Преди около 5 милиарда години Слънчевата система представлявала облак от газ (предимно водород и хелий) както и дифузен прах (въглерод и силикати). Този облак, наричан първична мъглявина, имал много малка плътност и ниска температура, а масата му била от порядъка на 1,1 слънчеви маси.
При тези условия започнал гравитационен колапс, който увеличил температурата и плътността в централната част на мъглявината. С други думи, ядрото на облака започнало да се свива под собственото си гравитационно привличане, докато достигнало достатъчно висока температура за началото на ядрени реакции. Водородът започнал да гори и така се родила протозвездата. Предполага се, че в края на тази фаза 90% от масата на мъглявината се е съсрeдоточила в протозвездата.
Но какво се е случило с останалите 10% газ и прах?Материалът около протозвездата започнал да се върти и образувал диск. По време на тази фаза, както и през следващите 100 милиона години, праховите зърна нараснали значително по размер. След относително кратък период от време (100 000 год.) тези зърна формирали тела с диаметър от порядъка на няколко километра, наречени протопланети
Съставът на тези протопланети зависел от мястото, където са се формирали. Тези, които се намирали сравнително близо до централната част, били подложени на по-високи температури. Газът от тях се изпарявал и оставали скалисти протопланети. Така са се зародили планетите от земен тип сред които и Меркурий.
По време на еволюцията, формата на централната звезда станала сферична, а около нея имало няколко пръстена от протопланети с различен състав. Акрецията на планетите вече била възможна. Тя се дължи на ударите между протопланетите, след което те се слепват, формирайки постоянно растящи тела, чийто състав също зависел от тяхната близост до протозвездата.
Преди 3,5 млн. години започнал период на „тежки бомбардировки“. По това време планетите вече били формирани, а все още съществуващите протопланети добили размери от порядъка на Луната, поради което сблъсъците им с планетите имали изключително „бедствени“ последици. Повечето от кратерите на повърхността на Меркурий днес са точно от този период.
Меркурий е най-близката до Слънцето и най-малката планета в Слънчевата система. Видимата величина на планетата варира между 0,4 и 5,5; Меркурий се наблюдава винаги в непосредствена близост до Слънцето и поради това рядко бива наблюдаван с телескопи (най-голямата му елонгация е 28,3°). Меркурий няма естествени спътници. Единият от двата космически апарата, посетили планетата, е Маринър 10 (1974–75 г.), който успява да заснеме само около 40–45% от повърхността на планетата.Другият апарат е МЕСИНДЖЪР, който успява да картографира други 30% от повърхността на Меркурий по време на полета си около планетата на 14 януари 2008 година. Космическият апарат ще направи още две прелитания около планетата, за да картографира цялата повърхност.
Физическите характеристики на планетата са подобни на тези на Луната. По повърхността на Меркурий има множество кратери, и също няма никакви естествени спътници и почти никаква атмосфера. Има голямо планетно ядро от желязо, което създава магнитно поле със сила около 1% от тази на магнитното поле на Земята.На него се дължи и високата средна плътност на планетата. Температурата на повърхността варира от 180 до 430°C.
Планетата носи името на бога Меркурий от римската митология. Астрономическият символ на Меркурий е окръжност над къса вертикална линия с кръст отдолу и полуокръжност отгоре.Този символ представлява стилизирано изображение на жезъла на Меркурий. До 5 век пр.н.е. при сутрешното си явление планетата е била известна под името Аполон, а при вечерното — под името Хермес. Смята се, че Питагор се е досетил, че става въпрос за едно и също небесно тяло.
Меркурий има само следи от атмосфера. Атмосферата му е крайно разредена, което се вижда и от факта, че молекулите на газовете се сблъскват по-често с повърхността на планетата, отколкото една с друга. Газовото съдържание е главно атомен кислород и газообразни калий и натрий.
Атмосферата на Меркурий е в динамично равновесие — от една страна част от нея постоянно „отлита“ в междупланетното пространство, но от друга страна нови частици от слънчевия вятър биват прихванати от магнитното поле на планетата. Калиевите и натриевите атоми се задържат средно 3 часа в атмосферата (когато Меркурий е в перихелий — само 1 час). Освен прихващане на частици от слънчевия вятър, атмосферата се обогатява от изпарения, вследствие на микрометеоритни сблъсъци, изпарение на леда в полярните кратери и посредством газове от вътрешността на планетата.
Кратерите на повърхността на Меркурий я правят много подобна на тази на Луната. Най-голямата забележителност на повърхността на планетата (от тази част, която е била картографирана) е Басейнът Калорис, който представлява огромен кратер с диаметър приблизително 1350 km. Характерни също са дългите стотици километри стръмни скални откоси, чието наличие се обяснява с изстиването и последвалото го свиване на голямото желязно ядро на планетата, което е довело до „набръчкване“ на кората на планетата. По-голямата част от повърхността е заета от равнини. Една част от равнините са сравнително млади и образувани вероятно под въздействието на сблъсъци с метеорити и последвалите ги потоци от разтопена лава.
Средната температура на повърхността на Меркурий е 452 K, но локалната температура може да варира от 90 до 700 K главно поради бавното въртене и липсата на атмосфера. Слънчевата енергия, която достига до Меркурий, е 8.9 пъти по-голяма за единица площ от тази на Земята. (9126,6 W/m)
Изненадващо, наблюдения през 1992 г. показват, че на северния полюс на планетата има замръзнала вода. Вероятно е тя да се намира в кратери, чието дъно остава постоянно в сянка (подобно на тези на Луната) и е била депозирана от комети и/или произлиза от газове от вътрешността на планетата.
Меркурий е разтеглен (значително повече от другите планети) във форма на елипсоид, ориентиран с дългата си ос по посока към Слънцето, поради слънчевите приливни сили.
Планетата има относително голямо желязно ядро (дори в сравнение със земното). Меркурий е съставен по маса от 70% метали и 30% силикати. Средната плътност на планетата е 5430 kg/m, малко по-малка от земната. Причината, въпреки високото си съдържание на желязо, Меркурий все пак да отстъпва на Земята по плътност е много по-голямата маса на Земята (масата на Меркурий е 5.5% от Земната), която сгъстява цялата планета. Ядрото на Меркурий заема 42% от обема на планетата срещу 17% за Земята. Дебелината на заобикалящата мантия е 600 km.
Преди да бъде измерено с помощта на радар през 1965 г. за въртенето на Меркурий се смятало, че е синхронно спрямо Слънцето поради значителните приливни сили. Истината за Меркурий обаче е, че той е в 3:2 орбитален резонанс спрямо Слънцето (завъртайки се около оста си три пъти за всеки две свои орбити). Сравнително голямата ексцентричност на орбитата на планетата прави този резонанс стабилен. Причината за погрешното схващане, че Меркурий е винаги обърнат с една и съща страна към Слънцето бе породена от факта, че той винаги е обърнат с една и съща страна към Земята при най-близкия си подход. Заради орбиталния резонанс на планетата нейният звезден ден е 58.7 земни дни, а нейният слънчев ден — приблизително 176 земни дни.
Наблюдател на определени точки от повърхността на Меркурий ще може да види Слънцето да се покаже наполовина при изгрев, след това да залезе и пак да изгрее в рамките на един и същ меркуриански ден. Това зрелище е възможно поради това, че приблизително четири дни преди перихелий орбиталната скорост на планетата се изравнява със скоростта и? на въртене. Така видимото движение на Слънцето спира. По време на перихелия орбиталната скорост надвишава скоростта на въртене и Слънцето започва да залязва. След четири дни обаче орбиталната скорост става отново по-малка от скоростта на въртене и Слънцето отново спира и започва да изгрява.
Орбитата на Меркурий е ексцентрична с разстояние до Слънцето вариращо от 46 до 70 милиона километра; от всички други планети само Плутон има по-ексцентрична орбита. Бавната прецесия на орбитата не може да бъде напълно обяснена от класическата механика на Исак Нютон и за известно време прецесията се е обяснявала с наличието на планета по-близко до Слънцето дори от Меркурий — планетата Вулкан. Тази аномалия на орбитата на Меркурий обаче е напълно обяснена от теорията на относителността на Алберт Айнщайн.
Изследвания на орбитата на Меркурий показват, че нейният ексцентрицитет варира хаотично между 0 (кръгова орбита) и 0.45 (силно разтеглена орбита). [Nature, 24 юни 2004 г.] Според този текст орбитален резонанс 3:2 е по-вероятно състояние на ексцентричната в момента орбита на Меркурий от резонанс 1:1.
Въпреки бавното си въртене, Меркурий има сравнително силна магнитосфера, имаща магнитно поле с интензитет 1% от земното.Възможно е това магнитно поле да е генерирано по начин подобен на земния, посредстом динамо образувано от циркулацията на разтопени материали в ядрото на планетата.За желязно-никеловото ядро на Меркурий се смята, че не е разтопено, а циркулацията се осъществява от елементи с по ниска точка на топене като сяра. Според друга теория магнитното поле на Меркурий е остатъчен ефект от предишно намагнетизиране (когато планетата е имала разтопено ядро). С други думи, Меркурий постепенно се размагнетизира.
Меркурий е бил известен поне от времето на шумерите от 3 хилядолетие пр.н.е., които са го наричали Убу-идим-гуд-уд. Най-ранните записки на наблюденията на планетата са направени от вавилонците, които са я наричали гу-ад или гу-ту.
Древните гърци са смятали сутрешното и вечерното явление на Меркурий за две различни небесни тела. Сутрешното му явление са наричали Аполон, а вечерното Хермес. Гръцките астрономи обаче разбрали, че става въпрос за едно и също тяло и първият грък предположил това е Питагор. За Хераклит Понтийски се счита че първи е разбрал че Венера и Меркурий обикалят около Слънцето, а не около Земята. Римляните са кръстили планетата на крилатия пратеник на боговете Меркурий (на латински: Mercurius), който е еквивалент на гръцкият Хермес.
Меркурий има най-високото желязно съдържание от всички обекти в Слънчевата система. Представени са няколко теории, обясняващи високото метално съдържание на планетата.
Според една теория Меркурий първоначално е имал пропорционално количество силикати и метали подобно на повечето метеорити и приблизително 2.25 пъти по-голяма от сегашната си маса. Скоро след формирането си обаче той вероятно се е сблъскал с малка планета, приблизително 6 пъти по-лека. В резултат на това Меркурий е загубил по-голямата част от първоначалната си кора и мантия, оставяйки диспропорционално голямо желязно ядро. Подобна теория се стреми да обясни и произхода на Луната (виж Теория на гигантския сблъсък).
Според друга теория Меркурий се е формирал много рано в слънчевата мъглявина, преди потокът отдавана от Слънцето енергия да се стабилизира. Първоначалната маса на планетата е била около 2 пъти по-голяма. Когато младата протозвезда и бъдещо Слънце се е сгъстила достатъчно, то температурите в близост Меркурий са били 2500–3500 K и дори може би 10000 K. По-голямата част от скалния повърхностен материал на планетата буквално се е изпарила от високата температура, формирайки атмосфера от "скална пара", която от своя страна бързо е била отнасяна в междупланетното пространство от интензивния мъглявинен вятър.
Още една теория, близка до предишната, твърди, че повърхностният скален материал е ерозирал под въздействието на слънчевия вятър през по-дълъг период.
Наблюденията на Меркурий в значителна степен се усложняват от близостта му до Слънцето, тъй като планетата обикновено се изгубва в блясъка на звездата. Меркурий може да се наблюдава само за кратък период в сутрешния и вечерния сумрак.
Подобно на Венера и Луната, Меркурий преминава през фази. По време на максимална елонгация приблизително 50% от диска на планетата е видим. Когато е в максимална западна елонгация, Меркурий изгрява най-рано сутрин, а когато е в максимална източна елонгация — залязва най-късно вечер. Числената стойност на максималната елонгация зависи от това, дали планетата е в перихелий (18,5°) или афелий (28,3°). Меркурий изглежда най-ярък гледан от Земята, когато малко повече от половината от диска му е осветен, за разлика от Венера, която постига своята максимална яркост при по-малко от 50% видимост на диска. Меркурий се доближава максимално до Земята средно на всеки 116 дни (от 111 до 121 дни поради ексцентричността на орбитата).
Любопитен факт е, че Меркурий се наблюдава най-лесно от южното полукълбо поради факта, че при максималната западна елонгация е ранната есен в южното полулълбо, докато максималната източна елонгация съвпада с края на зимата в същото полукълбо. В двата случая ъгълът между Меркурий и еклиптиката достига максималната си стойност и в умерените зони на страни като Аржентина и Австралия това позволява той да се наблюдава няколко часа преди изгрев и след залез. В умерените ширини на северното полукълбо планетата почти никога не е видима над хоризонта.
Меркурий може също така да бъде наблюдаван по време на пълно слънчево затъмнение, но това е твърде кратко време за наблюдения.
Меркурий се намира средно на разстояние три пъти по-близко до Слънцето спрямо Земята.
Орбитата на Меркурий е три пъти по-близко до Слънцето от тази на Земята. Тази разлика се равнява на 91 милиона километра, които трябва да бъдат изминати по посока към Слънцето. Потенциалната енергия, освободена при този преход, ще се преобразува в кинетична енергия, която ще доведе от своя страна до значително увеличение на скоростта. За близък и безопасен подход към Меркурий е необходимо да се ограничи тази допълнителна скорост. Ситуацията е аналогична на излизане от път на ръба на пропаст, пропадане надолу в пропастта и безопасно включване в движението на друг път, който се намира на дъното на пропастта (виж орбитална механика и преходна орбита на Хохман).
Поради тези проблеми, до 2004 г. са проведени само две мисии до Меркурий, като те са използвали по-ефективния метод на гравитационно подпомагане вместо директна преходна орбита.
Първият космически апарат изследвал Меркурий е Маринър 10 на НАСА през 1974–75 г[8] Апаратът използва гравитацията на Венера за да нагоди скоростта си и да достигне Меркурий. Това е първият космчиески апарат, който използва гравитационно подпомагане. Маринър 10 прави първите снимки на Меркурий от близо, където веднага се забелязва, че повърхността на планетата е осеяна от множество кратери, както и от стръмни скални откоси, чието наличие се обяснява с изстиването и последвалото го свиване на голямото желязно ядро на планетата.Сондата успява да заснеме само 45% от повърхността на планетата заради късият си орбитален период.Маринър 10 прави три близки прехода до планетата, като най-близкият е на разстояние 327 km от повърхността.
Само няколко дни след последното сближаване с Меркурий, на апаратът му свършва горивото; след като сондата вече не може да бъде управлявана, ръководителите и? я „изключват“ на 24 март 1975 г.Най-вероятно Маринър 10 е в орбита около Слънцето и минава близко до Меркурий на всеки няколко месеца
Втора мисия на НАСА с име МЕСИНДЖЪР (на английски: MESSENGER, съкращение от MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) беше изстреляна на 3 август 2004 г. от ВВС база Кейп Каневерал, САЩ, посредством ракета Делта II. МЕСИНДЖЪР прелита близо до Земята през август 2005 година и близо до Венера през октомври 2006 и юни 2007.Първото прелитане около Меркурий става на 14 януари 2008 г.
Апаратът ще осъществи още два близки подхода към Меркурий през октомври 2008 и септември 2009 г., преди да влезе в орбита около планетата през март 2011 г. По-голямата част от незаснетото полукълбо от Маринър 10 ще бъде картографирано при тези прелитания. МЕСИНДЖЪР ще навлезе в еклиптична орбита около планетата през март 2011 година.
Мисията има за цел да установи няколко основни характеристики: голямата плътност на планетата, геоложката история на Меркурий, природата на магнитното му поле, структурата на ядрото му и откъде идва разредената му атмосфера.
Европейската космическа агенция и Япония планират съвместна мисия до Меркурий, наречена BepiColombo, която ще изпрати два апарата до планетата — един за картографиране на повърхността и друг за изследване на магнитосферата.
Първоначалните планове за включване на спускаем модул са били отменени. Апаратите ще бъдат изстреляни от Земята посредством руска ракета-носител Съюз през 2013 г. от космически център Гвиана, за да се използва разположението на космодрума до екватора.Апаратите ще достигнат Меркурий през 2019 г. Първо ще бъде пуснат апаратът за изучаване на магнитосферата, а след това химическите двигатели ще се задействат, за да осигурят сферична орбита на апарата за картографиране. И двата апарата ще функционират около една земна година.
Сондата за картографиране ще бъде оборудвана със спектрометри, с които ще изучава планетата с различни лъчи, включително инфрачервени, ултравиолетови, рентгенови и гама-лъчи.
Космическият апарат е кръстен на Джузепе Коломбо, ученият, който е направил множество изследвания на планетата, както и е предложил маневрата гравитационно подпомагане, с която Маринър 10 е успял да навлезе в орбитата на Меркурий.
Орбитата на Меркурий е с голям ексцентрицитет (e= 0,206); в перихелий планетата е само на 46 млн. км от Слънцето, а в афелий това разстояние е 70 млн. км. Наклона на орбитата към еклиптиката е 7?, а разстоянието между Слънцето и Меркурий е 0,39 AU (57 910 000 km), което е 2,5 пъти по-малко в сравнение с разстоянието Земя-Слънце
Меркурий прави една обиколка по своята орбита за 88 земни дни със средна скорост 47,9 km/s (почти 2 пъти по-голяма от земната). Но Меркурий се движи много бавно около своята ос. Околоосното му въртене става за 59 дни, което е 2/3 от орбиталния му период около Слънцето.
Диаметърът на Меркурий е 4879 km (2,6 пъти по-малък от земния). Максималният му видим диаметър е 13?, а звездната величина - от -1,2m до +1,1m.
Масата на Меркурий е 3,30x1023 kg (18 пъти по-малка от земната маса), а плътността й е 5,43 g/cm3, което означава, че Меркурий е много по-плътен от Луната. Меркурий е най-плътното тяло в Слънчевата система след Земята.
Температурните амплитуди на Меркурий са най-големите в Слънчевата система и варират между 90K (нощна) до 700K (дневна). Например, температурата на Венера е по-висока, но много по-стабилна.
Ако Меркурий притежава някаква атмосфера, най-вероятно тя би се състояла от хелиеви ядра принесени от слънчевия вятър. Заради високата температура на Меркурий тези атоми бързо излитат в космоса.
Меркурий е единственото тяло в Слънчевата система, за което се знае, че има резонансно движение на своята орбита със
отношение различно от 1:1. Този факт и големият ексцентрицитет на орбитата на Меркурий биха създавали много странни ефекти за наблюдател, които се намира на повърхността на планетата. На някои ширини около екватора наблюдателят ще вижда как Слънцето изгрява и след това постепенно увеличава видимия си размер, движейки се бавно към зенита. Там то ще спре, за кратко ще обърне курса си и ще спре отново, преди да продължи своя път към хоризонта и да започне да намаля видимия си размер.
От плътността на Меркурий можем да заключим, че планетата вероятно притежава желязно ядро, което е почти толкова голямо, колкото и земното. Това ядро, с радиус от 1800 до 1900 кm, определя облика на планетата. Силикатната външна покривка (аналогична на земната мантия и кора) е само 500-600 кm. Вероятно поне част от ядрото е от разтопен метал.
Повърхността на Меркурий е с огромни стръмни склонове. Някои стигат до стотици километри ширина и до три километра височина. Едно от най-особените черти от меркурианската повърхност е басейнът Калори. Той е с диаметър около 1300 кm. Както и лунните басейни, и този е бил създаден най-вероятно от много голям сблъсък по-рано в историята на Слънчевата система.
В отделни части на планетата също има региони със сравнително равнинен характер. Някои от тях са в резултат от древна вулканична дейност, но други могат да се дължат на утаяване на изхвърлена от кратерите материя.
Анализите на данните от Маринър -10 дават основание да се предполага съществуването на честа вулканична дейност на Меркурий. Но за да бъде това потвърдено ще бъдат нужни още доказателства.
Невероятно, но радио наблюденията на северния полюс на планетата (регион, който не е картографиран от Маринър 10) разкриват доказателства за лед на водна основа в сенките на някои кратери.
Меркурий има малко магнитно поле, чиято сила е около 1% от земното.
Меркурий няма спътници.
Меркурий често е видим с бинокъл или дори с невъоръжено око, но винаги е много близко до Слънцето и е трудно да се наблюдава на светлото небе.
Ранни сведения за Меркурий
От незапомнени времена насам наблюдаването на звездното небе е съпътствало развитието на човечеството. Хората от най-ранните цивилизации са наблюдавали изгревите и залезите на Слънцето, Луната и звездите и са се опитвали да измерват времето по тях. Ранни астрономически наблюдения са правени в Египет, Централна Америка, Англия (Стоунхендж) през 4-то хилядолетие пр. н. е. Първите астрономически записи в Египет, Вавилон и Китай съществуват от около 3000 год. пр. н. е. Още тогава било забелязано, че на небето има пет звездоподобни обекта, които се движат по един сложен начин, различаващ се от движението на останалите звезди. Това били познатите ни днес планети видими с просто око (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн).
Меркурий, най-близката планета до Слънцето, още в древността е привлякла погледа на хората със своето видимо бързо движение. Затова тя била свързана с гръцкия бог Хермес – вестителя на боговете, покровител на пътниците, търговците, крадците и ораторите. В римската митология на бог Хермес съответствал бог Меркурий. В древен Вавилон влиянието на планетата Меркурий е било свързвано с бога на мъдростта Набу. В митологията на Древен Египет съществува божество представяно в два животински образа – ибис и павиан. Това бил бог Тот, господаря на Луната. На нощното небе той представял отсъстващото Слънце, упражнявал надзор на звездния цикъл, пазел справедливостта и хармонията в света. Тот бил едновременно откривател на писмото и автор на ритуални и магически книги, покровител на писарите, лекарите и на всички науки. Както в царството на Ра, така и в задгробния свят той изпълнявал ролята на съдия. С течение на времето култа към това божество се увеличил. Бог Тот е идентифициран от гърците на бог Хермес, а оттам и на римския бог Меркурий. Това са първите свидетелства за силния интерес към тази планета, представяна и почитана като божество.
През античността и средновековието Меркурий, заедно с останалите четири планети, известни дотогава били обект на много изследвания, свързани с уточняване движението на телата в Слънчевата система. По-късно (XVII - XIX век), Меркурий поднася нови загадки, които намират своето решение в теориите на Нютон и Айнщайн.
Учени, допринесли за изследването на Меркурий:
Пиер Гасенди (1592 – 1655) – френски философ, астроном, математик и механик. На 7 ноември 1631 год. пръв наблюдава пасаж на планета (Меркурий) по диска на Слънцето, изчислен предварително от Кеплер през 1629 год.
Кристиян Хюйгенс (1629 – 1695) – нидерландски физик, механик, математик и астроном. През 1659 год. прави първите измервания на ъгловите диаметри на планетите.
Джеймс Грегъри (1638 – 1675) – шотландски математик и астроном. Разработва метод за изчисляване на слънчевия паралакс от наблюдения на преминавания на Меркурий и Венера по диска на Слънцето.
Едмонд Халей (1656 – 1742) – английски астроном, член на Лондонското кралско дружество. Разработва идеята за определяне на разстоянието от Земята до Слънцето чрез наблюдения на преминаванията на вътрешните планети по диска на Слънцето. През 1677 год. наблюдава такова преминаване на Меркурий и определя разстоянията от Меркурий и Земята до Слънцето.
Урбен Жан Жак Льовелие – (1811 – 1877) – френски астроном, член на Парижката академия на науките. Прави продължителни изследвания върху движението на Меркурий и през 1859 год. стига до извода, че скоростта на преместването на перихелия на планетата има стойност равна на 38” на столетие.
Херман Фогел (1841 – 1907) – немски астроном, член на Берлинската академия на науките. Извършил много спектрални наблюдения на всички планети от Меркурий до Нептун.
Бернар Лио (1897 – 1952) – френски астроном, член на Парижката академия на науките. В периода 1921 – 1929 год. за първи път провежда поляриметрични измервания на планетите. Те показали, че повърхностите на Луната, Марс и Меркурий са близки по своите поляризационни свойства до земните вулканични образци.
Алберт Айнщайн (1879 –1955) – немски физик-теоретик Създател на Общата теория на относителността, обясняваща аномалното движение на Меркурий.
Джерълд Клемънс (1908 – 1974) – американски астроном, член на Националната академия на науките. Прави подробен анализ на движенията на Меркурий и Марс. Въз основа на изследване движението на перихелия на Меркурий потвърждава необходимостта от прилагане теорията на относителността в теоретичната астрономия.
Ралф Диас и Гордън Петтинджил – американски астрономи. Те провели радиолокационни наблюдения на Меркурий с радиотелескопа Аресибо през 1965 год. и установили период на въртене на планетата 59 денонощия.
Ричард Баум – директор на отделите за Меркурий и Венера към Британската Астрономическа Асоциация. През 1990 г. пише за нееднократно регистрирани промени в блясъка на меркурианската повърхност и за нарастващи и изчезващи при ротацията на планетата ледени полярни шапки. Това твърдение не се признавало от НАСА, с аргумента, че Маринър-10 не регистрирал съществуването на каквато и да е форма на лед, но през 1991г. посредством радарно сканиране, радио астрономи идентифицирали голямо блестящо петно с размери 300x600 км при северния полюс на Меркурий във вид на ледена седловина, отразяващо радиосигнала аналогично на отражението на лед.
Изследвания на Маринър - 10
През 1974 г., а по-късно и през 1975 год., космическия апарат Маринър - 10 прелетял на близко разстояние до Меркурий и осъществил много точни измервания, които опровергали или потвърдили някои наземни изследвания.
По време на прелитането му направил много снимки, на които се виждало, че повърхността на планетата е покрита с подобен вид раздробени пластове и с подобни ударни кратери, както е на Луната. Внимателното изследване обаче показало различия между повърхностите на двете тела. Броят на разпръснатите по повърхността на Меркурий кратери е по-голям, а и често били групирани или подредени в редица. Били открити разседи, които по всяка вероятност са се формирали по време на един продължителен период, през който кората на планетата се е свивала поради изстиването и контракциите на голямото желязно ядро, което се предполага, че съставя вътрешната й структура. Едно, макар и косвено, но красноречиво потвърждение за съществуването на желязно ядро във вътрешността на планетата се съдържа в откритието, направено от космическия апарат, че Меркурий притежава диполно магнитно поле, чиято ос е наклонена на 12о към оста на въртене на планетата. Това наличие на магнитно поле е достатъчно да обясни съществуването на един тънък слой от газообразен хелий, който обвива планетата. В действителност този съвсем тънък воал навярно се захранва от излъчените от Слънцето и заловени именно от това магнитно поле хелиеви ядра. Този хелиев слой не може да бъде наречен атмосфера, нито притежава необходимите свойства да отслаби поне малко смъртоносното излъчване на Слънцето.
За съжаление това е единствения за сега космически апарат, който е бил в околността на Меркурий.
Въпреки многото изследвания и привидната близост до Земята, планетата Меркурий остава не напълно изследвана и пълна със загадки. Нейната динамично променяща се природа все още не е разгадана и много от теориите все още нито са доказани, нито – опровергани. Бъдещите космически сонди, които би трябвало да прелетят в близост до планетата в периода 2007 – 2013 год. ще трябва да отговорят на въпросите, възникнали около Меркурий.
Подобна задача ще има апаратът Месинджър. Мисията му бе отложена от март 2004 за май 2004 и така той ще влезе в орбита около Меркурий през ноември 2009. По време на мисията си той ще прелети два пъти ниско над планетата и след това ще остане в орбита около нея. Оборудван с множество уреди, Месинджър ще има за цел да разнищи мистериите около високата плътност на Меркурий, състава и структурата на неговата кора и дали на повърхността има форми на вулканизъм. Други области на изследвания са: тектонската история, тънката атмосфера, малката магнитосфера и полярните шапки.
Някои от проучванията през последните години са показателни за хипотезата, че ексцентрицитетът на Меркурий нараства. Ако това е вярно, то при близко преминаване на планетата до Венера в бъдеще, е възможно Меркурий да бъде изхвърлена от Слънчевата система поради гравитационното поле. Това може да се случи след около 1 милиард години, но вероятността е 1/1000. В противен случай, съдбата на Меркурий зависи от Слънцето. В края на своя живот, изчерпвайки запасите си от водород (след около 5-6 милярда години), Слънцето ще нарасне до червен гигант. По същото време слънчевото ядро ще започне да се свива и раздува докато неговите най-външни слоеве се разкъсат. Слънцето ще нарасне многократно по размери и ще погълне Меркурий. По-късно същото ще се случи с Венера и Земята. С други думи, Слънцето ще се превърне в червен гигант - стара звезда, наближаваща края на своя живот с бързи темпове
При раздуването на звездата, гравитационното привличане на крайните й слоеве ще отслабне. Изтласкан от собственото си излъчване, газът от тези слоеве ще се пръсне в пространството, формирайки горещ разноцветен мехур наречен планетарна мъглявина. Останалата слънчевата енергия ще осветява мъглявината, чийто блясък постепенно ще отслабне.
Перихелият на Меркурий
Астрономите от XVII и XVIII век сметнали, че техните наблюдения не били достатъчни, за да построят точно движението на Меркурий. Даже в началото на XIX век, когато изглеждало, че може да се създаде добра теория, движението на тази неголяма планета се „отклонявало“ от точното предсказание.
През 1859 год. Урбен Жан Жак Льовелие отбелязал, че Меркурий не се движи точно по предначертана орбита. За да решат проблема някои астрономи издигнали предположението за съществуването на неизвестна планета между Слънцето и Меркурий. Нарекли я Вулкан и се заели с нейното търсене, но безуспешно. Други предложили зодиакалната светлина за решаване на проблема. Но и тази хипотеза била отхвърлена.
Съгласно класическата теория (т.е. теориите на Нютон, Кеплер и т.н.) орбитата на една отделна планета трябва да бъде идеална елипса със Слънцето в един от фокусите й. Обаче в Слънчевата система освен Меркурий има и други планети. Тези планети също привличат Меркурий, макар и слабо, което води до незначителни отклонения на неговата орбита от идеалната елипса. Това отклонение се нарича смущение (пертурбация) в орбитата на Меркурий. Ползвайки закона за привличането на Нютон астрономите можели да пресметнат точната стойност на това смущение. Обаче наблюдаваната скорост на завъртане на орбитата се оказала забележимо повече от теоретически предсказаната.
Точката, в която Меркурий се намира най-близо до Слънцето се нарича перихелий. Ако гледаме от Земята тя заема определено положение на небето. Тъй като орбитата на Меркурий много бавно се завърта, то траекторията на планетата около Слънцето постепенно променя своята ориентация. В резултата на това много бавно се променя положението на перихелия на Меркурий. Този ефект е толкова малък, че за сто години перихелият се завърта само на 1о 33? 20?. Теорията на Нютон може да обясни само завъртане от 1о 32? 37? за столетие. Остава едно допълнително движение равно на 43? за столетие, което не може да се обясни с ефектите от класическата Нютонова теория.
В 1916 год. Алберт Айнщайн предложил принципно нова теория за привличането, наречена Обща теория на относителността. Съгласно тази нова теория, гравитационното поле на обекта се проявява в изкривяването на пространство-времето. Частиците и светлинните лъчи се разпространяват по най-кратките линии в такова изкривено пространство-време – наречени геодезически. След като Айнщайн открил уравнението на гравитационното поле в Общата теория на относителността, той решил да я провери на практика. Айнщайн започнал за изследва гравитационното поле в празното пространство. Решавайки тези уравнения той открил как пространство-времето се изкривява около Слънцето. По този начин той се опитвал да разбере как планетите се движат в това изкривено пространство-време. И това движение не се оказало елиптично. В Общата теория на относителността, орбитата на всяка планета около Слънцето не е просто елипса, а бавно завъртаща се елипса. Такава орбита се върти около себе си даже без да се отчита влиянието на останалите планети. Периодично въртящата се елипса е най-кратката линия в изкривеното около Слънцето пространство-време.
Оценявайки стойността на скоростта на предвиденото въртене на елиптичните орбити на планетите, Айнщайн открил, че подобен ефект наистина трябва да бъде регистриран за Меркурий. Използвайки разстоянието на Меркурий до Слънцето в изчисленията си, той получил за скоростта на прецесиране точно 43? за век – същата стойност, която била описана в теорията на Нютон. Така решаването на проблема за въртенето на перихелия на Меркурий се превърнала в основа за великия успех на Общата теория на относителността.
Резонансно движение на Меркурий
Меркурий е най-близката до Слънцето планета и поради тази причина влиянието на слънчевите приливи би трябвало да се проявява най-забележимо Пресмятанията показват, че слънчевите приливи са способни няколко пъти да забавят въртенето на Меркурий за време от 1 милиард години.
В действителност, денонощното въртене на Меркурий става много бавно: планетата прави един оборот около своята ос (звездно денонощие) за 58.646 земни денонощия, а в същото време обикаля около Слънцето за 87.969 земни денонощия. Това означава, че за времето за което Меркурий прави три оборота около своята ос обикаля два пъти Слънцето. Такова движение се нарича резонансно в отношение 3:2.
Обяснението на това явление се крие във факта, че орбитата на Меркурий има сравнително голям ексцентрицитет е = 0.260, което води до съществени различия в приливните сили. Те са 3.5 пъти по-големи в перихелия, отколкото в афелия. Това води до нарастване на скоростта в перихелия до 1.5 пъти в сравнение със средната орбитална скорост. По тази причина скоростта на денонощното движение се приближава до орбиталната, която тук също е по-голяма. Всичко това е причината за този странен резонанс 3:2.
Кратерите на северния и южния полюс на Меркурий може да се окажат подходящо място за човешка колония, тъй като температурата там ще остане практически постоянна (около ?200°) в продължение на една меркурианска година. Това е възможно поради по същество нулевия наклон на оста на въртене и липсата на атмосфера, която да пренася топлина от огрените части на планетата. Човешките дейности на дъното на такива кратери ще спомогнат за затоплянето на околностите до комфортна температура, а също излишната топлина може да бъде разсеяна много по-лесно, отколкото на Земята.
База на друга част от повърхността ще трябва да понася продължителни периоди от интензивно слънчево греене по време на меркурианския ден и периоди без никакво външно затопляне по време на меркурианската нощ. Този проблем може да се преодолее чрез изграждането на базите на няколко метра под прахообразния реголит, който ще играе ролята на термичен изолатор и радиационен щит. По подобен начин ще могат да се изградят и колинии на Луната, която има дни и нощи от по две седмици. Поради липсата на атмосфера, пренасяща топлина, охлаждащ радиатор на сянка ще може да разсейва топлина в околното пространство през целия меркуриански ден. Като алтернатива базата може да използва топлоакумулатор, който да поема излишната топлина през деня и да я разсейва през нощта. Защитата на превозни средства и роботи може да се окаже по-трудна и повърхностната активност пред деня ще трябва да се ограничи.
Снимки на Меркурий
Планетите в Слънчевата система
0 коментара:
Публикуване на коментар