© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

Наблюдение за планетой

Несмотря на то что Меркурий блестит как яркая звезда, из всех планет, видимых невооруженным глазом, за ним труднее всего установить наблюдение, потому что его орбита проходит слишком близко от Солнца, от которого он не удаляется более чем на 28°. Видимость Меркурия с Земли зависит от географической широты, на которой мы находимся. Его легко наблюдать в экваториальной зоне, где очень короткие сумерки, планету прекрасно видно на темном небе. На 50-х широтах он появляется очень низко над горизонтом. Когда он находится на востоке от Солнца, его можно недолго видеть на западе, чуть выше горизонта, сразу после заката, но когда Меркурий находится на западе от Солнца, он виден в самом начале восхода, очень низко над горизонтом на восточной стороне неба. Хотя фазы планеты можно наблюдать с помощью телескопа средних размеров, особенности его поверхности можно рассмотреть только в более мощный телескоп.

Астрономы 19-ого века вели постоянные наблюдения за орбитальными параметрами Меркурия, но не могли дать им точного объяснения, используя законы механики Ньютона. Небольшие различия между наблюдаемыми и вычисленными значениями были не дающей покоя проблемой на многие десятилетия. Чтобы объяснить это несоответствие, выдвигали даже гипотезу, что на орбите около Меркурия может существовать другая, невидимая планета (её назвали Вулкан). Настоящий ответ на этот вопрос был найден с помощью Общей Теории Относительности Эйнштейна. Правильное предсказание движения Меркурия с помощью Теории Относительности сыграло важную роль в становлении этой теории.

Наблюдаемые фазы

Фазы Меркурия

Так как Меркурий находится между Землей и Солнцем, его фазы похожи на лунные. Когда он максимально приближен к Земле, виден его тонкий серп. Когда же он находится на самом отдалённом расстоянии, освещено более половины его поверхности. В полной фазе Меркурий находится слишком близко к Солнцу, чтобы его можно было наблюдать в небе. И, напротив, он сильно освещён и хорошо виден при наибольшем удалении от Солнца или в 1/4 убывающей или возрастающей фазы. За время прохождения фаз Меркурий меняет и видимые размеры, потому что при наблюдении с Земли меняется расстояние между планетой и наблюдателем.

День и ночь на Меркурии

Меркурий очень медленно вращается вокруг собственной оси. Поэтому на нем не происходит каких-либо значительных событий. За период полного обращения Меркурия вокруг Солнца планета делает лишь полтора поворота вокруг своей оси. Другими словами, Меркурий три оборота вокруг своей оси совершает за два своих года, вращаясь примерно в направлении своего движения по орбите. Один оборот по орбите вокруг Солнца Меркурий совершает за 88 земных суток. Меркурий это единственная планета в солнечной системе, о которой известно, что её орбитально/вращательный резонанс отличается от 1:1. Из-за столь медленного движения получается, что сутки на Меркурии (за сутки принят временной интервал между двумя последовательными восходами Солнца) равны двум меркурианским годам (т.е 176-ти земным суткам - точнее: 4222,6 земных часов). Тот факт, что время оборота Меркурия вокруг оси соответствует 2/3 времени его обращения вокруг Солнца, теперь расценивается как наличие резонанса между этими двумя вращениями, который возник из-за гравитационного воздействия Солнца на Меркурий.

Впервые измерен период обращения планеты вокруг оси, был в 1965 году́ с помощью радиолокационного метода (раньше ошибочно считалось, что Меркурий всегда повернут к Солнцу одной стороной, как Луна к Земле).

По этой причине, в течение долгого времени одно из полушарий Меркурия остается повёрнутым к Солнцу. Из этого следует, что на поверхности Меркурия контраст между ночью и днем сильнее, чем на любой другой планете. Колебания температуры таковы, что ночью температура полушария Меркурия, находящегося на противоположной от Солнца стороне падает до -180°С, но когда он находится в афелии, ближе к «вечеру», температура может достигать +430°C.

Как уже было сказано в разделе "Орбита Меркурия", на Меркурии не существует времён года в том смысле, который мы вкладываем в это понятие на Земле. Предположительно, это происходит из-за того, что ось вращения планеты находится под прямым углом по отношению к плоскости орбиты. Как следствие, рядом с полюсами есть области, до которых солнечные лучи не доходят никогда. Обследование, проведенное радиотелескопом «Аресибо», позволяет предположить, что в этой студёной и темной зоне есть ледники. Ледниковый слой может достигать 2 м и покрыт слоем пыли.

Атмосфера

Вероятно, что высокие дневные температуры и относительно небольшая масса планеты делают удержание атмосферы невозможным. Над поверхностью Меркурия имеются следы весьма разреженной атмосферы (давление на поверхности составляет ~10^-15 bar (0.001 picobar) - по существу - это вакуум), содержащей, кроме гелия (He) 6% , также водород (H₂) 22%, кислород 42% (O₂), 0.5% калий (K), 29% натрий (Na) и возможно ничтожные количества углекислого газа (CO₂), благородных газов (аргон (Ar), неон (Ne), криптон (Kr), ксенон (Xe)), воды́ (H₂O) и азота (N₂). Небольшие обнаруженные количества гелия теоретически могли появиться в результате радиоактивного распада поверхностных пород или из-за захвата солнечного ветра.

Физические поля

Электрическое поле. Близость Солнца обусловливает ощутимое влияние на Меркурий солнечного ветра. Благодаря этой близости значительно и приливно́е воздействие Солнца на Меркурий, что должно приводить к возникновению над поверхностью планеты электрического поля, напряжённость которого может быть примерно вдвое больше, чем у «поля ясной погоды» над поверхностью Земли, и отличается от последнего сравнительной стабильностью.

Магнитное поле. До полета «Маринера-10» считалось, что у Меркурия нет какого-либо значительного магнитного поля. Его открытие оказалось сенсацией. Правда, его интенсивность в 100 раз ниже, чем у магнитного поля Земли (напряжённость составляет около 1% поля Земли). Кроме того, полученные зондом данные позволили астрономам уточнить геологическую структуру Меркурия, верхними слоями которого являются кора и мантия, относительно тонкие и состоящие из силикатов. Имеющееся у Меркурия магнитное поле служит дополнительным доказательством существования металлического ядра.

Модель внутреннего строения Меркурия

Недра планеты. Средняя плотность Меркурия не намного меньше плотности Земли ~ 5,43 г/см3. Согласно наиболее распространенному, хотя и предварительному мнению, планета состоит из горячего, постепенно остыва́ющего железоникелевого ядра и силикатной оболочки, на границе между которыми температура может приближаться к 103 К. Если принять во внимание небольшие размеры и более низкое внутреннее давление планеты, то можно прийти к выводу, что Меркурий имеет значительное железное ядро, на долю которого приходится 70% массы и 75% общего диаметра планеты, т.е радиус ядра может составлять 1800-1900 км, а толщина поверхностных силикатных оболочек (аналогичных Земной мантии и коре) составляет около 500-600 км.

Существование жидкой материи ядра объясняет наличие магнитного поля, хотя еще и недостаточно ясен настоящий механизм его образования. Тем не менее невероятно, что в момент образования железистого ядра Меркурия у него были столь же большие размеры. Теоретически предполагается, что большую часть каменистой мантии планета приобрела во время крупного катаклизма в начале истории Солнечной системы.

Считается, что жидкая материя ядра планеты вызывает дина́мометаморфизм, как и на Земле.