Меркурий - ближайшая к Солнцу планета.

Древние римляне считали Меркурия покровителем торговли, путешественников и воров, а также вестником богов. Неудивительно, что небольшая планета, быстро перемещающаяся по небу вслед за Солнцем, получила его имя. Меркурий был известен еще с древних времен, однако древние астрономы не сразу поняли, что утром и вечером видят одну и ту же звезду. Меркурий ближе к Солнцу, чем Земля: среднее расстояние от Солнца составляет 0,387 а.е., а расстояние до Земли колеблется от 82 до 217 млн. км. Наклонение орбиты к эклиптике i = 7° - одно из самых больших в Солнечной системе. Ось Меркурия почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, а сама орбита очень вытянута (эксцентриситет е = 0,206). Средняя скорость движения Меркурия по орбите - 47,9 км/с. Из-за приливного воздействия Солнца Меркурий попал в резонансную ловушку. Измеренный в 1965 году период его обращения вокруг Солнца (87,95 земных суток) относится к периоду вращения вокруг оси (58,65 земных суток) как 3/2. Три полных оборота вокруг оси Меркурий завершает за 176 суток. За тот же срок планета совершает два оборота вокруг Солнца. Таким образом, Меркурий занимает относительно Солнца то же самое положение на орбите, и ориентировка планеты остаётся прежней. Спутников Меркурий не имеет. Если они и были, то в процессе формирования планеты упали на протомеркурий. Масса Меркурия почти в 20 раз меньше массы Земли (0,055M или 3,3•10²³ кг), а плотность почти такая же, как у Земли (5,43 г/см3). Радиус планеты составляет 0,38R (2440 км). Меркурий меньше некоторых спутников Юпитера и Сатурна.

Сравнительные размеры Меркурия и других небесных тел. 

Лучшие фотографии Меркурия с Земли (см. изображения слева). Планета имеет практически сферическую форму. Ускорение свободного падения на ее поверхности составляет g = 3,72 м/с². Близость к Солнцу мешает производить наблюдения Меркурия. На небосклоне он не отходит далеко от Солнца - максимум на 29°. Виден он либо перед восходом Солнца (утренняя видимость), либо после захода (вечерняя видимость) и только вблизи элонгаций (максимальных угловых удалений от Солнца). Но даже в эти периоды увидеть его можно не всегда из-за значительного наклона его орбиты к эклиптике. Планета видна невооруженным глазом. В периоды наилучшей видимости ее блеск составляет -1m. Солнечные сутки на Меркурии длятся 176 земных суток, т.е. ровно 2 меркурианских года. Это явление происходит из-за особого соотношения между периодами обращения планеты вокруг оси и вокруг Солнца. Быстро мчась по орбите, Меркурий лениво поворачивается вокруг своей оси.

Любопытно, как происходит смена дня и ночи на Меркурии. День и ночь продолжаются по 88 суток, т.е. равны году планеты. Солнце восходит на востоке, поднимается крайне медленно (в среднем на один градус за двенадцать часов), достигает верхней кульминации (на экваторе - зенита) и так же медленно заходит. Но так происходит не везде. В некоторых местах Солнце после восхода вдруг останавливается, поворачивается обратно и заходит почти в той же точке, где взошло. Но спустя несколько земных суток Солнце восходит снова в той же точке и уже надолго. Около захода картина повторяется в обратном порядке. Это явление получило название эффекта Иисуса Навина по имени библейского героя, умевшего останавливать Солнце. В некоторых местах восходы и захода Солнца наблюдаются дважды за сутки. На меридианах 0° и 180° можно видеть три захода и три восхода Солнца за одни солнечные сутки, которые длятся 176 земных суток. В XIX веке появилась гипотеза о том, что Меркурий ранее являлся спутником Венеры. В 1976 году был произведен математический расчет этой гипотезы, который показал, что это может объяснить потерю вращательного момента у Меркурия и Венеры, большой эксцентриситет орбиты Меркурия, резонансный характер движения Меркурия вокруг Солнца. Убегание Меркурия могло произойти за 500 миллионов лет и сопровождалось огромным выделением энергии, которое разогревало и Венеру, и ее спутник. Эта гипотеза помогает объяснить и наличие магнитного поля у Меркурия, и химический состав его ядра. На основании анализа фотографий Меркурия американские геологи П. Шульц и Д. Гаулт предложили следующую схему эволюции его поверхности. После завершения процесса аккумуляции и формирования планеты её поверхность была гладкой. Далее наступил процесс интенсивной бомбардировки планеты остатками планетного роя, во время которой образовались бассейны типа Калорис, а так же кратеры типа Коперника на Луне. Следующий период характеризовался интенсивным вулканизмом и выходом потока лавы, заполнявшей крупные бассейны. Этот период завершился около 3 млрд. лет назад (возраст планет Солнечной системы известен довольно точно и равен 4,6 млрд. лет). У Меркурия есть слабое магнитное поле, которое было обнаружено космическим аппаратом "Маринер-10". Напряженность магнитного поля на экваторе планеты 3,5 мГс, у полюсов 7 мГс, что составляет 0,7 % земного магнитного поля. Тщательное изучение магнитного поля планеты показало, что оно имеет более сложную структуру, чем земное. Кроме дипольного (двухполюсного) в нём присутствуют ещё поля с четырьмя и восемью полюсами. Со стороны Солнца магнитосфера Меркурия сильно сжата под действием солнечного ветра. Схема строения Меркурия.

Высокая плотность и наличие магнитного поля показывает, что у Меркурия должно быть плотное металлическое ядро. По современным расчётам, плотность в центре Меркурия должна достигать 9,8 г/см³, радиус ядра составляет 1800 км (75 % радиуса планеты). На долю ядра приходится 80 % массы Меркурия. Несмотря на медленное вращение планеты, большинство специалистов считает, что её магнитное поле возбуждается тем же динамо-механизмом, что и магнитное поле Земли. Этот механизм сводится к образованию кольцевых электрических токов в ядре планеты при её вращении, которые и генерируют магнитное поле. Выяснение происхождения магнитного поля Меркурия может иметь большое значение для проблемы планетарного механизма в целом.

Химический состав атмосферы Меркурия.

Над массивным ядром располагается силикатная оболочка толщиной 600 км. Плотность поверхностных пород порядка 3,3 г/см³. Данные об атмосфере Меркурия указывает лишь на её сильную разрежённость. Давление у поверхности планеты в 500 миллиардов раз меньше, чем у поверхности Земли (это меньше, чем в современных вакуумных установках на Земле). Меркурий расположен очень близко к Солнцу и захватывает солнечный ветер своим тяготением. Атом гелия, захваченный Меркурием, находится в атмосфере в среднем 200 дней. Кроме гелия на Меркурии зарегистрировано наличие водорода. Общее количество атомов и молекул газа в столбе атмосферы Меркурия около 2•10¹⁴ над 1 см² поверхности. При высоте атмосферы в несколько сотен километров это дает плотность у поверхности около 107 см^-3. Кроме того, раскаленные, как печь, твердые породы выделяют различные атомы, в том числе атомы щелочных металлов, которые регистрируются в спектре атмосферы. Подозревается присутствие углекислоты и угарного газа.

Восходы на Меркурии. Когда космический аппарат "Маринер-10" передал первые снимки Меркурия с близкого расстояния, астрономы всплеснули руками: перед ними была вторая Луна! Поверхность Меркурия оказалась усеянной сеткой из кратеров разных размеров, совсем как поверхность Луны. Их распределение по размерам тоже было аналогично лунному. Большая часть кратеров образовалась в результате падения метеоритов.

Меркурий очень похож на Луну. В истории обоих небесных тел был период, когда лава потоками текла на поверхность.

Карта поверхности Меркурия.

Огромный бассейн Калорис (слева), достигающий в диаметре 1300 км, имеет сильное сходство с круговыми морями на Луне. Он, вероятно, образовался в результате столкновения Меркурия с большим небесным телом на раннем этапе геологической истории Меркурия. Бассейн является результатом истечения лавы из недр планеты после столкновения. Его плоское дно окаймлено разломами и извилистыми гребнями гор. На поверхности планеты были обнаружены гладкие округлые равнины, получившие по сходству с лунными "морями" название бассейнов. Наибольший из них, Калорис, имеет в диаметре 1300 км (океан Бурь на Луне - 1800 км). Появление долин объясняется интенсивной вулканической деятельностью, которая совпала по времени с формированием поверхности планеты.

На Меркурии есть горы, высота наиболее высоких достигает 2-4 км. В ряде районов планеты на поверхности видны долины, бескратерные равнины. На Меркурии встречается также необычная деталь рельефа - эскарп. Это выступ высотой 2-3 км, разделяющий два района поверхности. Считают, что эскарпы образовались как сдвиги при раннем сжатии планеты.

Эскарп на поверхности Меркурия. Слева - снимок с Маринера. В центре - вид с более близкого расстояния. Справа - механизм образования эскарпа.

Южный полюс Меркурия.

В полярных областях Меркурия, возможно, имеется водяной лед. Внутренние области находящихся там кратеров Солнце никогда не освещает, и температура там может держаться около -210°С. Альбедо Меркурия крайне низкое, около 0,11. Максимальная температура поверхности Меркурия, зарегистрированная датчиками, +410°С. Перепады температур из-за смены времен года, вызванной вытянутостью орбиты, на дневной стороне достигают 100°С. В 1970 году Т. Мардок и Э. Ней из Миннесотского университета установили, что средняя температура ночного полушария равна -162°С (111 К). С другой стороны, температура подсолнечной точки на среднем расстоянии Меркурия от Солнца равна +347°С. Поверхность этого небольшого мира достаточно горяча, чтобы расплавить свинец или олово.