Задача средний радиус планеты меркурий 2420 км

Куда исчезают «лишние» километры?

Практически вся поверхность округлого небесного тела покрыта глубокими бороздами, массивными скалами и лопастевидными уступами, которые уходят вдаль на тысячи миль. Самые известные из них: Пантеон, Рупес, Антониади, Фрам, Бигль. Эти рельефные образования – своеобразные морщины на космическом объекте, потерявшем за последние 4 миллиарда лет порядка 14 км. Они возникли в результате съеживания поверхности, на что указывает необычайная протяженность и высота обрывов. Всему виной – остывающее ядро, запустившее разрушительные геологические процессы.

По свидетельствам ученых, радиус Меркурия стремительно сокращается, причем намного быстрее, чем предполагалось. Примерно 54% от него занимает жидкий железно-никелевый центр, из-за которого и уменьшается толщина внешней оболочки. Он постепенно охлаждается, а кора, состоящая из цельной пластины, сжимается. Исследователи сравнивают этот процесс со сморщиванием ягоды на солнце. Планета буквально скукоживается, каменные глыбы наползают друг на друга и появляются горные хребты.

Размер Меркурия непрерывно уменьшается, что уже зафиксировали межпланетные зонды Mariner 10 и Messenger. Ему грозит полное исчезновение. Но если одни астрономы связывают его смерть с потерей тепла, то другие считают причиной грядущей катастрофы метеоритную бомбардировку. Предположительно, она началась 3,8 млрд лет назад и длилась 400 млн лет, после чего поверхность стала приближаться к ядру на 0,1-0,4 мм в год. Это вызвало необратимые тектонические изменения, которые продолжаются до сих пор.

Природные условия

Особенность Меркурия — большой перепад температур.

Отсутствие постоянной атмосферы, невысокая скорость вращения и плотность верхнего слоя коры не дают удерживать солнечное тепло. Поэтому одной из особенностей Меркурия является большой перепад температур на обращенной к Солнцу и теневой сторонах. На освещенной части поверхность нагревается до +430°С, ночью может быть около 173°С ниже нуля. Разница почти в 600 градусов по шкале Цельсия в сутки наблюдается только на поверхности планеты.

Планета имеет незначительный наклон оси вращения, что делает полюсы практически недостижимыми для Солнца. Радарные исследования этих областей показали, что на поверхности может находиться лед. Предположительно он покрыт пылью, а толщина слоя льда — около 2 м.

Есть гипотеза, что эти залежи льда образовались во время многочисленных ударов комет. Испарившись при этом, вода переместилась по планете в область полюсов, где заняла углубления в породе и застыла. Присутствие льда может означать, что жизнь на Меркурии возможна.

Химический состав

Основные химические элементы, которые формируют планету, — железо и никель. Они находятся в расплавленном состоянии и наполняют крупное ядро. Установлено, что доля железа в сплаве ядра выше, чем у остальных планет Солнечной системы.

В верхнем слое грунта железа не так много: преобладают кальций, магний и сера. В небольших количествах встречается алюминий.

Состав поверхности этой планеты можно сравнить с базальтовыми породами, встречающимися на Земле, и с составом распространенных метеоритов — хондритов.

При похожем содержании элементов средняя плотность верхнего слоя поверхности Меркурия выше, чем у метеоритов.

Размер, масса и орбита планеты Меркурий

При радиусе в 2440 км и массе 3.3022 х 1023 кг Меркурий считается самой маленькой планетой в Солнечной системе. По размеру достигает всего 0.38 земного. Также уступает по параметрам некоторым спутникам, но по плотности стоит на втором месте после Земли – 5.427 г/см3. На нижнем фото указано сравнение размеров Меркурия и Земли.

Сравнение Меркурия и Земли

Это обладатель самой эксцентричной орбиты. Удаленность Меркурия от Солнца может колебаться от 46 миллионов км (перигелий) до 70 миллионов км (афелий). От этого могут меняться и ближайшие планеты. Средняя орбитальная скорость равна – 47322 км/с, поэтому на прохождения орбитального пути уходит 87.969 дней. Ниже представлена табличка характеристик планеты Меркурий.

Экваториальный радиус 2439,7 км
Полярный радиус 2439,7 км
Средний радиус 2439,7 км
Окружность большого круга 15 329,1 км
Площадь поверхности 7,48·107 км²
0,147 земной
Объём 6,083·1010 км³
0,056 земного
Масса 3,33·1023 кг
0,055 земной
Средняя плотность 5,427 г/см³
0,984 земной
Ускорение свободного

падения на экваторе

3,7 м/с²
0,377 g
Первая космическая скорость 3,1 км/с
Вторая космическая скорость 4,25 км/с
Экваториальная скорость

вращения

10,892 км/ч
Период вращения 58,646 дней
Наклон оси 2,11′ ± 0,1′
Прямое восхождение

северного полюса

18 ч 44 мин 2 с
281,01°
Склонение северного полюса 61,45°
Альбедо 0,142 (Бонд)
0,068 (геом.)
Видимая звёздная величина от −2,6m до 5,7m
Угловой диаметр 4,5″ – 13″

Скорость оборота оси составляет 10.892 км/ч, поэтому сутки на Меркурии длятся 58.646 дней. Это говорит о том, что планета находится в резонансе 3:2 (3 осевых вращения на 2 орбитальных).

Эксцентричность и замедленность вращения приводят к тому, что планета тратит 176 дней на то, чтобы вернуться в изначальную точку. Так что один день на планете вдвое длиннее года. Также это обладатель наиболее низкого осевого наклона – 0.027 градусов.

Перигелий 46 001 009 км
0,38709927 а. е.
Афелий 69 817 445 км
0,46670079 а. е.
Большая полуось 57 909 227 км
0,38709927 а. е.
Эксцентриситет

орбиты

0,20563593
Сидерический период

обращения

87,969 дней
Синодический период

обращения

115,88 дней
Орбитальная скорость 47,36 км/с
Средняя аномалия 174,795884°
Наклонение 7,00° относительно плоскости эклиптики
3,38° относительно солнечного экватора
6,34° отн. инвариантной плоскости
Долгота восходящего узла 48,33167°
Аргумент перицентра 29,124279°

Период обращения планеты вокруг центра солнечной системы

Вращение Меркурия кардинально отличается от вращения земного шара.  Вращения его медленны вокруг своей оси, зато с достаточно непродолжительным орбитальным периодом.

Один оборот вокруг  оси совершается за 116 земных суток и каждые 116 суток он сближается с Землей, а орбитальный период вращения, время совершения  полного оборота вокруг Солнца или год на Меркурии  равняется  88 дням. За один год на Земле он совершает  4 круга вокруг Солнца.

До 1962 года считали, что планета  повернута к Солнцу одной и той же стороной. В 1962 году ученым-исследователям с помощью обсерваторий удалось установить четкий период обращения, который также назвали меркурским днем (сутки на Меркурии), равному 59 дней.

Когда Меркурий приближается к афелию, движение планеты по орбите увеличивает  скорость и составляет  149% угловой скорости.

При приближении его к перигелию, движение Солнца, относительно планеты, сначала замедляется, потом вовсе останавливается. Но, потом снова начинает движение, сначала с маленькой скоростью, потом с все увеличивающейся скоростью. Когда происходит изменение скорости движения по небосклону, видимый размер Солнца тоже начинает меняться сначала становится то больше, то меньше. Зависит от того, какое расстояние между Меркурием и Солнцем.

При исследованиях и опытах определили, что сутки на этой планете составляют большую часть (2/3) от его года. Синодический (внешний) орбитальный период планеты Меркурий, тоже составляет большую часть (2/3) от меркурианских суток. Удивительно, что эти отношения у планеты равны.

Около перигелия внутреннее вращение суммируется с внешним вращением, из-за чего и возникает увеличение скорости планеты. Он является единственной планетой, которая совершает практически полный оборот вокруг Солнца в окружающем или наблюдаемом пространстве.

Изучение орбиты Меркурия

История изучения планеты Меркурий

Описание Меркурия не обходится без истории исследований. Эта планета доступна для наблюдения без использования приборов, поэтому фигурирует в мифах и древних легендах. Первые записи обнаружены в табличке Мул Апин, выступающей астрономическими и астрологическими вавилонскими записями.

Эти наблюдения сделаны в 14-м веке до н.э. и рассказывают о «пляшущей планете», потому что Меркурий перемещается быстрее всего. В Древней Греции его именовали Стилбон (переводится как «блеск»). Это был посланник Олимпа. Потом римляне переняли эту идею и дали современное наименование в честь своего пантеона.

Птолемей в работах несколько раз упоминал, что планеты способны проходить перед Солнцем. Но он не записывал в примеры Меркурий и Венеру, потому что считал их слишком маленькими и незаметными.

Китайцы именовали его Чэнь Синь («Часовая звезда») и связывали с водой и северной направленностью. Причем в азиатской культуре до сих пор сохранилось такое представление о планете, которую даже записывают как 5-й элемент.

Для германских племен здесь наблюдалась связь с богом Одином. Майя видели четырех сов, две из которых отвечали за утро, а две других за вечер.

О геоцентрическом орбитальном пути еще в 11 веке написал один из исламских астрономов. В 12-м веке Ибн Баджья отметил транзит двух крошечных темных тел перед Солнцем. Скорее всего он видел Венеру и Меркурий.

Проход Меркурия через солнечный диск, наблюдаемый SOHO в 2006 году. За транзитом можно было смотреть в Восточной Европе и восточном полушарии

Индийский астроном Кералы Сомаяджи в 15 веке создал частичную гелиоцентрическую модель, где Меркурий совершал обороты вокруг Солнца.

Первый обзор в телескоп приходится на 17 век. Это сделал Галилео Галилей. Он тогда внимательно изучал фазы Венеры. Но его аппарату не хватило мощности, поэтому Меркурий остался без внимания. А вот транзит отметил Пьер Гассенди в 1631 году.

Орбитальные фазы в 1639 году заметил Джованни Зупи

Это было важное наблюдение, потому что подтвердило вращение вокруг звезды и правильность гелиоцентрической модели

Более точные наблюдения в 1880-х гг. предоставил Джованни Скиапарелли. Он считал, что орбитальный путь занимает 88 дней. В 1934 году Юджиос Антониади создал детальную карту поверхности Меркурия.

Карта Меркурия, созданная Антониади

Первый радиолокационный сигнал удалось отбить советским ученым в 1962 году. Через три года американцы повторили эксперимент и закрепили осевой оборот в 59 дней. Обычные оптические наблюдения не смогли дать новых сведений, но интерферометры открыли химические и физические характеристики подповерхностных слоев.

Первое глубокое изучение поверхностных особенностей провели в 2000 году обсерваторией Маунт-Вильсон. Большую часть карты составили при помощи радиолокационного телескопа Аресибо, где расширение достигает 5 км.

Сравнительная характеристика

Если представить небесные тела в уменьшенном масштабе, сохранив их реальные пропорции, то Земля и Меркурий соотносились бы между собой как мячи для бейсбола и для гольфа. Окажись Солнце размером с дверь, они смотрелись бы еще мизерней – как пятицентовая монета и зеленая горошина. Да что там – первый с конца рекордсмен уступает даже некоторым спутникам. Его обошли, например, крупный сатурнианский Титан и юпитерианский Ганимед. Диаметр Меркурия составляет 4879,4 км, а их – 5150 и 5168 км соответственно.

Зато галилеев Каллисто, третий по величине, явно не в лидерах. Его показатель едва дотягивает до 4821 км. Также в самом хвосте плетутся разжалованный Плутон (2377 км) и наша Луна (3474 км). Согласитесь, на фоне такого соседства ближайшая к звезде планета уже не кажется настолько крошечной. Ну а земной шар, поставленный с ними в один ряд, вообще выглядит гигантом, ведь диаметр Меркурия едва ли превышает средние значения ширины Атлантического океана.

Сравнение Меркурия и Земли

Скорость

Экваториальная скорость вращения планеты составляет  10,89 км/час. Скорость орбитального движения зависит от местоположения планеты на ее орбите.

Первая космическая скорость — это минимальная скорость, которую нужно сообщить объекту, чтобы он совершал движения по орбите вокруг Меркурия. Рассчитывается она по формуле и примерно равна 3,1 км/сек.

До 60-х годов 20 века считалось, что планета вращается одновременно с вращением Солнца, а вокруг своей оси не вращается совсем. Это произошло из-за того, что ученые изучали его лишь в одном положении, никогда его не меняя, поэтому и результаты всегда были идентичны друг другу. А часть планеты вообще была всегда скрыта. Лишь в 1965 году ученым из Америки удалось доказать движение Меркурия вокруг своей оси.

Исследование планеты Меркурий

До момента первого полета беспилотных аппаратов мы многого не знали о морфологических характеристиках. Первым к Меркурию отправился Маринер в 1974-1975 гг. Он трижды приблизился и сделал ряд масштабных фото.

Космический аппарат НАСА Маринер-10, который в 1970-х гг. исследовал Венеру и Меркурий

Но аппарат обладал длительным орбитальным периодом, поэтому при каждом приближении подходил к одной и той же стороне. Так что карта составляла лишь 45% всей площади.

При первом сближении удалось зафиксировать магнитное поле. Последующие подходы показали, что оно сильно напоминает земное, отклоняющее звездные ветры.

В 1975 году у аппарата кончилось топливо, и мы потеряли связь. Однако Маринер-10 и сейчас может вращаться вокруг Солнца и наведываться к Меркурию.

Вторым посланником стал MESSENGER. Он должен был разобраться в плотности, магнитном поле, геологии, структуре ядра и атмосферных особенностях. Для этого установили специальные камеры, гарантирующие высшее разрешение, а спектрометры отмечали составляющие элементы.

Аппарат MESSENGER вращается вокруг Меркурия с марта 2011 года

MESSENGER стартовал в 2004 году и выполнил три пролета с 2008 года, компенсировав упущенную Маринером-10 территорию. В 2011 году он перешел на эллиптическую планетарную орбиту и начал снимать поверхность.

После этого стартовала следующая годичная миссия. Последний маневр пришелся на 24 апреля 2015 года. После этого закончилось топливо, и 30 апреля спутник разбился об поверхность.

В 2016 году ЕКА и JAXA объединились для создания BepiColombo, который должен добраться к планете в 2024 году. У него есть два зонда, которые будут изучать магнитосферу, а также поверхность во всех длинах волн.

Расширенное изображение Меркурия, созданное на основе снимков камер MESSENGER

Меркурий – интересная планета, раздираемая крайностями и противоречиями. Обладает расплавленной поверхностью и льдом, нет атмосферы, зато присутствует магнитосфера. Мы надеемся, что будущие технологии позволят узнать больше интригующих подробностей. Обязательно рассмотрите, как выглядит современная карта поверхности Меркурия в высоком разрешении.

Общие сведения о Меркурии

Меркурий – это ближайшая к Солнцу планета (первая планета Солнечной системы).

Меркурий относится к планетам земной группы и назван в честь древнеримского бога торговли. У Меркурия нет естественных спутников. Имеет очень разреженную атмосферу.

Меркурий известен людям с древних времен.

Единственной соседкой Меркурия является Венера.

Меркурий обладает крупным железным ядром, которое составляет 83% от объема и 60% от массы планеты и является источником магнитного поля.

Ядро Меркурия окружено силикатной мантией толщиной примерно 550 километров. Толщина коры планеты составляет от 100 до 300 километров.

Поверхность Меркурия испещрена ударными кратерами от воздействий метеоритов и комет и напоминает поверхность Луны.

Из-за близкого расположения к Солнцу Меркурий сложно наблюдать с поверхности Земли.

Исследование Меркурия

Меркурий появляется в трудах по астрономии начиная с Древнего Вавилона, описывается в Древнем Китае и Древней Греции как утренняя или вечерняя звезда.

Планета привлекала внимание ученых, но была изучена хуже других из-за сложности его наблюдения с Земли. Космическая эра дала необходимые средства для исследования этой планеты

Последние исследования Меркурия:

  1. В 1974 г. американская межпланетная автоматическая станция «Маринер-10» впервые пролетела около Меркурия на расстоянии 320 километров. Были сделаны многочисленные фотографии поверхности Меркурия, предположено наличие льда.
  2. В 2004 г. НАСА запустило исследовательский аппарат «Мессенджер», который достиг Меркурия в 2008 г. и вышел на орбиту в 2011 г. Искусственный спутник исследовал атмосферу, поверхность и ландшафт планеты, провел анализ соотношения элементов в составе планеты и ее экзосферы. Также была создана первая подробная карта поверхности Меркурия. В 2015 г. зонд упал на планету.
  3. В 2018 г. стартовала миссия под названием BepiColombo, объединяющая исследовательские модули из Европы и Японии, они достигнут Меркурия в 2025 г. и будут исследовать атмосферу и его магнитное поле.


Исследование Меркурия. V — kosmose.com.

Роскосмос планирует отправку аппарата для совершения первой посадки на поверхность Меркурия, старт готовится к 2030 г.

Атмосфера Меркурия

Основой непостоянной атмосферы Меркурия стали кислород, натрий и водород. Гравитационные силы здесь намного меньше, чем на Земле, их не хватает, чтобы удерживать плотную атмосферу. Слабое магнитное поле тоже не может сохранить атмосферу.

Солнечный ветер приносит пыль от метеоритов и частицы газа вместе с продуктами радиоактивного распада, над поверхностью образуется тонкий слой непостоянной экзосферы. Кроме атомов кислорода и водорода, в ней обнаружены гелий, натрий, летучий элемент калия, некоторые инертные газы. Все они не удерживаются планетой: давление солнечного излучения уносит и рассеивает их в космосе.

Сорванная атмосферная оболочка образует экзосферный след, который тянется за планетой на протяжении 2 млн км и похож на хвост кометы.

Масса

Из-за относительно небольших значений массы, радиуса и площади поверхности, считается наименьшим небесным телом нашей системы.

  • Средний радиус планеты Меркурий равен 2420 км.
  • Экваториальный – 2440 км.
  • Масса Меркурия -3.3 х 1023 кг.
  • Вес в тоннах равен 203 т.

Планета меньше Земли в 18 раз по объему. Наименьшая в системе площадь поверхности меньше площади Земли в 10 раз.

  • Размер планеты равняется 0,38 от размера Земли.
  • По плотности занимает второе место  системы, уступая  Земле 5.427 г/см3. Из-за высокой плотности вес 100 земных килограмм равняется примерно 40 меркурианским кг.

Меркурианская Орбита  наиболее эксцентричная в системе.

  • Планета может приближаться на расстояние 46 млн.км. в период перигелия.
  • В афелии  отдаляется от основной звезды на 70 млн.км.
  • Средняя орбитальная скорость равняется 47322 километров в секунду.

Меркурий занимает первое место по приближенности к Солнцу, Плутон занимал последнее место в списке. Диаметр Меркурия равняется примерно 4900 км, что на 62% меньше по сравнению с Землей. Площадь планеты равна 75 млн квадратных км. Объем Земли может вместить 18 тел с подобным объемом.

Год длится около 88 дней.  Осевое вращение занимает 58 дней, солнечный день длится 176 дней. Из-за этого можно считать, что один солнечный день длится больше, чем меркурианский год. Угол наклона наименьший среди планет нашей системы (примерно 0,03 градуса, земной 23,4).

Зная, сколько весит планета, учеными сделан вывод о том, что Меркурий —  самая маленькая и легкая, после исключения Плутона из списка планет солнечной системы.

Недра планеты хранят огромные запасы металла, составляющие ядро планеты. Расстояние от центра до поверхности в среднем равно 2420 км. Ядро занимает примерно 80% площади небесного тела.

Гипотезы образования

Главной гипотезой о появлении этого небесного тела стала небулярная: Солнце возникло из гравитационно неустойчивого газопылевого облака после взрыва сверхновой звезды около 4,6 млрд лет назад, крупные сгущения газов вокруг нового светила привели к появлению планет, в том числе Меркурия.

В XIX в. возникла версия, что эта планета сформировалась как спутник Венеры и впоследствии была потеряна ею. Эта гипотеза объясняет необычную эллиптическую форму ее орбиты.

Согласно еще одной гипотезе, на заре образования Солнечной системы произошло столкновение Меркурия с Венерой по касательной. В результате этого события Меркурий потерял часть мантии и коры, которые были частично собраны Венерой, а остатки рассеяны в пространстве.

Еще одна версия рассказывает о столкновении Протомеркурия с планетезималью, в 5 раз меньшей его по массе, что привело к потере части верхнего слоя будущей планеты. Эта гипотеза объясняет непропорционально крупный размер ее ядра.

Поверхность Меркурия

По многочисленным фотографиям можно сказать, что поверхность планеты напоминает лунную: тоже испещрена кратерами от ударов менее массивных небесных тел. Углубления окружены ореолом от выброса вещества при столкновении с метеоритами. Сила тяжести на Меркурии больше, чем на Луне, поэтому размеры этих ореолов на поверхности Меркурия меньше.

По возрасту следы от ударов метеоритами на Меркурии отличаются друг от друга, некоторые из них уже сильно разрушены, другие сохранили форму.

Отличием поверхности от лунной можно назвать эскарпы — зубчатые уступы горных откосов. Происхождение такого ландшафта объясняется сжатием поверхности коры при сокращении ядра.

В формировании рельефа участвовали многочисленные вулканы, об их активности свидетельствуют обнаруженные горные массивы и равнины, некогда залитые лавой.

Поверхность Меркурия. Credit: V — kosmose.com.

Ссылка на основную публикацию