«Меркурий (планета)»

Меркурий, самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы, астрономический знак . Среди больших планет имеет наименьшие размеры: её диаметр 4865 км (0,38 диаметра Земли), масса 3,304×1023 кг (0,055 массы Земли или 1: 6025000 массы Солнца); средняя плотность 5,52 г/см3. М. принадлежит к планетам земной группы.

М. движется вокруг Солнца на среднем расстоянии 0,387 астрономических единицы (58 млн. км) по эллиптической орбите с большим эксцентриситетом е = 0,206; в перигелии расстояние до Солнца составляет 46 млн. км, а в афелии 70 млн. км. Период обращения М. вокруг Солнца равен 88 суткам. Лишь в 60-х гг. 20 в. с помощью радиолокационных наблюдений было установлено, что М. вращается вокруг оси в прямом направлении (т. е. как и в орбитальном движении) с периодом 58,65 суток (относительно звёзд). Продолжительность солнечных суток на М. составляет 176 дней. Угловая скорость осевого вращения М. составляет 3/2 орбитального и соответствует угловой скорости его движения в орбите, когда планета находится в перигелии. На основании этого можно предполагать, что скорость вращения М. обусловлена приливными силами со стороны Солнца.

Для наблюдений с Земли М. ‒ трудный объект, т. к. он видимым образом никогда не удаляется от Солнца больше чем на 28°, вследствие чего М. приходится наблюдать всегда на фоне вечерней или утренней зари низко над горизонтом. Кроме того, в эту пору фаза планеты (т. е. угол при планете между направлениями на Солнце и на Землю) близка к 90° и наблюдатель видит освещённой лишь половину её диска. По этой причине на поверхности М. зафиксированы лишь крупные тёмные пятна неизвестной природы и карта его построена в самых общих чертах. Экватор М. наклонён к плоскости его орбиты на 7°. При наблюдениях в элонгациях (в наибольшем угловом удалении от Солнца) М. имеет блеск от ‒ 0,3 до + 0,6 звёздной величины. Изменение блеска с фазой у М. протекает сходно с Луной, что указывает на одинаковый характер неровностей у этих небесных тел, но отражательная способность М. хуже, чем у Луны: она подобна лунным морям. Его сферическое альбедо равно: визуальное 0,058, тепловое 0,09. Определённое радиолокационным путём в дециметровом диапазоне радиоволн поперечное сечение диска М. составляет всего лишь 0,06 от геометрического.

М., возможно, лишён атмосферы, хотя поляризационное и спектральные наблюдения указывают на наличие слабой атмосферы. Признаки углекислого газа CO2 наблюдались на М. спектральным путём. Самый верхний предел его содержания 4 г/см2. Сюда может примешиваться азот N2 или аргон Ar, не обнаруженные спектроскопически при наблюдениях с Земли. Содержание этих газов может быть в несколько раз выше, чем CO2. В верхней атмосфере М. углекислый газ должен диссоциировать под воздействием сильного ультрафиолетового облучения со стороны Солнца на CO, О, O2. Здесь при высокой кинетической температуре эти атомы и молекулы могут легко уходить в межпланетное пространство, т. к. вторая космическая скорость на М. очень невелика: 4,3 км/сек.

Расчётная средняя температура М. (найденная в предположении, что планета столько же излучает тепла, сколько получает его от Солнца) на среднем расстоянии от Солнца 505 K. Для точки поверхности М., где Солнце видно в зените (т. н. подсолнечная точка), вычисленная температура 618 K, а фактически измеренная 613 K. Эта температура увеличивается до 700 K, когда М. находится в перигелии и опускается до 550 K в афелии. Измеренное с большими трудностями инфракрасное излучение с неосвещённой части М. приводит к значению ночной температуры М. около 110 K. Возможно, что она несколько выше, но вряд ли выше 150 K. При измерениях теплового потока М. в радиодиапазоне обнаруживаются в среднем (по диску) температуры до 400 K в сантиметровом диапазоне и более низкие, 300‒200 K ‒ на миллиметровых и дециметровых волнах. Но эти измерения относятся не к самой поверхности, а к некоторому (неглубокому) уровню под ней, что подтверждается также отсутствием заметного эффекта фазы в измеряемых тепловых потоках. Сопоставление с потоками, измеренными в инфракрасном диапазоне, позволяет вывести значение коэффициента температуропроводности g = 1/500 ‒ 1/700, что соответствует аналогичным значениям для Луны.

Уподоблять поверхность М. лунной поверхности нужно с осторожностью, т. к. средняя плотность М. значительно выше, чем у Луны. Следует допустить в составе коры или мантии М. существование вещества с плотностью гораздо большей, чем на поверхности. Это может быть железо, перемешанное с силикатами или образующее самостоятельное ядро. Последнее, однако, мало правдоподобно, т. к. масса М. мала и радиоактивный распад не может быть эффективным, так что железо в нём не могло быть расплавлено. К сожалению, все эти выводы не поддаются количественной проверке, т. к. ни сжатие фигуры М., ни его момент вращения неизвестны. Спутников М. не имеет.

Лит.: Мороз В. И., Физика планет, М., 1967.

Д. Я. Мартынов.

МЕРКУРИЙ (планета)

МЕРКУ́РИЙ, планета, среднее расстояние от Солнца 0,387 астрономических единиц (58 млн. км), период обращения 88 сут., период вращения 58,6 сут., средний диаметр 4878 км, масса 3,3·10²³ кг, в состав крайне разреженной атмосферы входят: Ar, Ne, He. Поверхность Меркурия по внешнему виду подобна лунной.

* * *

МЕРКУ́РИЙ, ближайшая к Солнцу большая планета Солнечной системы(см. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА).

Особенности движения

Меркурий движется вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики(см. ЭКЛИПТИКА) под углом 7°00"15. Расстояние Меркурия от Солнца меняется от 46,08 млн. км до 68,86 млн. км. Период обращения вокруг Солнца (меркурианский год) составляет 87,97 земных суток, а средний интервал между одинаковыми фазами (синодический период) 115,9 земных суток. Продолжительность солнечных суток на Меркурии равна 176 земным суткам. Расстояние Меркурия от Земли меняется от 82 до 217 млн. км. Максимальный угловой размер планеты при наблюдении с Земли составляет 13, минимальный — 5. Средняя скорость движения Меркурия по орбите вокруг Солнца — 47,89 км/с.

Период обращения Меркурия вокруг своей оси равен 58,6461 ± 0,0005 суток, что составляет 2/3 от периода обращения вокруг Солнца. Это обстоятельство является результатом действия приливного трения и крутящего момента гравитационных сил со стороны Солнца, обусловленного тем, что на Меркурии распределение масс не является строго концентрическим (центр масс смещен по отношению к геометрическому центру планеты). Обращение Меркурия вокруг Солнца и его собственное вращение приводят к тому, что длительность солнечных суток на планете равна трем звездным меркурианским суткам или двум меркурианским годам и составляет около 175,92 земных суток.

Ось вращения Меркурия наклонена к плоскости его орбиты не более чем на 3°, благодаря чему заметных сезонных изменений на этой планете не должно существовать. Для наблюдений с Земли Меркурий — трудный объект, так как он видимым образом никогда не удаляется от Солнца больше чем на 28°, вследствие чего его приходится наблюдать всегда на фоне вечерней или утренней зари низко над горизонтом. Кроме того, в эту пору фаза планеты (то есть угол при планете между направлениями на Солнце и на Землю) близка к 90°, и наблюдатель видит освещенной лишь половину ее диска.

Размеры, форма и масса Меркурия

По форме Меркурий близок к шару с экваториальным радиусом (2440 ± 2) км, что примерно в 2,6 раза меньше, чем у Земли. Разность полуосей экваториального эллипса планеты составляет около 1 км; экваториальное и полярное сжатия незначительны. Отклонения геометрического центра планеты (шара) от центра масс — порядка полутора километров. Площадь поверхности Меркурия в 6,8 раз, а объем — в 17,8 раз меньше, чем у Земли.

Масса Меркурия равна 3,31 · 10²³ кг, что примерно в 18 раз меньше массы Земли. Средняя плотность близка к земной и составляет 5,44 г/см³. Ускорение свободного падения вблизи поверхности 3,7 м/с².

Температура и рельеф поверхности Меркурия

Как ближайшая к Солнцу планета, Меркурий получает от центрального светила значительно большую энергию, чем, например, Земля (в среднем в 10 раз). Из-за вытянутости орбиты поток энергии от Солнца варьируется примерно в два раза. Большая продолжительность дня и ночи приводит к тому, что яркостные температуры (измеряемые по инфракрасному излучению в соответствии с законом теплового излучения Планка) на «дневной» и на «ночной» сторонах поверхности Меркурия при среднем расстоянии от Солнца могут изменяться примерно от 600 К до 100 К. Но уже на глубине нескольких десятков сантиметров значительных колебаний температуры нет, что является следствием весьма низкой теплопроводности пород.

Поверхность Меркурия, покрытая раздробленным веществом базальтового типа, довольно темная. Судя по наблюдениям с Земли и фотографиям с космических аппаратов, она в целом похожа на поверхность Луны, хотя контраст между темными и светлыми участками выражен слабее. Наряду с кратерами (как правило, менее глубокими, чем на Луне) есть холмы и долины.

Атмосфера и физические поля

Над поверхностью Меркурия имеются следы весьма разреженной атмосферы, содержащей, кроме гелия, также водород, углекислый газ, углерод, кислород и благородные газы (аргон, неон). Близость Солнца обусловливает ощутимое влияние на Меркурий солнечного ветра(см. СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР). Благодаря этой близости значительно и приливное воздействие Солнца на Меркурий, что должно приводить к возникновению над поверхностью планеты электрического поля(см. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ), напряженность которого может быть примерно вдвое больше, чем у «поля ясной погоды» над поверхностью Земли, и отличается от последнего сравнительной стабильностью.

На Меркурии имеется и магнитное поле(см. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ). Магнитный дипольный момент Меркурия равен 4,9 · 10²² Гс·см³, что примерно на четыре порядка меньше, чем у Земли; однако, поскольку напряженности поля обратно пропорциональны кубу радиуса планет, то на Меркурии и на Земле они близкие по порядку величины.

Модель внутреннего строения

Предложено несколько моделей внутреннего строения Меркурия. Согласно наиболее распространенному (хотя и предварительному) мнению планета состоит из горячего, постепенно остывающего железоникелевого ядра и силикатной оболочки, на границе между которыми температура может приближаться к 10³ К. На долю ядра приходится больше половины массы планеты.