и игнорировали наблюдения в то время, когда Меркурий был обращён к Солнцу другой стороной, так как из-за геометрии орбиты в это время условия для наблюдения были плохими.

Близость Солнца создаёт некоторые проблемы и для телескопического изучения Меркурия. Так, например, телескоп «Хаббл» никогда не использовался и не будет использоваться для наблюдения этой планеты. Его устройство не позволяет проводить наблюдения близких к Солнцу объектов - при попытке сделать это аппаратура получит необратимые повреждения.

Исследования Меркурия современными методами

Меркурий - наименее изученная планета земной группы. К телескопическим методам его изучения в XX веке добавились радиоастрономические, радиолокационные и исследования с помощью космических аппаратов. Радиоастрономические измерения Меркурия были впервые проведены в 1961 году Ховардом, Барреттом и Хэддоком с помощью рефлектора с двумя установленными на нём радиометрами. К 1966 году на основе накопленных данных получены неплохие оценки температуры поверхности Меркурия: 600 К в подсолнечной точке и 150 К на неосвещённой стороне. Первые радиолокационные наблюдения были проведены в июне 1962 года группой В. А. Котельникова в ИРЭ, они выявили сходство отражательных свойств Меркурия и Луны. В 1965 году подобные наблюдения на радиотелескопе в Аресибо позволили получить оценку периода вращения Меркурия: 59 дней.

Только два космических аппарата были направлены для исследования Меркурия. Первым был «Маринер-10», который в 1974-1975 годах трижды пролетел мимо Меркурия; максимальное сближение составляло 320 км. В результате было получено несколько тысяч снимков, покрывающих примерно 45 % поверхности планеты. Дальнейшие исследования с Земли показали возможность существования водяного льда в полярных кратерах.

Из всех планет, видных невооружённым глазом, только Меркурий никогда не имел собственного искусственного спутника. В настоящее время НАСА осуществляет вторую миссию к Меркурию под названием «Мессенджер». Аппарат был запущен 3 августа 2004 года, а в январе 2008 года впервые совершил облёт Меркурия. Для выхода на орбиту вокруг планеты в 2011 году аппарат совершил ещё два гравитационных манёвра вблизи Меркурия: в октябре 2008 года и в сентябре 2009 года. «Мессенджер» также выполнил один гравитационный манёвр у Земли в 2005 году и два манёвра вблизи Венеры: в октябре 2006 и в июне 2007 года, в ходе которых производил проверку оборудования.

Маринер-10 - первый космический аппарат, достигший Меркурия.

Европейским космическим агентством (ESA) совместно с японским аэрокосмическим исследовательским агентством (JAXA) разрабатывается миссия «Бепи Коломбо», состоящая из двух космических аппаратов: Mercury Planetary Orbiter (MPO) и Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Европейский аппарат MPO будет исследовать поверхность Меркурия и его глубины, в то время как японский MMO будет наблюдать за магнитным полем и магнитосферой планеты. Запуск BepiColombo планируется на 2013 год, а в 2019 году он выйдет на орбиту вокруг Меркурия, где и разделится на две составляющие.

Развитие электроники и информатики сделало возможным наземные наблюдения Меркурия с помощью приёмников излучения ПЗС и последующую компьютерную обработку снимков. Одним из первых серии наблюдений Меркурия с ПЗС-приёмниками осуществил в 1995-2002 годах Йохан Варелл в обсерватории на острове Ла Пальма на полуметровом солнечном телескопе. Варелл выбирал лучшие из снимков, не используя компьютерное сведение. Сведение начали применять в Абастуманской астрофизической обсерватории к сериям фотографий Меркурия, полученным 3 ноября 2001 года, а также в обсерватории Скинакас Ираклионского университета к сериям от 1-2 мая 2002 года; для обработки результатов наблюдений применили метод корреляционного совмещения. Полученное разрешённое изображение планеты обладало сходством с фотомозаикой «Маринера-10», очертания небольших образований размерами 150-200 км повторялись. Так была составлена карта Меркурия для долгот 210-350°.

17 марта 2011 года межпланетный зонд «Мессенджер» (англ. Messenger) вышел на орбиту Меркурия. Предполагается, что с помощью аппаратуры, установленной на нём, зонд сможет исследовать ландшафт планеты, состав её атмосферы и поверхности; также оборудование «Мессенджера» позволяет вести исследования энергичных частиц и плазмы. Срок работы зонда определяется в один год.

17 июня 2011 года стало известно, что, по данным первых исследований, проведённых КА «Мессенджер», магнитное поле планеты не симметрично относительно полюсов; таким образом, северного и южного полюса Меркурия достигает различное количество частиц солнечного ветра. Также был проведён анализ распространённости химических элементов на планете.

Особенности номенклатуры

Правила в именовании геологических объектов, находящихся на поверхности Меркурия, утверждены на XV Генеральной ассамблее Международного астрономического союза в 1973 году:
Маленький кратер Хун Каль (указан стрелкой), служащий точкой привязки системы долгот Меркурия. Фото АМС «Маринер-10»

За крупнейшим объектом на поверхности Меркурия, диаметром около 1300 км, закрепилось название Равнина Жары, поскольку та располагается в области максимальных температур. Это многокольцевая структура ударного происхождения, залитая застывшей лавой. Другая равнина, находящаяся в области минимальных температур, у северного полюса, названа Равниной Северной. Остальные подобные формирования получили название планеты Меркурий или аналога римского бога Меркурия в языках разных народов мира. Например: Равнина Суйсей (планета Меркурий по-японски) и Равнина Будха (планета Меркурий на хинди), Равнина Собкоу (планета Меркурий у древних египтян), Равнина Один (скандинавский бог) и Равнина Тир (древнеармянское божество).
Кратеры Меркурия (за двумя исключениями) получают название в честь известных людей в гуманитарной сфере деятельности (архитекторы, музыканты, писатели, поэты, философы, фотографы, художники). Например: Барма, Белинский, Глинка, Гоголь, Державин, Лермонтов, Мусоргский, Пушкин, Репин, Рублёв, Стравинский, Суриков, Тургенев, Феофан Грек, Фет, Чайковский, Чехов. Исключение составляют два кратера: Койпер по имени одного из главных разработчиков проекта «Маринер-10» и Хун Каль, что означает число «20» на языке народа майя, который использовал двадцатеричную систему счисления. Последний кратер находится у экватора на меридиане 200 западной долготы и был избран в качестве удобного ориентира для отсчёта в системе координат поверхности Меркурия. Первоначально кратерам большего размера присваивались имена знаменитостей, которые, по мнению МАС, имели соответственно большее значение в мировой культуре. Чем крупнее кратер - тем сильнее влияние личности на современный мир. В первую пятёрку вошли Бетховен (диаметром 643 км), Достоевский (411 км), Толстой (390 км), Гёте (383 км) и Шекспир (370 км).
Эскарпы (уступы), горные цепи и каньоны получают названия кораблей исследователей, вошедших в историю, поскольку бог Меркурий/Гермес считался покровителем путешественников. Например: Бигль, Заря, Санта-Мария, Фрам, Восток, Мирный). Исключением из правила являются две гряды, наименованные в честь астрономов Гряда Антониади и Гряда Скиапарелли.
Долины и другие детали на поверхности Меркурия получают названия в честь крупных радиообсерваторий, как признание значения метода радиолокации в исследовании планеты. Например: Долина Хайстек (радиотелескоп в США).
Впоследствии, в связи с открытием в 2008 году автоматической межпланетной станцией «Мессенджер» борозд на Меркурии, добавилось правило именования борозд, которые получают названия великих архитектурных сооружений. Например: Пантеон на Равнине Жары.

Как только посланная с Земли автоматическая станция «Маринер-10» добралась наконец до почти неизученной планеты Меркурий и начала ее фотосъемку, стало ясно, что здесь землян ожидают большие сюрпризы, один из которых — необычайное, разительное сходство поверхности Меркурия с Луной. Результаты же дальнейших исследований повергли исследователей в еще большее изумление — оказалось, что у Меркурия гораздо больше общего с Землей, чем с ее извечным спутником.

Иллюзорное родство

С первых переданных «Маринером-10» снимков на ученых действительно смотрела столь знакомая им Луна или, по меньшей мере, ее близнец — на поверхности Меркурия оказалось множество кратеров, которые на первый взгляд выглядели совершенно идентично лунным. И лишь тщательные исследования снимков позволили установить, что всхолмленные участки вокруг лунных кратеров, сложенные из материала, выброшенного при кратерообразующем взрыве, в полтора раза шире меркурианских — при одинаковом размере кратеров. Объясняется это тем, что большая сила тяжести на Меркурии препятствовала более далекому разлету грунта. Оказалось, что на Меркурии, как и на Луне, имеется два главных типа местности — аналоги лунных материков и морей.

Материковые районы — это наиболее древние геологические образования Меркурия, состоящие из испещренных кратерами участков, межкратерных равнин, горных и холмистых образований, а также из линейчатых местностей, покрытых многочисленными узкими грядами.

Аналогами лунных морей считаются гладкие равнины Меркурия, которые моложе по возрасту, чем материки, и несколько темнее материковых образований, но все же не такие темные, как лунные моря. Такие участки на Меркурии сосредоточены в районе равнины Жары — уникальной и крупнейшей на планете кольцевой структуры диаметром 1 300 км. Свое название равнина получила не случайно — через нее проходит меридиан 180° з. д., именно он (либо противоположный ему меридиан 0°) расположен в центре того полушария Меркурия, которое обращено к Солнцу, когда планета находится на минимальном от Светила расстоянии. В это время поверхность планеты сильнее всего нагревается в районах данных меридианов, и в частности в районе равнины Жары. Она окружена гористым кольцом, которое ограничивает огромную круглую впадину, образованную на ранней стадии геологической истории Меркурия. Впоследствии эта впадина, а также соседние с ней районы были затоплены лавами, при застывании которых и возникли гладкие равнины.

На другой стороне планеты, точно напротив впадины, в которой расположена равнина Жары, находится еще одно уникальное образование — холмисто-линейчатая местность. Она состоит из многочисленных крупных холмов (диаметром 5—10 км и высотой до 1—2 км) и пересечена несколькими крупными прямолинейными долинами, явно образованными по линиям разломов коры планеты. Расположение этой местности в районе, противоположном равнине Жары, послужило основанием для гипотезы о том, что холмисто-линейчатый рельеф сформировался за счет фокусировки сейсмической энергии от удара астероида, образовавшего впадину Жары. Эта гипотеза получила косвенное подтверждение, когда вскоре на Луне были обнаружены участки с подобным рельефом, расположенные диаметрально противоположно Морю Дождей и Морю Восточному — двум крупнейшим кольцевым образованиям Луны.

Структурный рисунок коры Меркурия определяется в значительной мере, как и у Луны, крупными ударными кратерами, вокруг которых развиты системы радиально-концентрических разломов, расчленяющих кору Меркурия на блоки. У крупнейших кратеров имеется не один, а два кольцевых концентрических вала, что также напоминает лунную структуру. На заснятой половине планеты выявлено 36 таких кратеров.

Несмотря на общее сходство меркурианского и лунного ландшафтов, на Меркурии обнаружены совершенно уникальные геологические структуры, не наблюдавшиеся до этого ни на одном из планетных тел. Они были названы лопастевидными уступами, поскольку для их очертаний на карте типичны округлые выступы — «лопасти» поперечником до нескольких десятков километров. Высота уступов от 0,5 до 3 км, по протяженности же крупнейшие из них достигают 500 км. Уступы эти довольно крутые, но в отличие от лунных тектонических уступов, имеющих резко выраженный перегиб склона вниз, меркурианские лопастевидные имеют в своей верхней части сглаженную линию перегиба поверхности.

Расположены эти уступы в древних материковых районах планеты. Все их особенности дают основание считать их поверхностным выражением сжатия верхних слоев коры планеты.

Расчеты же величины сжатия, выполненные по измеренным параметрам всех уступов на заснятой половине Меркурия, указывают на сокращение площади коры на 100 тыс. км 2 , что соответствует уменьшению радиуса планеты на 1—2 км. Такое его уменьшение могло быть вызвано остыванием и затвердеванием недр планеты, в частности ее ядра, продолжавшимися и после того, как поверхность уже стала твердой.

Расчеты показали, что железное ядро должно иметь массу 0,6—0,7 массы Меркурия (для Земли эта же величина равна 0,36). Если же все железо сконцентрировано в меркурианском ядре, то его радиус составит 3/4 радиуса планеты. Таким образом, если радиус ядра равен примерно 1 800 км, то получается, что внутри Меркурия — гигантский железный шар величиной с Луну. На долю двух внешних каменных оболочек — мантии и коры — приходится лишь около 800 км. Такое внутреннее строение очень похоже на строение Земли, хотя размеры оболочек Меркурия определены лишь в самых общих чертах: неизвестна даже толщина коры, предполагается, что она может составлять 50—100 км, тогда на мантию остается слой толщиной около 700 км. На Земле же мантия занимает преобладающую часть радиуса.

Детали рельефа. Гигантский уступ Дискавери протяженностью 350 км пересекает два кратера диаметром 35 и 55 км. Максимальная высота уступа 3 км. Он образовался при надвигании верхних слоев коры Меркурия слева направо. Это произошло из-за коробления коры планеты при сжатии металлического ядра, вызванном его остыванием. Уступ получил имя корабля Джеймса Кука.

Фотокарта крупнейшей кольцевой структуры на Меркурии — равнины Жары, окруженной горами Жары. Диаметр этой структуры 1300 км. Видна лишь восточная ее часть, а центральная и западная части, не освещенные на этом снимке, до сих пор не изучены. Район меридиана 180° з. д. — это наиболее сильно нагреваемая Солнцем область Меркурия, что отражено в названиях равнины и гор. Два основных типа местности на Меркурии — древние сильно кратерированные районы (темно-желтые на карте) и более молодые гладкие равнины (коричневые на карте) — отражают два главных периода геологической истории планеты — период массового падения крупных метеоритов и последовавший за ним период излияния высокоподвижных, предположительно базальтовых лав.

Гигантские кратеры диаметром 130 и 200 км с дополнительным валом на дне, концентричным основному кольцевому валу.

Извилистый уступ Санта-Мария, названный по имени корабля Христофора Колумба, пересекает древние кратеры и более позднюю равнинную местность.

Холмисто-линейчатая местность — уникальный по своему строению участок поверхности Меркурия. Здесь почти нет малых кратеров, но много скоплений невысоких горок, пересеченных прямолинейными тектоническими разломами.

Имена на карте. Названия деталям рельефа Меркурия, выявленным на снимках «Маринера-10», были даны Международным астрономическим союзом. Кратерам присвоены имена деятелей мировой культуры — известных писателей, поэтов, художников, скульпторов, композиторов. Для обозначения равнин (кроме равнины Жары) были использованы названия планеты Меркурий на разных языках. Протяженные линейные впадины — тектонические долины — получили имена радиообсерваторий, внесших вклад в изучение планет, а две гряды — крупные линейные возвышенности, были названы в честь астрономов Скиапарелли и Антониади, сделавших много визуальных наблюдений. Наиболее же крупные лопастевидные уступы получили имена морских кораблей, на которых совершались самые значимые плавания в истории человечества.

Железное сердце

Сюрпризом оказались и другие данные, полученные «Маринером-10» и показавшие, что Меркурий обладает крайне слабым магнитным полем, величина которого — лишь около 1% от земного. Это незначительное на первый взгляд обстоятельство для ученых было крайне важным, поскольку из всех планетных тел земной группы глобальной магнитосферой обладают лишь Земля и Меркурий. И единственным наиболее правдоподобным объяснением природы меркурианского магнитного поля может быть наличие в недрах планеты частично расплавленного металлического ядра, опять же подобного земному. Судя по всему, у Меркурия это ядро очень большое, на что указывает высокая плотность планеты (5,4 г/см 3), позволяющая предполагать, что Меркурий содержит много железа, единственного достаточно широко распространенного в природе тяжелого элемента.

На сегодняшний момент выдвинуто несколько возможных объяснений высокой плотности Меркурия при его сравнительно небольшом диаметре. Согласно современной теории образования планет считается, что в допланетном пылевом облаке температура прилегавшей к Солнцу области была более высокой, чем в окраинных его частях, поэтому легкие (так называемые летучие) химические элементы выносились в удаленные, более холодные части облака. В результате этого в околосолнечной области (там, где сейчас расположен Меркурий) создавалось преобладание более тяжелых элементов, самым распространенным из которых и является железо.

Другие объяснения связывают высокую плотность Меркурия с химическим восстановлением окислов (оксидов) легких элементов до их более тяжелой, металлической, формы под действием очень сильной солнечной радиации, либо с постепенным испарением и улетучиванием в космос внешнего слоя первоначальной коры планеты под воздействием солнечного нагрева, либо же с тем, что значительная часть «каменной» оболочки Меркурия была утрачена в результате взрывов и выбросов вещества в космическое пространство при соударениях с небесными телами меньших размеров, например астероидов.

По величине средней плотности Меркурий стоит особняком от всех остальных планет земной группы, в том числе и от Луны. Его средняя плотность (5,4 г/см 3) уступает лишь плотности Земли (5,5 г/см 3), а если иметь в виду, что на земную плотность влияет более сильное сжатие вещества из-за большего размера нашей планеты, то получается, что при равных размерах планет плотность меркурианского вещества была бы наибольшей, превышая земную на 30%.

Горячий лед

Судя по имеющимся данным, поверхность Меркурия, получающая огромное количество солнечной энергии, представляет собой настоящее пекло. Судите сами — средняя температура в момент меркурианского полдня составляет около +350°С. Причем, когда Меркурий находится на минимальном расстоянии от Солнца, она поднимается до +430°С, при максимальном же удалении опускается всего до +280°С. Впрочем, установлено также и то, что сразу после захода Солнца температура в приэкваториальной области резко снижается до —100°С, а к полуночи вообще доходит до —170°С, но после рассвета поверхность быстро прогревается до +230°С. Проведенные с Земли измерения в радиодиапазоне показали, что внутри грунта на небольшой глубине температура вообще не зависит от времени суток. Что говорит о высоких теплоизолирующих свойствах поверхностного слоя, но поскольку световой день длится на Меркурии 88 земных суток, то за это время хорошо прогреться, пусть и на небольшую глубину, успевают все участки поверхности.

Казалось бы, говорить о возможности существования в таких условиях на Меркурии льда — по меньшей мере абсурдно. Но вот в 1992 году, во время радиолокационных наблюдений с Земли вблизи северного и южного полюсов планеты, были впервые обнаружены участки, очень сильно отражающие радиоволны. Именно эти данные и были истолкованы как свидетельства наличия льда в приповерхностном меркурианском слое. Радиолокацией, выполненной из расположенной на острове Пуэрто-Рико радиообсерватории «Аресибо», а также из Центра дальней космической связи NASA в Голдстоуне (Калифорния) было выявлено около 20 округлых пятен поперечником в несколько десятков километров, имеющих повышенное радиоотражение. Предположительно это кратеры, в которые из-за их близкого расположения к полюсам планеты солнечные лучи попадают лишь вскользь или не попадают вовсе. Такие кратеры, называемые постоянно затененными, имеются и на Луне, в них при измерениях со спутников было выявлено наличие некоторого количества водного льда. Расчеты показали, что во впадинах постоянно затененных кратеров у полюсов Меркурия может быть достаточно холодно (–175°С), чтобы там в течение длительного времени мог существовать лед. Даже на равнинных участках близ полюсов расчетная дневная температура не превышает –105°С. Непосредственных же измерений температуры поверхности полярных районов планеты до сих пор не имеется.

Несмотря на наблюдения и расчеты, существование льда на поверхности Меркурия или на небольшой глубине под ней до сих пор однозначного доказательства не получило, поскольку повышенным радиоотражением обладают и каменные горные породы, содержащие соединения металлов с серой, и возможные на поверхности планеты металлические конденсаты, например ионы натрия, осевшие на нее в результате постоянной «бомбардировки» Меркурия частицами солнечного ветра.

Но тут возникает вопрос: почему распространение участков, сильно отражающих радиосигналы, четко приурочено именно к полярным областям Меркурия? Может быть, остальная территория защищена от солнечного ветра магнитным полем планеты? Надежды на прояснение загадки о льдах в царстве жары связаны лишь с полетом к Меркурию новых автоматических космических станций, оборудованных измерительными приборами, позволяющими определить химический состав поверхности планеты. Две такие станции — «Мессенджер» и «Бепи-Коломбо» — уже готовятся к полету.

Заблуждение Скиапарелли. Астрономы называют Меркурий трудным для наблюдений объектом, поскольку на нашем небосводе он удаляется от Солнца не больше чем на 28° и наблюдать его приходится всегда низко над горизонтом, сквозь атмосферную дымку на фоне утренней зари (осенью) или по вечерам сразу после заката Солнца (весной). В 1880-х годах итальянский астроном Джованни Скиапарелли на основании своих наблюдений Меркурия сделал вывод, что эта планета делает один оборот вокруг своей оси точно за такое же время, как и один оборот по орбите вокруг Солнца, то есть «сутки» на нем равны «году». Следовательно, к Солнцу всегда обращено одно и то же полушарие, поверхность которого постоянно раскалена, а вот на противоположной стороне планеты царят вечный мрак и холод. А так как авторитет Скиапарелли как ученого был велик, а условия наблюдения Меркурия — затруднительны, почти сто лет это положение сомнению не подвергалось. И лишь в 1965 году радиолокационными наблюдениями с помощью крупнейшего радиотелескопа «Аресибо» американские ученые Г. Петтенгилл и Р. Дайс впервые надежно определили, что Меркурий делает один оборот вокруг оси примерно за 59 земных суток. Это стало крупнейшим открытием в планетной астрономии нашего времени, которое буквально потрясло основы представлений о Меркурии. А вслед за ним последовало еще одно открытие — профессор Падуанского университета Д. Коломбо обратил внимание, что время оборота Меркурия вокруг оси соответствует 2/3 времени его обращения вокруг Солнца. Это было расценено как наличие резонанса между этими двумя вращениями, который возник из-за гравитационного воздействия Солнца на Меркурий. В 1974 году американская автоматическая станция «Маринер-10», впервые пролетев около планеты, подтвердила, что день на Меркурии длится больше года. Сегодня, несмотря на развитие космических и радиолокационных исследований планет, наблюдения Меркурия традиционными методами оптической астрономии продолжаются, хотя и с применением новых инструментов и компьютерных способов обработки данных. Недавно в Абастуманской астрофизической обсерватории (Грузия) совместно с Институтом космических исследований РАН было выполнено изучение фотометрических характеристик поверхности Меркурия, давшее новые сведения о микроструктуре верхнего слоя грунта.

В окрестностях солнца. Ближайшая к Солнцу планета Меркурий движется по сильно вытянутой орбите, то приближаясь к Светилу на расстояние 46 млн. км, то удаляясь от него на 70 млн. км. Сильно вытянутая орбита резко отличается от почти круговых орбит остальных планет земной группы — Венеры, Земли и Марса. Ось вращения Меркурия перпендикулярна плоскости его орбиты. Один оборот по орбите вокруг Солнца (меркурианский год) длится 88, а один оборот вокруг оси — 58,65 земных суток. Планета вращается вокруг своей оси в прямом направлении, то есть в том же, в каком движется по орбите. В результате сложения этих двух движений продолжительность солнечных суток на Меркурии составляет 176 земных. Среди девяти планет Солнечной системы Меркурий, чей диаметр составляет 4 880 км, на предпоследнем месте по размеру, меньше него — лишь Плутон. Сила тяжести на Меркурии составляет 0,4 от земной, а площадь поверхности (75 млн. км 2) — в два раза превышает лунную.

Грядущие вестники

Старт второй в истории автоматической станции, направляемой к Меркурию, — «Мессенджер» — NASA планирует осуществить уже в 2004 году. После запуска станция должна дважды (в 2004 и 2006 годах) пролететь вблизи Венеры, гравитационное поле которой искривит траекторию так, чтобы станция точно вышла к Меркурию. Исследования намечено провести в две фазы: сначала ознакомительные — с пролетной траектории при двух встречах с планетой (в 2007 и 2008 годах), а затем (в 2009—2010 годах) детальные — с орбиты искусственного спутника Меркурия, работа на которой будет происходить в течение одного земного года.

При пролете около Меркурия в 2007 году должна быть заснята восточная половина неизученного полушария планеты, а год спустя — западная. Таким образом, впервые будет получена глобальная фотокарта этой планеты, и уже одного этого было бы достаточно, чтобы счесть данный полет вполне успешным, однако программа работы «Мессенджера» гораздо более обширна. Во время двух запланированных пролетов гравитационное поле планеты будет «притормаживать» станцию, чтобы при следующей, третьей, встрече она смогла бы перейти на орбиту искусственного спутника Меркурия с минимальным удалением от планеты на 200 км и максимальным — на 15 200 км. Орбита будет расположена под углом 80° к экватору планеты. Низкий участок разместится над ее северным полушарием, что позволит подробно изучить как крупнейшую на планете равнину Жары, так и предполагаемые «холодные ловушки» в кратерах близ Северного полюса, в которые не попадает свет Солнца и где предполагается наличие льда.

Во время работы станции на орбите вокруг планеты планируется за первые 6 месяцев выполнить подробную съемку всей ее поверхности в различных диапазонах спектра, включая цветные изображения местности, определение химического и минералогического составов пород поверхности, измерение содержания летучих элементов в приповерхностном слое для поисков мест концентрации льда.

В последующие 6 месяцев будут выполняться очень детальные исследования отдельных объектов местности, наиболее важных для понимания истории геологического развития планеты. Такие объекты будут отобраны по результатам глобальной съемки, выполненной на первом этапе. Также лазерным высотомером будут проводиться измерения высот деталей поверхности для получения обзорных топографических карт. Магнитометр, расположенный вдалеке от станции на шесте длиной 3,6 м (чтобы избежать помех от приборов), произведет определение характеристик магнитного поля планеты и возможных магнитных аномалий на самом Меркурии.

Принять эстафету у «Мессенджера» и начать в 2012 году изучение Меркурия с помощью сразу трех станций призван совместный проект Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) — «БепиКоломбо». Здесь изыскательские работы планируется вести с помощью одновременно двух искусственных спутников, а также посадочного аппарата. В планируемом полете плоскости орбит обоих спутников пройдут через полюса планеты, что позволит охватить наблюдениями всю поверхность Меркурия.

Основной спутник в виде невысокой призмы массой 360 кг будет двигаться по слабовытянутой орбите, то приближаясь к планете до 400 км, то удаляясь от нее на 1 500 км. На этом спутнике будет размещен целый комплекс приборов: 2 телекамеры для обзорной и детальной съемки поверхности, 4 спектрометра для изучения хи-диапазонах (инфракрасном, ультрафиолетовом, гамма, рентгеновском), а также нейтронный спектрометр, предназначенный для обнаружения воды и льда. Кроме того, основной спутник будет снабжен лазерным высотомером, с помощью которого должна быть впервые составлена карта высот поверхности всей планеты, а также телескопом — для поиска потенциально опасных для столкновения с Землей астероидов, которые заходят во внутренние районы Солнечной системы, пересекая земную орбиту.

Перегрев Солнцем, от которого к Меркурию приходит в 11 раз больше тепла, чем к Земле, может привести к выходу из строя электроники, работающей при комнатной температуре, одна половина станции «Мессенджер» будет укрыта полуцилиндрическим теплоизолирующим экраном из специальной керамической ткани Nextel.

Вспомогательный спутник в виде плоского цилиндра массой 165 кг, называемый магнитосферным, планируется вывести на сильно вытянутую орбиту с минимальным расстоянием от Меркурия 400 км и максимальным — 12 000 км. Работая в паре с основным спутником, он будет производить измерения параметров удаленных областей магнитного поля планеты, в то время как основной займется наблюдением магнитосферы вблизи Меркурия. Такие совместные измерения позволят построить объемную картину магнитосферы и ее изменений во времени при взаимодействии с меняющими свою интенсивность потоками заряженных частиц солнечного ветра. На вспомогательном спутнике так-же будет установлена телекамера для съемки поверхности Меркурия. Магнитосферный спутник создается в Японии, а основной разрабатывается учеными европейских стран.

В проектировании посадочного аппарата участвуют Научно-исследовательский центр имени Г.Н. Бабакина при НПО имени С.А. Лавочкина, а также фирмы Германии и Франции. Запуск «БепиКоломбо» планируется произвести в 2009—2010 годах. В связи с этим рассматриваются два варианта: либо единый запуск всех трех аппаратов ракетой «Ариан-5» с космодрома Куру во Французской Гвиане (Южная Америка), либо — два отдельных пуска с космодрома Байконур в Казахстане российскими ракетами «Союз—Фрегат» (на одной—основной спутник, на другой — посадочный аппаратимагнитосферный спутник). Предполагается, что перелет к Меркурию будет длиться 2—3 года, за которые аппарат должен пролететь сравнительно близко от Луны и Венеры, гравитационное воздействие которых «скорректирует» его траекторию, придав направление и скорость, необходимые для достижения ближайших окрестностей Меркурия в 2012 году.

Как уже было сказано, исследования со спутников планируется проводить в течение одного земного года. Что же касается посадочного блока, то он сможет проработать очень недолгое время — сильный нагрев, которому он должен подвергнуться на поверхности планеты, неизбежно приведет к выходу из строя его радиоэлектронных устройств. Во время межпланетного перелета небольшой посадочный аппарат дискообразной формы (диаметр 90 см, масса 44 кг) будет находиться «на спине» у магнитосферного спутника. После их разделения вблизи Меркурия посадочный аппарат будет выведен на орбиту искусственного спутника с высотой 10 км над поверхностью планеты.

Другой маневр переведет его на траекторию снижения. Когда до поверхности Меркурия останется 120 м, скорость посадочного блока должна уменьшиться до нуля. В этот момент он начнет свободное падение на планету, в ходе которого произойдет наполнение сжатым воздухом пластиковых мешков — они укроют аппарат со всех сторон и смягчат его удар о поверхность Меркурия, которой он коснется со скоростью 30 м/с (108 км/ч).

Чтобы уменьшить негативное воздействие солнечного тепла и радиации, посадку на Меркурий планируется произвести в полярной области на ночной стороне, невдалеке от линии раздела темной и освещенной частей планеты, с таким расчетом, чтобы примерно через 7 земных дней аппарат «увидел» рассвет и поднимающееся над горизонтом Солнце. Для того чтобы бортовая телекамера смогла получить изображения местности, планируется снабдить посадочный блок своего рода прожектором. С помощью двух спектрометров будет определено, какие химические элементы и минералы содержатся в точке посадки. А небольшой зонд, прозванный «кротом», проникнет вглубь, чтобы провести измерения механических и тепловых характеристик грунта. Сейсмометром попытаются зарегистрировать возможные «меркуретрясения», которые, кстати, весьма вероятны.

Также планируется, что с посадочного аппарата на поверхность сойдет миниатюрный планетоход — для исследования свойств грунта на прилегающей территории. Несмотря на грандиозность планов, детальное изучение Меркурия только начинается. И то, что земляне намерены потратить на это множество сил и средств, отнюдь не случайно. Меркурий — единственное небесное тело, внутреннее строение которого столь сходно с земным, поэтому для сравнительной планетологии интерес он представляет исключительный. Возможно, исследования этой далекой планеты позволят пролить свет на загадки, таящиеся в биографии нашей Земли.

Миссия «БепиКоломбо» над поверхностью Меркурия: на переднем плане — основной орбитальный спутник, в отдалении — магнитосферный модуль.

Одинокий гость. «Маринер-10» — единственный космический аппарат, исследовавший Меркурий. Сведения, полученные им 30 лет назад, до сих пор остаются наилучшим источником информации об этой планете. Полет «Маринера-10» считается исключительно успешным — вместо намеченного по плану одного раза он провел исследования планеты трижды. На сведениях, полученных им в ходе полета, основаны все современные карты Меркурия и подавляющее большинство данных о его физических характеристиках. Сообщив о Меркурии всю возможную инфрмацию, «Маринер-10» исчерпал ресурс «жизнедеятельности», но и до сих пор продолжает безмолвно двигаться по прежней траектории, встречаясь с Меркурием каждые 176 земных дней — точно через два оборота планеты вокруг Солнца и через три оборота ее вокруг своей оси. Из-за такой синхронности движения он всегда пролетает над одним и тем же районом планеты, освещаемым Солнцем, точно под тем же углом, как и во время самого первого своего пролета.

Солнечные танцы. Самым впечатляющим зрелищем на меркурианском небосводе является Солнце. Там оно выглядит в 2—3 раза большим, чем на земном небе. Особенности сочетания скоростей вращения планеты вокруг своей оси и вокруг Солнца, а так-же сильная вытянутость ее орбиты приводят к тому, что видимое перемещение Солнца по черному меркурианскому небу совсем не такое, как на Земле. При этом путь Солнца выглядит неодинаково на разных долготах планеты. Так, в районах меридианов 0 и 180° з. д. рано утром в восточной части неба над горизонтом воображаемый наблюдатель мог бы увидеть «маленькое» (но в 2 раза большее, чем на небе Земли), очень быстро поднимающееся над горизонтом Светило, скорость которого по мере приближения к зениту постепенно замедляется, а само оно становится ярче и жарче, увеличиваясь в размерах в 1,5 раза — это Меркурий подходит по своей сильно вытянутой орбите ближе к Солнцу. Едва пройдя точку зенита, Солнце замирает, немного пятится назад в течение 2—3 земных суток, еще раз замирает, а затем начинает уходить вниз со все возрастающей скоростью и заметно уменьшаясь в размерах — это Меркурий отдаляется от Солнца, уходя в вытянутую часть своей орбиты — и с большой скоростью скрывается за горизонтом на западе.

Совсем по-иному выглядит дневной ход Солнца вблизи 90 и 270° з. д. Здесь Светило выписывает совсем удивительные пируэты — за сутки происходит по три восхода и по три заката. Утром из-за горизонта на востоке очень медленно появляется яркий светящийся диск громадного размера (в 3 раза больше, чем на земном небосводе), он немного поднимается над горизонтом, останавливается, а затем идет вниз и ненадолго скрывается за горизонтом.

Вскоре следует повторный восход, после которого Солнце начинает медленно ползти по небу вверх, постепенно ускоряя свой ход и при этом быстро уменьшаясь в размерах и тускнея. Точку зенит это «маленькое» Солнце пролетает на большой скорости, а потом замедляет свой бег, растет в размерах и медленно скрывается за вечерним горизонтом. Вскоре после первого заката Солнце поднимается вновь на небольшую высоту, ненадолго застывает на месте, а затем снова опускается к горизонту и заходит окончательно.

Такие «зигзаги» солнечного хода происходят оттого, что на коротком отрезке орбиты при прохождении перигелия (минимального расстояния от Солнца) угловая скорость движения Меркурия по орбите вокруг Солнца становится больше, чем угловая скорость его вращения вокруг оси, что приводит к перемещению Солнца на небосводе планеты в течение короткого промежутка времени (около двух земных суток) вспять его обычному ходу. А вот звезды на небе Меркурия перемещаются втрое быстрее, чем Солнце. Звезда, появившаяся одновременно с Солнцем над утренним горизонтом, зайдет на западе еще до полудня, то есть раньше, чем Солнце доберется до зенита, и успеет еще раз взойти на востоке, пока Солнце не село.

Небо над Меркурием черно и днем, и ночью, а все потому, что там практически нет атмосферы. Меркурий окружен лишь так называемой экзосферой — пространством настолько разреженным, что составляющие его нейтральные атомы никогда не сталкиваются. В нем согласно наблюдениям в телескоп с Земли, а также в процессе пролетов около планеты станции «Маринер-10» были обнаружены атомы гелия (они преобладают), водорода, кислорода, неона, натрия и калия. Составляющие экзосферу атомы «выбиты» из поверхности Меркурия фотонами и ионами, частицами, прилетающими от Солнца, а также микрометеоритами. Отсутствие атмосферы приводит к тому, что на Меркурии нет и звуков, поскольку нет упругой среды — воздуха, передающего звуковые волны.

Георгий Бурба, кандидат географических наук