Из всех известных на сегодняшний день планет Солнечной системы Меркурий является объектом, наименее интересующим научное сообщество. Объясняется это в первую очередь тем, что маленькая звездочка, тускло горящая на ночном небосклоне, на деле оказалась самой наименее пригодной в плане прикладной науки. Первая планета от Солнца представляет собой безжизненный космический полигон, на котором потренировалась явно сама природа в процессе формирования Солнечной системы.
В действительности Меркурий можно смело назвать настоящим кладезем информации для астрофизиков, из которого можно почерпнуть массу интереснейших данных о законах физики и термодинамики. Используя полученную информацию об этом интереснейшем небесном объекте, можно получить представление о том влиянии, какое оказывает на всю Солнечную систему наша звезда.
Что представляет собой первая планета Солнечной системы?
На сегодняшний день Меркурий считается самой маленькой планетой, входящей в систему. С тех пор, как Плутон был исключен из списка основных небесных светил нашего ближнего космоса и переведен в разряд карликовых планет, Меркурий занял почетное первое место. Однако это лидерство не прибавило баллов. То место, которое занимает Меркурий в Солнечной системе, оставляет его вне поля зрения современной науки. Всему виной, близкое расположение к Солнцу.
Такое незавидное положение откладывает отпечаток на поведение планеты. Меркурий со скоростью 48 км/с. несется по своей орбите, совершая полный оборот вокруг Солнца за 88 земных суток. Вокруг собственной оси он вращается достаточно медленно — за 58,646 дней, что дало повод астрономам долгое время считать Меркурий повернутым к Солнцу одной стороной.
С большой долей вероятности именно такая прыткость небесного тела и его соседство с центральным светилом нашей Солнечной системы, стали поводами дать планете название в честь древнеримского бога Меркурия, который также отличался своей стремительностью.
К чести первой планеты Солнечной системы, еще древние считали ее самостоятельным небесным телом, которое вращается вокруг нашей звезды. С этого ракурса любопытны академические данные о ближайшем соседе нашего светила.
Как долететь до Меркурия
Сложности связаны с небольшим размером Меркурия и малым расстоянием от него до Солнца. Это самая маленькая планета в нашей системе — её диаметр составляет всего около 4900 километров. Дистанция до светила — в среднем 60 миллионов километров. У Земли, для сравнения, это значение равно 150 миллионам. Это, помимо прочего, означает, что у Меркурия короткая орбита — на один оборот вокруг звезды ему требуется всего 88 земных суток. Только этих двух параметров достаточно, чтобы доставить инженерам массу проблем.
Само Солнце также не облегчает их работу. Когда космические корабли удаляются от него, например, в сторону Марса или Юпитера, им приходится преодолевать притяжение звезды с помощью ускорения. Однако когда они движутся в направлении Солнца, как в случае с Меркурием, оно само ускоряет их. Поэтому в случае даже небольшой ошибки космический аппарат может пролететь мимо своей цели и плюхнуться в огненную бездну.
В фантастических фильмах и сериалах данная проблема решается с помощью простейшего маневра — корабль разворачивается на 180 градусов и, дабы притормозить, включает двигатели, оказываясь в конечном итоге там, где нужно. Однако в реальности, при нынешнем уровне развития технологий, замедление после прямого подлёта к Меркурию кажется задачей если не невыполнимой, то, по крайней мере, невероятно сложной. Так как придётся сбрасывать слишком много скорости. Чтобы создать достаточную для этого тягу, на борту должно быть очень много топлива. Которое имеет вес, и прежде должно быть поднято с поверхности Земли.
А Вы смотрели: Меркурий
Краткая характеристика и особенности планеты
Среди всех восьми планет Солнечной системы у Меркурия самая необычная орбита. Ввиду незначительного расстояния планеты от Солнца, орбита у нее самая короткая, однако по своей форме это сильно вытянутый эллипс. В сравнении с орбитальным путем других планет, у первой планеты самый высокий эксцентриситет – 0,20 е. Другими словами, движение Меркурия напоминает гигантские космические качели. В перигелий стремительный сосед Солнца приближается к нему на расстояние 46 млн. км, раскаляясь до красна. В афелии Меркурий отдается от нашего светила на расстояние 69,8 млн. км, успевая за это время немного остыть в просторах космоса.
В ночном небе планета имеет светимость в широком диапазоне от −1,9m до 5,5m, однако ее наблюдение весьма ограничено по причине близкого расположения Меркурия к Солнцу.
Такая особенность орбитального полета легко объясняет широкий диапазон перепада температур на планете, который является самым значительным в Солнечной системе. Однако главной отличительной чертой астрофизических параметров маленькой планеты является смещение орбиты относительно положения Солнца. Этот процесс в физике называется прецессия, и чем он вызван, до сих пор остается загадкой. В XIX веке была даже составлена таблица изменений орбитальных характеристики Меркурия, однако объяснить подобное поведение небесного тела до конца не удалось. Уже в середине XX было сделано предположение о существовании вблизи Солнца некой планеты, влияющей на положение орбиты Меркурия. Подтвердить эту теорию в данный момент техническими средствами наблюдения с помощью телескопа не представляется возможным, ввиду близкого расположения исследуемой области к Солнцу.
Самое подходящее объяснение этой особенности орбиты планеты — рассматривать прецессию с точки зрения теории относительности Эйнштейна. Предварительно орбитальный резонанс Меркурия оценивался как 1 к 1. На деле оказалось, что этот параметр имеет значение 3 к 2. Ось планеты располагается под прямым углом к орбитальной плоскости, а комбинация скорости вращения солнечного соседа вокруг собственной оси с орбитальной скоростью приводит к возникновению любопытному явлению. Светило, дойдя до зенита, начинает обратный ход, поэтому на Меркурии восход и закат Солнца происходят в одной части меркурианского горизонта.
Что касается физических параметров планеты, то они следующие и выглядят довольно скромно:
- средний радиус планеты Меркурий составляет 2439,7 ± 1,0 км;
- масса планеты составляет 3,33022·1023 кг;
- плотность Меркурия равна 5,427 г/см³;
- ускорение свободного падения на меркурианском экваторе 3,7 м/с2.
Диаметр самой маленькой планеты равен 4879 км. Среди планет земной группы Меркурий уступает всем трем. Настоящими гигантами по сравнению с маленьким Меркурием являются Венера и Земля, Марс ненамного превышает размеры первой планеты. Солнечный сосед уступает по размерам даже спутникам Юпитера и Сатурна, Ганимеду (5262 км) и Титану (5150 км).
Относительно Земли первая планета Солнечной системы занимает разное положение. Самое близкое расстояние между двумя планетами составляет8 2 млн. км, тогда как максимальная удаленность равна 217 млн. км. Если лететь с Земли к Меркурию, то космический корабль может достичь планеты быстрее, чем отправившись на Марс или на Венеру. Это происходит ввиду того, что маленькая планета чаще расположена к Земле ближе, чем ее соседи.
У Меркурия очень высокая плотность, и по этому параметру он ближе к нашей планете, превосходя Марс почти в два раза — 5,427 г/см3 против 3,91 г/см2 у Красной планеты. Однако ускорение свободного падения у обеих планет, у Меркурия и у Марса, практически одинаково – 3,7 м/с2. Долгое время ученые считали, что первая планета Солнечной системы была в прошлом спутником Венеры, однако получение точных данных о массе и плотности планеты, развенчало эту гипотезу. Меркурий вполне самостоятельная планета, сформировавшаяся в процессе образования Солнечной системы.
При своих скромных размерах, всего 4879 километров, зато планета тяжелее Луны, а по плотности превосходит такие огромные небесные тела, как Солнце, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун вместе взятые. Однако такая высокая плотность не обеспечила планете других выдающихся физических параметров, ни в плане геологии, ни в плане состояния атмосферы.
Сколько лететь от Земли до Марса по времени: теория
Высчитать время полета от Земли до красной планеты несложно, воспользовавшись простыми формулами. Самая быстрая космическая станция в наше время способна перемещаться со скоростью 16, 26 км/сек. Конечно же, это довольно-таки много.
Если корабль, отправившийся на Марс, будет иметь такую же скорость, то при наименьшем отдалении от Земли последнего, достигнет цели примерно за 39 дней. При нахождении красной планеты на среднем удалении этот срок составить порядка 162 дней. На максимальном же расстоянии ответом на вопрос о том, сколько лететь до Марса станут 289 дней.
Внутреннее и внешнее строение Меркурия
Для всех планет земной группы характерной особенностью является твердая поверхность.
Это объясняется схожестью внутреннего строения этих планет. В плане геологии Меркурий имеет три классических слоя:
- меркурианская кора, толщина которой варьируется в диапазоне 100-300 км;
- мантия, толщина которой составляет 600 км;
- железно-никелевое ядро диаметром 3500-3600 км.
Кора Меркурия представляет собой подобие рыбной чешуи, где слои пород, образованные в результате геологической активности планеты в ранние периоды, наслаивались друг на друга. Эти наслоения образовали своеобразные выпуклости, являющиеся особенностями рельефа. Быстрое остывание поверхностного слоя привело к тому, что кора начала сжиматься подобно шагреневой коже, теряя свою прочность. В дальнейшем, с окончанием геологической активности планеты, меркурианская кора подверглась сильному внешнему воздействию.
Достаточно тонкой по сравнению с толщиной коры, выглядит мантия, всего 600 км. Такая незначительная толщина меркурианской мантии говорит в пользу теории, согласно которой часть планетарного вещества Меркурия была потеряна в результате столкновения планеты с крупным небесным телом.
Что касается ядра планеты, то здесь имеется много спорных моментов. Диаметр ядра составляет ¾ диаметра всей планеты и имеет полужидкое состояние. Причем по концентрации железа в ядре Меркурий — безоговорочный лидер среди планет Солнечной системы. Активность жидкого ядра продолжает оказывать влияние на поверхность планеты, образуя на ней своеобразные геологические образования — вспучивания.
Долгое время астрономы и ученые о поверхности планеты имели скудные представления, основанные на данных визуальных наблюдений. Только в 1974 году с помощью американского космического зонда «Маринер-10» человечеству впервые представилась возможности с близкого расстояния увидеть поверхность солнечного соседа. Из полученных снимков удалось выяснить, как выглядит поверхность планеты Меркурий. Судя по снимкам, которые были получены благодаря «Маринеру-10», первая планета от Солнца покрыта кратерами. Самый большой кратер «Калорис» имеет диаметр 1550 км. Участки между кратерами покрыты меркурианскими равнинами и скалистыми образованиями. В отсутствие эрозии поверхность Меркурия сохранилась практически такой же, какой она была на заре формирования Солнечной системы. Этому способствовало раннее прекращение активной тектонической деятельности на планете. Изменения в меркурианском рельефе происходили только в результате падения метеоритов.
По своей цветовой гамме Меркурий сильно напоминает Луну, такой же серый и безликий. Альбедо обоих небесных светил также практически одинаково, 0,1 и 0, 12 соответственно.
Что касается климатических условий на планете Меркурий, то это суровый и жестокий мир. Несмотря на то, что под воздействием близкого светила планета нагревается до 4500 С, тепло не удерживается на меркурианской поверхности. На теневой стороне планетного диска, температура опускается до отметки -1700С. Причина таких резких температурных колебаний – крайне разреженная атмосфера планеты. По физическим параметрам и по своей плотности меркурианская атмосфера напоминает вакуум, однако даже в такой обстановке воздушная прослойка планеты состоит кислорода (42%), натрия и водорода (29% и 22% соответственно). Только 6% приходится на гелий. Менее 1% приходится на водяные пары, диоксид углерода, азот и инертные газы.
Считается, что плотная воздушная прослойка на поверхности Меркурия исчезла в результате слабого гравитационного поля планеты и постоянного воздействия солнечного ветра. Близкое соседство Солнца способствует наличию на планете слабого магнитного поля. Во многом такое соседство и слабость гравитационного поля способствовали тому, что у Меркурия нет естественных спутников.
Программа Mars One
Полет на Марс по этой программе для добровольцев станет билетом в один конец. Вернуться на землю первые колонисты красной планеты не смогут. Тем не менее заявку на участие в программе подали около 20 тыс. человек. Из них было отобрано в последующем 1058. Предполагается, что первая группа добровольцев высадится на Марсе в 2025 году. В последующем каждые два года к ним будут присоединяться новые поселенцы. Не смогут вернуться на Землю астронавты в том числе и потому, что на красной планете у них быстро атрофируются некоторые мышцы. Ведь гравитация на Марсе гораздо меньше, чем на Земле. Человек, весящей на нашей планете 100 кг, на красной будет весить всего 38 кг.
Несмотря на то, что самая быстрая станция может достигнуть поверхности планеты всего за 1.5 месяца, полет с людьми займет гораздо больше времени. В пути колонистам придется пробыть не менее 7 месяцев. Ученые, занимающиеся разработкой Mars One, предполагают, что ответом на вопрос о том, сколько лететь до Марса по времени для добровольцев станут минимум 210 дней.
Исследования Меркурия
До 1974 года планету в основном наблюдали в оптические приборы. С началом космической эры человечество получило возможность начать более интенсивное изучение первой планеты Солнечной системы. Только два земных космических аппарата сумели достичь орбиты маленькой планеты — американские «Маринер-10» и «Мессенджер». Первый совершил трехкратный пролет мимо планеты в течение 1974-75 годов, приблизившись к Меркурию на максимально возможное расстояние – 320 км.
Ученым пришлось ждать долгие двадцать лет, пока к Меркурию не отправился в 2004 году космический аппарат NASA «Messenger». Через три года, в январе 2008 года автоматическая межпланетная станция совершила первый облет планеты. В 2011 году космический аппарат «Мессенджер» благополучно занял место на орбите планеты и приступил к ее изучению. Через четыре года отработав свой ресурс, зонд упал на поверхность планеты.
Количество космических зондов, отправленных на исследование первой планеты Солнечной системы, в сравнении с количеством автоматических аппаратов, отправленных на исследование Марса, крайне мало. Это связано с тем, что запуск кораблей к Меркурию затруднителен с технической точки зрения. Для попадания на меркурианскую орбиту необходимо совершить массу сложных орбитальных маневров, осуществление которых требует большого запаса топлива.
В ближайшее время планируется запуск сразу двух космических автоматических зондов, европейского и японского космического агентства. Планируется, что первый зонд будет исследовать поверхность Меркурия и его недра, тогда как второй — японский космический аппарат — будет заниматься исследованием атмосферы и магнитного поля планеты.
Мессенджер
Со временем, однако, учёным удалось найти путь на орбиту. Чтобы исследовать Меркурий без спешки, в более спокойных, так сказать, условиях, они сконструировали межпланетную станцию, которая использовала и солнечную энергию, и обычное топливо и, самое главное, гравитацию. Гравитационный маневр — это приём, который очень часто применяется в космонавтике. Это, если коротко, использование силы притяжения различных небесных тел для изменения направления или скорости движения космических аппаратов.
Гравитационные маневры, в частности, постоянно используются при полётах к дальним объектам Солнечной системы. Однако для выхода на орбиту Меркурия их последовательность и точность отличаются особой сложностью — из-за небольшого размера планеты и её близости к Солнцу. Рассчитать скорость и траекторию, как это уже было сказано, удалось лишь в восьмидесятых, а осуществить на практике так и вовсе уже в 21 веке. Первопроходцем, вышедшим на орбиту ближайшей к нашей звезде планеты, стала межпланетная станция «Мессенджер», запущенная в 2004 году. Для того чтобы оказаться там, ей потребовалось шесть лет и множество гравитационных маневров.
«Мессенджер» оставался на орбите в течение четырех лет, после чего у него закончилось топливо и он, согласно плану полёта, врезался в поверхность Меркурия. Но на этом, как понятно, история исследования планеты закончиться не должна и не может. Потому что в данный момент времени ученые в реальном времени отслеживают маневры следующего аппарата, который отправился на столь труднодостижимую планету.
А Вы смотрели: Солнце, Венера и Меркурий
