Mercury

The average distance of Mercury from the Sun is slightly less than 58 million km (57.91 million km) ^{[13] [14]} . The planet revolves around the Sun for 88 Earth days. Mercury's apparent stellar magnitude ranges from −1.9 ^[2] to 5.5, but is not easy to spot due to its proximity to the Sun .

Mercury refers to the planets of the earth group . In its physical characteristics, Mercury resembles the moon . It has no natural satellites, but it has a very rarefied atmosphere. The planet has a large iron core ^[15] , which is a source of a magnetic field , the intensity of which is 0.01 from the Earth’s magnetic field ^[16] . The core of Mercury is 83% of the total planet ^{[17] [18]} . The temperature on the surface of Mercury ranges from 80 to 700 K (from −190 to +430 ° C). The solar side heats up much more than the polar regions and the reverse side of the planet.

The radius of Mercury is only 2439.7 ± 1.0 km ^[2] , which is smaller than the radius of the satellite of Jupiter Ganymede and the satellite of Saturn Titan (the two largest planets in the solar system). But despite its smaller radius, Mercury is superior to Ganymede and Titan in mass. The mass of the planet is 3.3⋅10 ²³ kg . The average density of Mercury is quite high - 5.43 g / cm³, which is only slightly less than the density of the Earth . Given that the Earth is much larger in size, the value of the density of Mercury indicates an increased content of metals in its bowels. The acceleration of gravity on Mercury is 3.70 m / s² ^[1] . The second cosmic velocity is 4.25 km / s ^[1] . Relatively little is known about the planet. Only in 2009, scientists compiled the first complete map of Mercury, using images of the Mariner-10 and Messenger ^[19] .

After the deprivation of Pluto in 2006, the status of the planet to Mercury passed the title of the smallest planet in the solar system.

Astronomical characteristics

The apparent magnitude of Mercury varies from −1.9 ^m to 5.5 ^{m [2]} , but it is not easy to notice due to the small angular distance from the Sun (maximum 28.3 °) ^[20] .

The most favorable conditions for observing Mercury are in low latitudes and near the equator: this is due to the fact that the duration of twilight is the shortest. In the middle latitudes it is much more difficult to find Mercury and is possible only during the period of the best elongations . At high latitudes, the planet can hardly ever be seen (except for eclipses) in the dark night sky: Mercury is visible for a very short period of time after dusk ^[21] .

The most favorable conditions for observing Mercury in the middle latitudes of both hemispheres are formed near the equinoxes (the duration of twilight is minimal). The optimal time for observations of the planet is morning or evening twilight during periods of its elongation (periods of maximum removal of Mercury from the Sun in the sky, occurring several times a year).

The astronomical symbol of Mercury is a stylized image of the winged helmet of the god Mercury with his caduceus .

Mercury's Celestial Mechanics

Mercury revolves in its orbit around the Sun with a period of about 88 Earth days. The duration of one stellar day on Mercury is 58.65 Earth ^[22] , and solar - 176 Earth ^[4] . Mercury moves around the Sun in a rather elongated elliptical orbit ( eccentricity 0.205) at an average distance of 57.91 million km (0.387 AU). At perihelion, Mercury is located at 45.9 million km from the Sun (0.3 AU), at aphelion - at 69.7 million km (0.46 AU), thus, in the perihelion of Mercury more than one and a half times closer to the Sun than in aphelion. The inclination of the orbit to the plane of the ecliptic is 7 °. Mercury spends 87.97 Earth days per revolution in orbit. The average speed of the planet in orbit is 48 km / s (in aphelion - 38.7 km / s, and in perihelion - 56.6 km / s). The distance from Mercury to the Earth varies from 82 to 217 million km ^[23] . Therefore, when observed from Earth, Mercury changes its position relative to the Sun from the west (morning visibility) to the east (evening visibility) in a few days.

Astronomers have long believed that Mercury is constantly facing the Sun on the same side, and one revolution around its axis takes it the same 87.97 Earth days. Observations of details on the surface of Mercury did not contradict this. This error was due to the fact that the most favorable conditions for observing Mercury are repeated after a period approximately equal to the four-fold rotation period of Mercury (352 days), therefore, approximately the same part of the planet’s surface was observed at different times. The truth was revealed only in the mid-1960s, when Mercury radar was carried out.

It turned out that Mercury starry days are equal to 58.65 Earth days, that is 2/3 of the Mercury year ^[22] . This ratio of the periods of rotation around the axis and the revolution of Mercury around the Sun is unique to the solar system. It, presumably, is explained by the fact that the tidal action of the Sun took away the moment of momentum and slowed down the rotation, which was initially faster, until both periods were connected by an integer relation ^[24] . As a result, in one Mercury year, Mercury manages to turn about one and a half turns around its axis. That is, if at the moment of passage of the perihelion by Mercury a certain point of its surface is turned exactly to the Sun, then at the next passage of the perihelion the exact opposite point of the surface will be turned to the Sun, and after another Mercury year the Sun will again return to the zenith above the first point. As a result, a sunny day on Mercury lasts two Mercury years or three Mercury starry days ^[4] .

As a result of such a movement of the planet, “hot longitudes” can be distinguished on it — two opposite meridians that alternately face the Sun during the passage of perihelion by Mercury, and on which it is especially hot even by Mercury standards ^[25] .

On Mercury there is no change of seasons, as on Earth. This is due to the fact that the axis of rotation of the planet is almost perpendicular to the plane of the orbit. As a result, there are areas near the poles that the sun's rays do not illuminate. Studies using the Arecibo radio telescope suggest that glaciers exist in this cold and dark zone. The layer of water ice can reach 2 m; it is probably covered with a layer of dust ^[26] .

The combination of the axial and orbital motions of the planet gives rise to another interesting phenomenon. The speed of rotation of the planet around its axis is almost constant, while the speed of orbital motion is constantly changing. In the area of ​​the orbit near the perihelion for approximately 8 days, the angular velocity of the orbital motion exceeds the angular velocity of the rotational motion. As a result, the Sun in the sky of Mercury stops and begins to move in the opposite direction - from west to east. This effect is sometimes called ^{[ who? ] the} effect of Joshua , named Joshua, who, according to the Bible , once stopped the movement of the sun ( Joshua 10: 12-13 ). For an observer at longitudes 90 ° from the “longitudes”, the Sun rises (or sets) twice.

It is also interesting that although Mars and Venus are the closest in their orbits to the Earth , Mercury on average more often than others is the closest planet to the Earth (since other planets move away to a greater extent, not being so “attached” to the Sun) ^[27] .

Walking the Sun's Disc

The passage of Mercury across the disk of the Sun is a rather rare astronomical phenomenon, however, it happens much more often than, for example, the passage of Venus , since Mercury is closer to the Sun and the Mercury year is shorter.

It is also possible the simultaneous passage through the disk of the Sun and Venus simultaneously with Mercury, but such an event is extremely rare. The nearest joint transit of Venus and Mercury will be July 26, 69,163, the next - in 224,508. The previous simultaneous transit was more than 350 thousand years ago, in 373 173 BC. e. In 13 425 AD e. there will be a transit of Mercury and Venus with a difference of 16 hours.

The passage of Mercury can occur at the time of a solar eclipse. A similar extremely rare coincidence will occur on May 30, 6757 ^[28] .

The duration of the passage of Mercury on the disk of the Sun usually lasts 5 hours.

On April 7, 2094 at 10:45 UTC, Mercury will pass through the disk of Jupiter.

Abnormal Orbital Precession

Mercury is close to the Sun, so the effects of the general theory of relativity are manifested in its motion to the greatest extent among all the planets of the solar system. Already in 1859, the French mathematician and astronomer Urbain Leverrier reported that there is a slow precession of the perihelion of Mercury , which cannot be fully explained on the basis of calculating the influence of known planets according to Newtonian mechanics .

The perihelion precession of Mercury is 574.10 ± 0.65 ″ ( arc seconds ) per century in the heliocentric coordinate system, or 5600 arc seconds per century in the geocentric coordinate system. Calculation of the influence of all other celestial bodies on Mercury according to Newtonian mechanics gives a precession of 531.63 ± 0.69 and 5557 arc seconds per century, respectively ^[29] . Trying to explain the observed effect, Le Verrier suggested that there is another planet (or, possibly, a belt of small asteroids), whose orbit is closer to the Sun than Mercury, and which has a disturbing effect ^[30] (other explanations considered the unaccounted polar compression of the Sun ) Due to the previously achieved successes in the search for Neptune , taking into account its influence on the orbit of Uranus, this hypothesis became popular, and the desired hypothetical planet was even called - Volcano . However, this planet was never discovered ^[31] .

Since none of these explanations passed the test of observations, some physicists began to put forward more radical hypotheses that it was necessary to change the law of gravity itself, for example, to change the exponent in it or add terms depending on the velocity of bodies to the potential ^[32] . However, most of these attempts have been contradictory. At the beginning of the 20th century, the general theory of relativity explained the observed precession. The effect is very small: the relativistic “additive” is only 42.98 arc seconds per century, which is 1/130 (0.77%) of the total precession rate, so it will take at least 12 million revolutions of Mercury around the Sun to return perihelion to the position predicted by classical theory. A similar but smaller shift exists for other planets - 8.62 arc seconds per century for Venus, 3.84 for Earth, 1.35 for Mars, and asteroids - 10.05 for Icarus ^{[33] [34]} .

Magnetic Field

Mercury has a magnetic field, the intensity of which, according to the results of the Mariner-10 measurement, is about 100 times less than the Earth’s and amounts to ~ 300 nT ^[2] . The magnetic field of Mercury has a dipole structure ^[35] and is extremely symmetrical ^[36] , and its axis deviates by only 10 degrees from the axis of rotation of the planet ^[37] , which imposes a significant limitation on the circle of theories that explain its origin ^[36] . The magnetic field of Mercury may be formed as a result of the dynamo effect , that is, in the same way as on Earth ^{[38] [39]} . This effect is the result of the circulation of matter in the liquid core of the planet. Due to the pronounced eccentricity of the planet’s orbit and its proximity to the Sun, an extremely strong tidal effect arises. It supports the core in a liquid state, which is necessary for the manifestation of the “dynamo effect” ^[40] . In 2015, scientists from the USA, Canada and Russia estimated the lower limit of the average age of the magnetic field of Mercury at 3.7 - 3.9 billion years ^{[41] [42]} .

The magnetic field of Mercury is strong enough to influence the movement of the solar wind around the planet, creating a magnetosphere . The magnetosphere of the planet, although so small that it can fit inside the Earth ^[35] , is powerful enough to capture the charged particles ( plasma ) of the solar wind. The observation results obtained by Mariner-10 indicate the existence of a low-energy plasma in the magnetosphere from the night side of the planet. Bursts of high-energy particles were detected in the “leeward” tail of the magnetosphere, which indicates the dynamic qualities of the planet’s magnetosphere ^[35] .

During the second flight past the planet on October 6, 2008, the “Messenger” discovered that the magnetic field of Mercury can have a significant number of “windows” - zones with reduced magnetic field strength. The instruments of the spacecraft discovered the phenomenon of magnetic vortices - intertwined nodes of the magnetic field connecting the device with the magnetic field of the planet. The whirlwind reached 800 km across, which is one third of the radius of the planet. Such a vortex form of a magnetic field is generated by the solar wind. Since the solar wind flows around the planet’s magnetic field, the lines of force of the magnetic field are associated with the plasma of the solar wind and are carried away by it, curling in vortex-like structures. These vortices of the magnetic field form “windows” in the planetary magnetic shield, through which charged particles of the solar wind penetrate through it and reach the surface of Mercury ^[43] . The process of coupling planetary and interplanetary magnetic fields, called magnetic reconnection , is a common occurrence in space. It is also observed in the Earth’s magnetosphere, and magnetic vortices arise. However, according to the observations of the Messenger, the frequency of attachment of the magnetic field to the solar wind plasma in the magnetosphere of Mercury is 10 times higher.

Atmosphere

When the Mariner-10 spacecraft passed by Mercury, it was established that the planet had an extremely rarefied atmosphere , the pressure of which was 5⋅10 ¹¹ times less than the pressure of the Earth’s atmosphere. Under such conditions, atoms more often collide with the surface of the planet than with each other. The atmosphere is made up of atoms captured from the solar wind or driven out by the solar wind from the surface — helium , sodium , oxygen , potassium , argon , hydrogen . The average lifetime of an individual atom in the atmosphere is about 200 days.

The magnetic field and gravity that Mercury possesses is not enough to preserve atmospheric gases from dissipation and maintain a dense atmosphere. Proximity to the Sun attracts a powerful solar wind and high temperatures (with strong heating, gases leave the atmosphere more actively). At the same time, Mars , which has almost equal gravity with Mercury, but located 4-5 times further from the Sun, even without a magnetic field, did not completely lose the atmosphere by dissipation into space.

Hydrogen and helium probably enter the planet with the solar wind, diffusing into its magnetosphere, and then go back into space. The radioactive decay of elements in the Mercury crust is another source of helium, as well as argon-40 , resulting from the decay of the weakly radioactive natural potassium-40 isotope. There are water vapor released as a result of a number of processes, such as impacts of comets on the surface of the planet, the formation of water from hydrogen from the solar wind and oxygen contained in the oxides of rocks and minerals, sublimation of ice, which may be located in permanently shaded polar craters.The discovery of a significant number of water-related ions, such as O ⁺ , OH ^-, and H ₂ O ⁺ , came as a surprise to researchers ^{[44] [45]} .

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 ^{[46] [47]} .

5 февраля 2008 года группа астрономов из Бостонского университета под руководством Джеффри Бомгарднера объявила об открытии у Меркурия кометоподобного хвоста длиной более 2,5 млн км. Обнаружили его при наблюдениях с наземных обсерваторий в дублетной спектральной линии натрия . До этого было известно о хвосте длиной не более 40 тыс. км. Первое изображение хвоста этой группой было получено в июне 2006 года с помощью 3,7-метрового телескопа 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) ^[48] . Видимая угловая 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 ^[49] . На основе этих данных сотрудники НАСА смогли предложить модель данного явления ^[50] .

Геология Меркурия

Гипотезы образования

Основной гипотезой появления Меркурия и других планет является небулярная гипотеза .

С XIX века существует гипотеза, что Меркурий в прошлом был спутником планеты Венеры , а впоследствии был ею «потерян» ^[4] . В 1976 году Том ван Фландерн и К. Р. Харрингтон на основании математических расчётов показали, что эта гипотеза хорошо объясняет большую вытянутость (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 обычному в Солнечной системе) ^{[51] [52]} . Согласно другой модели на заре формирования Солнечной системы прото-Меркурий почти по касательной столкнулся с прото-Венерой, в результате чего значительные части мантии и коры раннего Меркурия были рассеяны в окружающее пространство и потом собраны Венерой ^[53] .

Сейчас есть несколько версий происхождения относительно большого внутреннего ядра Меркурия. Самая распространённая из них говорит, что первоначально отношение массы металлов к массе силикатных пород у этой планеты было близким к обычному для твёрдых тел Солнечной системы (внутренних планет и самых распространённых метеоритов — хондритов ). При этом масса Меркурия превышала нынешнюю приблизительно в 2,25 раз. Затем, согласно этой версии, он столкнулся с планетезималью массой около 1/6 его собственной массы на скорости ~20 км/с. Большую часть коры и верхнего слоя мантии унесло в космическое пространство, где они и рассеялись. Ядро планеты, состоящее из более тяжёлых элементов, сохранилось ^[54] .

По другой гипотезе, Меркурий сформировался в уже крайне обеднённой лёгкими элементами внутренней части протопланетного диска, откуда они были выметены давлением солнечного излучения и солнечным ветром во внешние области Солнечной системы.

Геологическая история

Как и у Земли, Луны и Марса , геологическая история Меркурия разделена на периоды (понятие эр используется только для Земли). Это деление установлено по относительному возрасту деталей рельефа планеты. Их абсолютный возраст , измеряемый в годах и оцениваемый по концентрации кратеров, известен с низкой точностью. Эти периоды названы по именам характерных кратеров. Их последовательность (от более ранних к более поздним, с датировками начала): дотолстовский (~4,5 млрд лет назад), толстовский ( 4,20—3,80 млрд лет назад), калорский ( 3,87—3,75 млрд лет назад), мансурский ( 3,24—3,11 млрд лет назад) и койперский ( 2,2—1,25 млрд лет назад) ^{[55] [56] [57]} .

После формирования Меркурия 4,6 млрд лет назад происходила интенсивная бомбардировка планеты астероидами и кометами. Последняя сильная бомбардировка планеты окончилась 3,8 млрд лет назад.

Вулканическая активность, вероятно, была характерна для молодого Меркурия ^[58] . Часть регионов, например, равнина Жары , была покрыта лавой. Это приводило к образованию гладких равнин внутри кратеров, наподобие лунных морей , но сложенных светлыми породами. Вулканизм на Меркурии закончился, когда толщина коры увеличилась настолько, что лава уже не могла изливаться на поверхность планеты. Это, вероятно, произошло в первые 700—800 млн лет его истории.

В дальнейшем, когда Меркурий остывал от извержений лавы, объём его уменьшался, и каменная оболочка, остывшая и затвердевшая раньше, чем недра, вынуждена была сжиматься. Это приводило к растрескиванию внешней каменной коры планеты и наползанию одного края на другой с образованием своего рода «чешуи», в которой один слой пород надвинут на другой. Верхний слой, надвинувшийся на более низкий, приобретал выпуклый профиль, напоминая застывшую каменную волну. Следы таких движений до сих пор отчётливо видны на поверхности Меркурия в виде уступов высотой в несколько километров, имеющих извилистую форму и протяжённость в сотни километров. Такое сжатие коры планеты безусловно сопровождалось сильными землетрясениями ^[59] .

Все последующие изменения рельефа обусловлены ударами о поверхность планеты внешних космических тел.

Геология и внутреннее строение

До недавнего времени предполагалось, что в недрах Меркурия находится твёрдое 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 металлического 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 недр планеты с твёрдым ядром. Поэтому сегодня можно с высокой долей уверенности говорить, что ядро планеты именно жидкое ^{[60] [61]} .

Ядро окружено силикатной мантией толщиной 500—600 км ^{[40] [62]} . Согласно данным «Маринера-10» и наблюдениям с Земли толщина коры планеты составляет от 100 до 300 км ^[63] . Анализ данных, собранных зондом « Мессенджер », с использованием модели изостазии Эйри показал, что толщина коры Меркурия составляет 26 ± 11 км ^{[64] [65]} .

Жидкое железно-никелевое ядро Меркурия составляет около 3/4 его диаметра, что примерно равно размеру Луны . Оно очень массивное по сравнению с ядром других планет.

Концентрация 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 ^[66] . 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. Подобная гипотеза, известная как теория гигантского столкновения , была предложена и для объяснения формирования Луны ^[66] . Однако этой версии противоречат первые данные исследования элементного состава поверхности Меркурия с помощью гамма-спектрометра АМС «Мессенджер», который даёт возможность измерить содержание радиоактивных изотопов: оказалось, что на Меркурии много летучего элемента калия (по сравнению с более тугоплавкими ураном и торием), что не согласуется с высокими температурами, неизбежными при столкновении ^[67] . 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 ^[68] .

Поверхность

Поверхность Меркурия во многом напоминает лунную — она сильно кратерирована . Плотность кратеров на поверхности различна на разных участках. От молодых кратеров, как и у кратеров на Луне в разные стороны тянутся светлые лучи. Предполагается, что более густо усеянные кратерами участки являются более древними, а менее густо усеянные — более молодыми, образовавшимися при затоплении лавой более старой поверхности. В то же время крупные кратеры встречаются на Меркурии реже, чем на Луне. Самый большой кратер на Меркурии — бассейн равнины Жары (1525×1315 км). Среди кратеров с собственным именем первое место занимает вдвое меньший кратер Рембрандт , его поперечник составляет 716 км ^{[69] [70]} . Однако сходство Меркурия и Луны неполное — на Меркурии существуют образования, которые на Луне не встречаются.

Важным различием гористых ландшафтов Меркурия и Луны является присутствие на Меркурии многочисленных зубчатых откосов, простирающихся на сотни километров, — уступов ( 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.

Благодаря зонду « Мессенджер », заснявшему всю поверхность Меркурия, выявлено, что она однородна. Этим Меркурий не схож с Луной или Марсом , у которых одно полушарие резко отличается от другого ^[36] . Самая высокая точка на Меркурии (+4,48 километра над средним уровнем) расположена к югу от экватора в одной из старейших областей на планете, а самая низкая точка (-5,38 километра ниже среднего уровня) находится на дне Рахманиновского бассейна , окружённого двойным кольцом загадочных гор, которые, по предположению учёных, являются одними из последних вулканических проявлений на планете ^[71] .

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 относительное изобилие серы , что предполагает восстановительные условия при формировании поверхности планеты ^[68] .

Кратеры

Кратеры на Меркурии варьируют от маленьких впадин, имеющих форму чаши, до многокольцевых ударных кратеров, имеющих в поперечнике сотни километров. Они находятся на разных стадиях разрушения. Есть относительно хорошо сохранившиеся кратеры с длинными лучами вокруг них, которые образовались в результате выброса вещества в момент удара. Некоторые кратеры разрушены очень сильно. Меркурианские кратеры отличаются от лунных меньшим размером окружающего ореола выбросов, из-за большей силы тяжести на Меркурии ^[56] .

Одна из самых заметных деталей поверхности Меркурия — равнина Жары ( лат. Caloris Planitia ). Она получила такое название потому, что расположена вблизи одной из «горячих долгот». Эта лавовая равнина заполняет кратер (импактный бассейн) размером 1525×1315 км — крупнейший на планете. Его вал местами (горы Жары) превышает 2 км. В центре равнины находится своеобразная система борозд, получившая название Пантеон ^{[69] [70]} (неофициальное название — «Паук»).

Вероятно, тело, при ударе которого образовался кратер, имело поперечник не менее 100 км. Удар был настолько сильным, что сейсмические волны , прошли всю планету насквозь и, сфокусировавшись в противоположной точке поверхности, привели к образованию здесь своеобразного пересечённого «хаотического» ландшафта.

Самый яркий участок поверхности Меркурия — 60-километровый кратер Койпер. Вероятно, это один из наиболее молодых крупных кратеров планеты ^[72] .

В 2012 году учёные обнаружили ещё одну интересную последовательность кратеров на поверхности Меркурия. Их конфигурация напоминает лицо Микки Мауса ^[73] . Возможно, в будущем и эта цепь кратеров получит своё название.

Особенности номенклатуры

Правила именования деталей рельефа Меркурия утверждены на XV Генеральной ассамблее Международного астрономического союза в 1973 году ^{[4] [74]} :

• Крупнейший объект на поверхности Меркурия, диаметром около 1500 км, назван равниной Жары , поскольку она располагается на одном из двух меридианов, где температура достигает рекордных значений. Это многокольцевая структура ударного происхождения, залитая застывшей лавой. Другая равнина, находящаяся в области минимальных температур, у северного полюса, названа Северной равниной. 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 Будх (планета Меркурий на хинди ), равнина Собкоу (планета Меркурий у древних египтян), равнина Одина (скандинавского бога) и равнина Тир (древнее персидское название Меркурия) ^{[75] [74]} .
• Кратеры Меркурия (за двумя исключениями) получают название в честь известных людей в гуманитарной сфере деятельности (архитекторы, музыканты, писатели, поэты, философы, фотографы, художники) ^[74] . Например: Барма , Белинский , Глинка , Гоголь , Державин , Лермонтов , Мусоргский , Пушкин , Репин , Рублёв , Стравинский , Суриков , Тургенев , Феофан Грек ( Theophanes ), Фет , Чайковский , Чехов , Басё . 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 20° 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 большее значение в мировой культуре ^{[76] [77]} . В первую пятёрку вошли Бетховен (диаметром 643 км), Достоевский (430 км), Шекспир (400 км), Толстой (355 км) и Рафаэль . Спустя 30 лет, когда « Мессенджер » заснял ранее неизвестные области планеты, на первое по размеру место вышел 715-километровый кратер, получивший имя Рембрандт .
• Цепочки кратеров получают названия в честь крупных радиообсерваторий, как признание значения метода радиолокации в исследовании планеты. Например, цепочка Хайстек (радиотелескоп в США ) ^{[75] [74]} .
• Уступы ( эскарпы ) получают названия кораблей исследователей, вошедших в историю, поскольку бог Меркурий / Гермес считался покровителем путешественников. Например: Бигль , Заря , Санта-Мария , Фрам , Восток , Мирный ^{[74] [77]} .
• Горы получают названия от слова «жара» на разных языках, а гряды именуются в честь астрономов, исследовавших Меркурий. По состоянию на 2018 год на Меркурии наименована одна горная система (горы Жары) и две гряды: гряда Антониади и гряда Скиапарелли .
• Долины называют именами заброшенных древних поселений (например, долина Ангкор ).
• Борозды называют в честь великих архитектурных сооружений. Единственный пока пример — борозды Пантеон на равнине Жары.

Природные условия

Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также крайне разрежённая 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 практически отсутствующей 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 ^[78] .

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). ^[79]

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. ^{[4] [80]} 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.

Древний Мир и Средние Века

Из-за сложности наблюдений люди долгое время думали, что наблюдавшийся утром Меркурий — это одна планета, а вечером — совершенно другая. Поэтому и названий у Меркурия обычно было два ^[81] .

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. e. ^[82] Шумерское название, используемое для обозначения Меркурия в таблицах «Муль апин», может быть транскрибировано в виде UDU.IDIM.GU\U ₄ .UD («прыгающая планета») ^[83] и иногда прочитывается как Гу-уту ^[84] . Первоначально планету ассоциировали с богом Нинуртой ^[85] , а в более поздних записях её называют « Набу /Нэбо ^[86] » в честь бога мудрости и писцового искусства ^[87] .

Египтяне называли его Сет и Горус ^[88] .

В Древней Греции во времена Гесиода планету знали под именами Στίλβων (Стилбон ^[89] , Стильбон ^[90] , иногда Стильпон ^[91] ; Искрящийся ^[92] ) и Ἑρμάων (Гермаон, является формой имени бога Гермеса ^[93] ) ^[94] . Позже греки стали называть планету «Аполлон» ^{[95] [ страница не указана 37 дней ]} . Существует гипотеза, что название «Аполлон» соответствовало видимости на утреннем небе, а «Гермес» («Гермаон») на вечернем ^{[96] [97] [ уточните ссылку (уже 37 дней) ]} . По другим источникам древние греки называли Меркурий Аполлон и Стилбон (начиная с 200 г. до н. э. — Гермес) ^[98] . Именовалась и просто как Звезда Гермеса ^[99] .

Римляне назвали планету звездой Меркурия ^[100] в честь быстроногого бога торговли Меркурия , за то, что он перемещается по небу быстрее остальных планет ^{[101] [102]} . Римский астроном Клавдий Птолемей , живший в Египте , написал о возможности прохождения планеты по диску Солнца в своей работе «Гипотезы о планетах». Он предположил, что такое прохождение никогда не наблюдалось потому, что Меркурий слишком мал для наблюдения или потому, что это явление случается нечасто ^[103] .

В германском язычестве бог Один также ассоциировался с планетой Меркурий и со средой ^[104] .

На иврите Меркурий был назван «Коха́в Хама́» ( ивр. ‏ כוכב חמה ‏‎, «Солнечная планета») ^[105] .

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 ^{[106] [107]} . 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 ^[108] .

В Древнем Китае Меркурий назывался Чэнь-син ( 辰星 ), «Утренняя звезда». Он ассоциировался с направлением на север, чёрным цветом и элементом воды в У-син ^[109] . По данным « Ханьшу », синодический период Меркурия китайскими учёными признавался равным 115,91 дней, а по данным « Хоу Ханьшу » — 115,88 дней ^[110] . В современной китайской, корейской, японской и вьетнамской культурах планета стала называться «Водяная звезда» ( 水星 ) ^[111] .

Индийская мифология использовала для Меркурия имя Будха ( санскр. बुधः ). Этот бог, сын Сомы , был главенствующим по средам. По другим источникам индийцы называли Меркурий Будда и Рогинея ^[112] . В Индии астроном кералийской школы Нилаканса Сомаяджи 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 ^[113] .

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 ^[114] .

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 ^[115] .

Меркурий в античной и средневековой культуре

В оккультизме Меркурий соотносится со сфирой Ход. (См. также Халдейский ряд ) ^[116] .

Новое Время. Наблюдения с помощью оптических 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. 7 ноября 1631 года Пьер Гассенди сделал первое телескопическое наблюдение прохождения планеты по диску Солнца ^[117] . 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 ^[22] .

Очень редко случается покрытие одной планетой диска другой, наблюдаемое с Земли. Венера покрывает Меркурий раз в несколько столетий, и это событие наблюдалось только один раз в истории — 28 мая 1737 года Джоном Бевисом в Королевской Гринвичской обсерватории ^[118] . Следующее покрытие Венерой Меркурия будет 3 декабря 2133 года ^[119] .

Трудности, сопровождающие наблюдение Меркурия, привели к тому, что он долгое время был изучен хуже 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° ^[120] . 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 ^[121] . Работа по картографированию Меркурия была продолжена Эженом Антониади , который в 1934 году выпустил книгу, где были представлены старые карты и его собственные наблюдения ^[35] . Многие детали поверхности Меркурия получили своё название согласно картам Антониади ^[122] .

Итальянский астроном Джузеппе Коломбо заметил, что период вращения составляет 2/3 от сидерического периода обращения Меркурия, и предположил, что эти периоды попадают в резонанс 3:2 ^[123] . Данные с «Маринера-10» впоследствии подтвердили эту точку зрения ^[124] . 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 ^[120] .

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 ^[125] .

Новейшее Время. Исследования радиотелескопами и космическими аппаратами

Mercury is the least studied planet of the earth group. In the 20th century, radio astronomy , radar, and spacecraft research were added to the telescopic methods for studying it. Radio astronomy measurements of Mercury were first carried out in 1961 by Howard, Barrett and Haddock using a reflector with two radiometers mounted on it ^[126] . By 1966, based on the accumulated data, good estimates of the surface temperature of Mercury were obtained: 600 K at the sunflower point and 150 K on the unlit side. The first radar observations were carried out in June 1962 by a group of V. A. Kotelnikov in the IRE ; they revealed a similarity of the reflective properties of Mercury and the Moon. At the beginning of 1963, information about the study by Soviet scientists of the reflected radio signal from the surface of the planet was published in the foreign press ^[127] . In 1965, similar observations at the Arecibo radio telescope made it possible to obtain an estimate of the rotation period of Mercury: 59 days ^[128] .

The development of electronics and computer science has made possible ground-based observations of Mercury using CCD radiation receivers and subsequent computer processing of images. One of the first series of observations of Mercury with CCD receivers was carried out in 1995 - 2002 by Johan Varell at the observatory on the island of La Palma using a half-meter solar telescope ^{[ specify ]} . Varell chose the best of the pictures without using computer information. The data began to be applied at the Abastuman Astrophysical Observatory to the series of photographs of Mercury obtained on November 3, 2001, as well as at the Skinakas Observatory of the University of Heraklion for series from May 1-2, 2002; To process the results of observations, the method of correlation matching was used . The obtained resolved image of the planet was similar to the Mariner-10 photomosaic, the outlines of small formations measuring 150-200 km in size were repeated. Thus, a map of Mercury was compiled for longitudes 210-350 ° ^[129] .

It is extremely difficult to send a spacecraft to Mercury ^[130] . First you need to slow down the device so that it enters a highly elliptical orbit, and as soon as it approaches Mercury - give an impulse to enter the planet’s orbit. During the flight, considerable speed will accumulate , and, taking into account the weak attraction of Mercury, a lot of fuel is needed for the second maneuver. Therefore, Mercury was investigated only by two spacecraft.

The first planet - exploring automatic interplanetary station was the American Mariner-10 , which flew past the planet three times between 1974 and 1975 ; the maximum approach was 320 km. As a result, several thousand images were obtained, covering approximately 45% of the surface. Further research from the Earth showed the possibility of the existence of water ice in polar craters.

The second was also a NASA mission called the Messenger . The device was launched on August 3, 2004 , and in January 2008, it first flew over Mercury. March 17, 2011 , having made a number of gravitational maneuvers near Mercury, Earth and Venus, the Messenger probe entered the orbit of Mercury, becoming the first artificial satellite in the world in history. Using the equipment installed on it, the probe examined the landscape of the planet, the composition of its atmosphere and surface; also equipment "Messenger" allowed to conduct research on energetic particles and plasma. ^[131] . June 17, 2011 it became known that, according to the first research conducted by the Messenger spacecraft, the planet’s magnetic field is not symmetrical with respect to the poles; thus, the north and south poles of Mercury reach a different amount of solar wind particles. An analysis of the prevalence of chemical elements on the planet was also conducted. ^[132] In 2015, the Messenger probe fell on Mercury, presumably forming a fifteen-meter crater.

Thanks to the images of the Mariner-10 and Messenger devices, in 2009 the first complete map of Mercury was compiled.

In a Modern Culture

The planet Mercury appears in a number of literary works, in literature, cinema and animation.

Foreseeable Future

On October 20, 2018, the European Space Agency (ESA) launched the BepiColombo mission. The mission vehicles launched on the Ariane 5 rocket from the Kourou space center in French New Guiana and will have to reach Mercury by 2025. The group included 3 modules: transport -TM (Mercury Transfer Module), equipped with 4 ion engines, and two research orbital modules: planetary - Mercury Planetary Orbiter (MPO) and magnetospheric - Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). The European MRO module will study the surface of the planet and its depths, and the Japanese module will study the magnetosphere IMO. The entire mission cost the agency 1.3 billion euros (about 1.5 billion US dollars). It is expected that the devices will study the composition of the planet’s atmosphere, its properties and much more. The mission will last seven years ^[133] .

The Russian Mercury-P apparatus, which Roscosmos had previously planned to launch in 2019, will not be able to start earlier than in the 2030s. This probe, as planned, will be the first spacecraft in history to land on the surface of this planet. To date, Russian experts have carried out a preliminary study of this project, the concept of a lander and the composition of scientific equipment have been created. The project of sending the Mercury-P landing station to Mercury in the “Strategy for the Development of Russia's Space Activities until 2030 and the Future Perspective” was not included ^[134] .