Состав атмосфера меркурия: ее состав, давление и свойства

ее состав, давление и свойства

Планета Меркурий, снимок с космического аппарата MESSENGER

Когда вы смотрите на изображения Меркурия, он выглядит безвоздушным и безжизненным космическим телом. Но вы можете удивиться, узнав, что у него есть своя атмосфера.

Атмосфера планеты

Конечно, она не такая могучая как на Земле и даже меньше чем у Марса. Но она у планеты есть, и в настоящее время изучается астрономами и космическим кораблем MESSENGER.

Полноценной, газовая оболочка, если и была, то полностью рассеялась вскоре после того, как сформировались планеты около 4,6 миллиардов лет назад. Это могло произойти из-за низкой гравитации, а также из-за близкого расположения к Солнцу, которое своим солнечным ветром, ее «сдуло». В настоящее время, ее практически не заметно.

Из чего она состоит

Эта разреженная оболочка состоит из кислорода, водорода, гелия, натрия, калия и водяного пара.

Астрономы полагают, что она постоянно пополняется из различных источников: частиц солнечного ветра, вулканической дегазации, радиоактивного распада элементов на поверхности Меркурия и космической пыли с мусором, которые планета встречает на своем пути.

Без этих источников пополнения, она улетучилась бы из-за солнечного ветра относительно быстро.

Состав атмосферы:

Кислород 42,0%
Натрий 29,0%
Водород 22,0%
Гелий 6%
Калий 0,5%
Остальные 0,5% (криптон, метан, водяной пар, окись азота и др.)

В 2008 году, космический корабль НАСА MESSENGER обнаружил в ней водяные пары. Считается, что эта вода образуется, когда атомы водорода и кислорода встречаются в атмосфере.

Присутствие паров воды указывает, что где-то на поверхности существует водяной лед. Залежи водяного льда были обнаружены на полюсах планеты, где дно кратеров никогда не освещается светом Солнца, подробнее можно почитать здесь. Метан, как полагают, появляется из за вулканизма, геотермальных процессов и гидротермальной деятельности. Метан является неустойчивым газом и требует постоянного и очень активного источника, т.к. метан разрушается меньше чем за год.

Строение

Несмотря на небольшой размер, она была поделена на четыре слоя. Эти слои представляют собой нижнею, среднею, верхнюю и экзосферу. Нижние слои довольно теплая область (около 210 К). Нижние слои нагреваются от пыли в воздухе (1,5 мкм в диаметре) и теплового излучения от поверхности.

Пыль, придает ей коричневый оттенок.

В средней части атмосферы, существуют потоки воздуха, как на Земле. Верхние слои  нагреваются от солнечного ветра и температура там гораздо выше, чем на поверхности. Экзосфера начинается примерно в 200 км от поверхности и не имеет четких границ, она просто плавно переходит в космос.

Магнитное поле Меркурия, помогает удерживать ее. В то время, как гравитация притягивает газы к поверхности, магнитное поле помогает сдерживать солнечные ветры вокруг планеты, так же, как на Земле. Магнитосфера позволяет сохранять ее форму.

Атмосфера является одной из наиболее слабых в Солнечной системе, давление составляет ~10*-15 бар.

Солнечный ветер постоянно выдувает ее, а источники на планете постоянно пополняют ее. Надеюсь, вышедший на орбиту планеты космический аппарат MESSENGER поможет найти источники пополнения и расширить наши знания о планете.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 40130

Запись опубликована: 01.01.2013
Автор: Максим Заболоцкий

Характеристика и состав атмосферы Меркурия

Меркурий, планета самая маленькая из всех планет Солнечной системы и в то же время самая быстрая, благодаря чему и получила свое название. Долгое время считается, что Меркурий был тесно связан с Венерой и являлся ее спутником. Это предположение не возникало до полета первого космического корабля с целью изучения планеты. Во время этого путешествия были выявлены характеристики Меркурия, предположительные данные о строении, от которых отталкивались в спорах о невозможности развития планеты без привязки к другой. Совокупность расчетов и данных позволило утверждать, что Меркурий образовался как спутник с полуосью больше чем у Луны. Становление Меркурия как самостоятельной планеты произошло позже ввиду увеличения полной энергии планеты.

Меркурий находится в близкой видимости от Солнца, поэтому на ней отмечается повышенная температура, вплоть до 350 градусов и выше.

Ввиду того, что планета движется ускоренно, год на Меркурии длится всего 88 дней. Ученые называют эту планету самой нестабильной. С Земли, например, днем увидеть планету не так легко, только в сумерки, и то с трудом. Очень явственно Меркурий может показаться всего лишь 13 раз в столетие. Также планету можно понаблюдать на небе, когда планета совершает так сказать «транзитный путь», через диск Солнца, в ноябре и мае.

Гораздо более интересен вопрос, из чего состоит атмосфера, ее характерные особенности. Данные об атмосфере планеты отличаются от характеристик других планет Солнечной системы и именно поэтому Меркурий так интересен.

Атмосфера планеты

Очень долго астронавты считали, что атмосферы как таковой у планеты не имеется, и они ошибались. Атмосфера у планеты Меркурий есть, но она очень слаба, несопоставима с атмосферой Земли или Марса и поныне изучается астрономами и учеными. А вот ее газовая оболочка рассеялась несколько миллиардов лет назад. Отсутствие ее  объясняется  близким «соседством» с Солнцем, низкой гравитационной силой, слабым магнитным полем.

Если говорить простыми словами, причина того, что планета не имеет газовой оболочки, кроется в сильных ветрах, которые «сдули» ее. В сравнение можно привести планету Марс, которая имеет схожую гравитационную силу, но находится дальше от Солнца, именно поэтому ее атмосфера не растеряна в отличие от Меркурия.

Исследования аппарата «Маринер 10»

Сама атмосфера Меркурия представляет собой тонкий шар или сферу, который имеет свой собственный состав. Туда входят атомы, которые уносятся в космос и тем самым образуют шлейф, атмосферу. Большую роль в определении атмосферы Меркурия сыграла научная экспедиция Маринер-10, которая в 1975-1974 годах пролетала мимо Меркурия. Космический аппарат приблизился к Меркурию на максимальное расстояние, 320 км. Пока постигнуть тайны планеты удалось только двум космическим экспедициям- «Mariner 10» и «Messenger», который в настоящее время исследует дополнительные характеристики. Космический аппарат «Маринер 10» установил, что Меркурий имеет разреженную атмосферу, давление которой в несколько раз ниже давления на планете Земля.

Важную роль в изучении атмосферы Меркурия сыграло открытие, которое было сделано учеными-астрономами из Бостона в 2009 году об обнаружении кометоподобного хвоста, состоящего из нейтрально заряженных частичек, сам хвост длиною более пары миллионов лет. Первое упоминание об этом хвосте имело место быть еще в 2006, когда был сделан снимок телескопом базы Военно-воздушных сил США на Гавайи. Окончательная модель кометоподобного хвоста была утверждена позже, после неоднократных полетов спутников Мессенджер.

 

Строение атмосферы

Атмосфера планеты Меркурий тонкая, но ее разделяют на несколько слоев.

Нижний и теплый, потому что нагревается до 210 градусов благодаря частичкам, которые задерживают жар, идущий от поверхности

Средний слой вмещает в себя потоки воздуха и осадки пыли коричневого цвета, которые постепенно рассеиваются

Верхний слой нагревается солнечными ветрами. Далее начинается газовая оболочка, которая не имеет четкой границы и сужается в пространстве.

Магнитное поле, окружающее атмосферу, по результатам данных, полученных от «Маринер 10», в сотню раз меньше Земного. Разница в 2 градуса между магнитной осью и осью вращения говорит о том, что магнитное поле берет начало там же, где находится ядро планеты. Магнитное поле  помогает не исчезнуть атмосфере Меркурия, отвлекает активные солнечные ветры от планеты, в то время как гравитация удерживает газы в пределах самой оболочки. Все это в итоге создает форму атмосфере и уменьшает гравитационное притяжение.

Как зависим верхний слой от поверхности?

Очень интересен вид поверхности Меркурия. Она вся, как картина художника, усеяна кратерами, вмятинами, некоторым из которых даны названия. Сформировались эти творения впоследствии резкого изменения температуры в атмосферном слое планеты и охлаждении ядра. Оно и верхний слой атмосферы, который зависим от ядра, начали сжиматься, что привело к изменению внешнего вида коры. Температурные колебания до сих пор существуют. Из-за того близкого расположения к Солнцу, на одной половине Меркурия невыносимая жара и температура до 400 градусов, на другой пронзающий холод и температура до минус 180 градусов.

Кратеры на коре Меркурия расположены хаотично, в одних местах их нет, в других утыканы вплоть друг к другу. Большое значение имеет вулканический выброс, который сформировал ровную и равнинную поверхность. Лава залила кратеры и неровности и сформировала новую кору, которая по подсчетам ученых моложе, чем гористая и кратерообразная.  Совсем рядом с равнинами находятся резко начинающиеся холмы и возвышенности, которые предположительно были созданы астероидом или метеоритом, падение которого спровоцировало мощный сдвиг коры.

 

Состав атмосферы

Углекислый газ, водород, гелий

Углекислый газ — главный и превалирующий над другими элементами в составе атмосферы. Его процент нахождения равен 95% и это во многое количество раз превышает показатели Земли, поэтому существование на Меркурии живых организмов просто невозможно.  Атмосфера Меркурия также состоит из водорода и гелия, наличие которых осуществляется приходом этих веществ вместе с ветром, а потом эти элементы рассеиваются в космосе.

Отмечается незначительное присутствие калия и арагона-40, который образуется в результате распада изотопа калия. Ученые говорят, что газовая оболочка постоянно пополняется из-за различных процессов, происходящих на планете и извне, например распада частиц в коре, солнечных ветров. Атмосферу Меркурия можно сравнить с руслом реки, в которые впадают более мелкие речушки. Например, атом гелия «живет» в атмосфере 200 дней а затем рассеивается, позже опять приходит в оболочку и так по кругу. Основные химические элементы, из которых состоит атмосфера Меркурия, это кислород и натрий, проценты, которых составляют 42 и 29 соответственно. Еще один немаловажный элемент это водород. Он взаимодействует с кислородом и поэтому в оболочке Меркурия можно также найти водяные пары.

Водяные пары

Нахождение водяных паров при изучении атмосферы подсказало ученым, что где-то на планеты можно найти и залежи льда. Mariner 10 нашел их в 2009 году в глубоких кратерах, в местах, где лучи солнца никогда не доходили до них. Таким образом, помимо водяного пара в атмосфере Меркурия находится и водяной лед. Но, несмотря на наличие водяного льда, на планете нет воды, так как на поверхности сохраняется аномально высокая температура и она испаряет всю жидкость. В недрах планеты содержится очень много радиоактивных вещество, что тоже влияет на состав атмосферы.

Кислород

В составе также есть незначительное число кислорода, процент его примерно такой же, как и метана. Еще 4 миллиарда лет назад атмосфера была перенасыщена кислородом, а к сегодняшнему дню его практически не осталось. Процесс исчезновения кислорода, возможно, связан с натисками солнечных ветров, столкновением с метеоритом или другим астероидом или последствием низкой разреженной атмосферой.

Метан и арагон

Интересный факт, что Меркурий — планета с наибольшим числом ударных кратеров. Если смотреть на фотографию поверхности планеты, то ее легко можно спутать с другим объектом Солнечной системы, Луной. Ученые называют Меркурий пассивной планетой, не способной отбиваться от ударов комет и астероидов. Остальные элементы в составе, процент которых довольно низок это криптон, окись азота и метан. Причина проявления последнего — вулканическая активность, нахождение перекиси и хлоратов в почве. Его присутствие мало и требует пополнения, окончательно разрушается метан через год. Аргон, который также имеется в составе, образуется в результате радиоактивного распада, частички натрия у полюсов. Состав атмосферы Меркурия претерпевал незначительные изменения в течение многих миллиардов лет. И сейчас ученые в один голос заявляют, что Меркурий медленно остывает, что повлияет на дальнейшие характеристики атмосферы этой орбиты.

Атмосферное давление на Меркурии

Атмосфера имеет низкую плотность, 5.427 г/см в кубе. В зависимости от времени года, она меняется.  Зимой более разряжена, так как углекислый газ собирается в полярных областях, летом плотность увеличивается, потому что это скопление исчезает. Эта разница в плотности все равно не сглаживает температурные колебания, которые происходят на планете. Скачки температуры отмечаются до 100 градусов и выше.

Атмосферное давление на Меркурии почти в 500 млрд. раз меньше, чем давление на Земле, что обуславливается низкой массой планеты и его территориальным расположением. Более точная цифра- 600 Па. Для сравнения, давление в атмосфере планеты Земля- 101 Па, а атмосферное давление Венеры равно 9 МПа, что в разы превышает показатели Меркурия. Несмотря на это, давление на самой высокой точке Меркурия — всего 30 Па, а в недрах планеты- 1150 Па. При приближении к планете чувствуется сильный вакуум, который не может воссоздать ни одна современная техника. Это опять же объясняется низким атмосферным давлением и строением атмосферы (число атомов гелия и атомов водорода гораздо меньше, чем в атмосфере Земли).

Пыль и низкое давление

Средняя орбитальная скорость вращения планеты 48 километров в секунду. Сила тяжести планеты тоже меньше чем сила тяжести Земли, всего 0.38 (при сравнении, у Земли 1). Несмотря на низкое давление и разрежённость, почти отсутствие атмосферы, воздух на планете пыльный, а земля окрашена в характерный оранжевый цвет. Пыль поднимается на высоту на 1-2 километра и из-за характерных особенностей планеты, крупицы ее оседают долго.

Атмосфера Меркурия — особенности, химический состав и плотность — SunPlanets.info

Меркурий отличается крайне разреженной атмосферой, давление которой в 500 млрд раз ниже, чем на нашей планете. С инженерной точки зрения можно считать, что Меркурий окружен вакуумом. И всё же атмосфера ближайшей к Солнцу планеты тщательно изучается.

Почему же меркурианская атмосфера так сильно разряжена? Ключевая причина – малая масса Меркурия. Он в 18 раз легче Земли. Ускорение свободного падения у поверхности планеты равно 3,7 м/с2, то есть космонавт массой 80 кг, шагающий по Меркурии, будет ощущать свою массу равной 30 кг. Из-за слабой гравитации планета просто не удерживает молекулы газа, составляющие ее атмосферу, и они улетают в космос. В среднем одной молекуле нужно примерно 200 суток, чтобы покинуть Меркурий.

Вторая причина разреженности атмосферы Меркурия – это его близость к Солнцу. С одной стороны, на планету воздействует солнечный ветер, представляющий собой поток заряженных частиц, который буквально «сдувает» атмосферу. С другой стороны, Солнце разогревает Меркурий до 427° С, в результате чего молекулы газов приобретают высокую скорость и легче преодолевают гравитацию Меркурия. Важно и то, что у планеты нет такого мощного магнитного поля, как у Земли, которое могло бы защитить Меркурий от солнечного ветра.

Может возникнуть вопрос – если Меркурий не может удерживать свою атмосферу, а молекулы газа в среднем за 200 суток покидают планету, то почему у Меркурия вообще есть хоть какая-то атмосфера? Разве не должна она была полностью исчезнуть за те 4,5 млрд лет, что существует Меркурий? Дело в том, что газы образуются при вулканической дегазации, испарении льдов, находящихся на дне кратеров планеты, радиоактивном распаде некоторых веществ. Тот же солнечный ветер выбивает из грунта атомы, которые потом непродолжительное время находятся в атмосфере. В настоящий момент меркурианская атмосфера находится в динамическом равновесии – количество газов, покидающих ее, примерно равно количеству газов, образующихся у поверхности планеты.

Интересно, что плотность атмосферы неравномерна и сильно зависит времени чуток. Ночью (а она на Меркурии длится 29 дней) атмосфера остывает, и из-за этого ее плотность возрастает.

В химическом составе атмосферы преобладают кислород (42%), натрий (29%), водород (22%), гелий (6%). На другие газы приходится не более 0,5%. Аномально высокая доля натрия в атмосфере объясняется сильным влиянием солнечного ветра. Он выбивает молекулы натрия из грунта, а также сам содержит немало ионов натрия.

Важно, отметить, что в атмосфере есть и незначительное количество водяного пара. Есть три пути его формирования. Во-первых, это испарение водяных льдов, находящихся внутри метеоритных кратеров. Во-вторых, кометы и метеориты, падающие на Меркурий, заносят на него воду. В-третьих, водород, заносимый на планету солнечным ветром, взаимодействует и кислородом, содержащимся в оксидах, в результате чего образуется вода.

Принято выделять 4 слоя в атмосфере Меркурия. Нижняя часть относительно теплая, она прогревается до 210°С. Средняя и верхняя части прогреваются солнечным ветром, а не теплом планеты. На высоте 200 км начинается экзосфера, которая плавно переходит в межпланетное пространство.

В 2008 г. был открыт огромный кометный хвост у Меркурия, чья длина составляет 2,5 млн км. Он является частью атмосферы, а найден хвост был благодаря линиям натрия в его спектре. О хвосте Меркурия было известно и ранее, но считалось, что его длина равна всего лишь 40 000 км. Длина хвоста непостоянна и меняется в зависимости от времени года на Меркурии.

Список использованных источников

• https://spacegid.com/atmosfera-merkuriya.html
• https://v-kosmose.com/planeta-merkuriy-interesnyie-faktyi-i-osobennosti/atmosfera/
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Меркурий

Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту

Понравилась статья? Оставь комментарий и поделись с друзьями

Атмосфера Меркурия: описание и состав

Солнечная система > Планета Меркурий > Атмосфера Меркурия

Если просто рассматривать фото Меркурия, то кажется, что смотришь на холодную пустыню. Но первая планета от Солнца все же способна похвастаться атмосферой. Конечно, это не земное богатство, но MESSENGER уловил тонкий слой. Как же выглядит наличие атмосферы Меркурия?

Как выглядит атмосфера Меркурия

Взгляд в высоком разрешении на северный горизонт Меркурия

Можно сказать, что атмосфера планеты Меркурий рассеялась еще 4.6 миллиардов лет назад при планетарном формировании. Проблема в низкой гравитации и приближенности к звезде, что не позволило противостоять мощным солнечным ветрам.

Как выглядит атмосфера Меркурия сейчас? Это тонкий шар, химический состав которого представлен кислородом, гелием, водородом, натрием, калием, водяным паром и кальцием. Ученые полагают, что состав все время обогащается частичками звездного ветра, радиоактивным распадом поверхностных элементов, вулканической дегазацией, а также осколками и пылью с метеоритов. Если не это, то не осталось бы и такой слабой атмосферы.

Атмосферный состав Меркурия:

  • 42% ­– кислород.
  • 29% – натрий.
  • 22% – водород.
  • 6% – гелий.
  • 0.5% – калий.

Также стоит отметить небольшие примеси аргона, двуокиси углерода, воды, криптона, кальция, ксенона, азота и магния.

В 2008 году аппарат MESSENGER уловил присутствие водяного пара, формирующегося при контакте атомов водорода и кислорода.

Графическое представление состава атмосферы Меркурия

Эти химические элементы атмосферы планеты важны, так как способны намекать на жизнь в чужих мирах. Особое значение имеют вода и водяной лед. При детальном анализе удалось отыскать ледяные залежи в глубинах кратеров на полюсах, куда не попадают прямые солнечные лучи. Метан иногда выступает побочным продуктом деятельности живых организмов. Но на Меркурии он способен появляться из-за вулканической или гидротермальной активности. Эта разновидность газа не отличается устойчивостью, поэтому нуждается в стабильном пополнении. Скорее всего, производится из почвенных перхлоратов и пероксидов.

Несмотря на небольшое количество атмосферы, ее делят на 4 слоя. Нижняя – теплый участок (210 К), прогревающийся из-за пыли и поверхностного тепла. Средняя располагает реактивным потоком. Верхняя прогревается звездными ветрами. На высоте в 200 км начинается экзосфера, у которой не наблюдается четкой границы.

За удержание атмосферного слоя отвечает магнитосфера планета. Если гравитация сохраняет поверхностные газы, то магнитосфера отклоняет солнечный ветер.

Это одна из планет с наиболее слабой атмосферой в Солнечной системе. К тому же звездный ветер продолжает наносить удары, заставляя планетарные источники пополнять потери.

Полезные статьи:


Положение и движение Меркурия

Строение Меркурия

Поверхность Меркурия

Атмосфера Меркурия состав атмосферы Меркурия

Изучая снимки первой планеты от Солнца, можно предположить, что здесь отсутствует газовая оболочка. На фото с космического аппарата Messenger, меркурианский шар кажется безвоздушным небесным телом. На самом деле, у него есть атмосфера. Она разреженная и не такая могучая, как у Земли, но она существует.

Особенности

Атмосфера Меркурия слабая и рассеянная. Она могла быть более плотной при своем формировании, но из-за мощных солнечных ветров ослабла. На фотоснимках, сделанных аппаратом Messenger, ее практически не видно.

Что в ее составе?

Тонкая разряженная оболочка состоит из кислорода (42%), натрия (29%), водорода (22%), гелия (6%), калия (0,5), а также криптона, метана, водяного пара, окиси азота (0,5%).  Специалисты предполагают, что состав покрытия первой планеты регулярно пополняется элементами солнечных вихрей, космической пыли, вулканической дегализации. Эти частицы помогают удержать форму покрытия и не дать ему улетучиться из-за воздействия солнечного ветра. Пыль из космоса придает небесному телу коричневый оттенок. Металлы испаряются с разряженной поверхности. Давление здесь составляет 10-15 бар. Это в 500 млрд раз меньше, чем на земной поверхности.

Космическим аппаратом Messenger в 2008 году было обнаружено наличие водяного пара. Это говорит о том, что здесь находиться лед. На полюсах, которые не освещаются лучами Солнца, в кратерах вулканов найдены залежи ледяных глыб.

Строение

Тонкое покрытие меркурианского шара поделено на четыре слоя:

  1. Нижний. Это жаркий участок, который нагревается от теплового излучения и от космических пылинок.
  2. Средний. Здесь имеются потоки воздуха, аналогичные земным.
  3. Верхний. Этот слой нагревается от потоков солнечного ветра. Температура воздуха превышает 410°.
  4. Экзосфера. Завершающий слой, плавно переходящий от оболочки в открытый космос.

Сильные ветра разрушают поверхность планеты. Почему же меркурианский шар все еще сохраняется? Сберечь форму небесного тела помогает магнитосфера. Она сдерживает сильные ветра в то время, как за счет гравитации притягиваются газы и космическая пыль.

Сходство и различия атмосфер Меркурия и Марса

Обе планеты относятся к земной группе и у них слабая оболочка. У Марса она более плотная, чем у Меркурия. На поверхности небесных тел отмечается наличие метана (продукта вулканизма). У Меркурия его незначительное количество, а вот на Марсе ежегодно производится более 270 тонн метана. Продукт вулканизма является результатом геотермальных процессов.

У Марса нет магнитосферы, из-за чего элементы поверхности улетучиваются. Химический состав двух светил имеет серьезные различия:

  1. Красная планета. Здесь 95% оболочки составляет углекислый газ и только 0,13% кислород.
  2. Меркурий. В составе атмосферы преобладает кислород (42%), а углекислого газа незначительное количество.

Причины слабой оболочки первой планеты

Отвечая на вопрос “Почему у Меркурия практически нет атмосферы?”, можно сказать, что всему виной его расположение. Могучие солнечные ветра не дают сохранить плотную поверхность меркурианского шара.

описание планеты, атмосфера и поверхность Меркурия, фото и видео

Итак, какова же планета Меркурий и что в ней такого особенного, что отличает ее от других планет? Наверное, прежде всего, стоит перечислить самое очевидное, что можно легко почерпнуть из разных источников, но без чего человеку будет трудно составить общую картину.

На текущий момент (после того как Плутон был «разжалован» в карликовые планеты) Меркурий является самой маленькой из восьми планет нашей Солнечной системы. Также планета находится на самом близком расстоянии от Солнца, в связи с чем совершает оборот вокруг нашего светила намного быстрее остальных планет. Видимо, именно последнее качество и послужило поводом назвать ее в честь самого быстроногого посланника Богов по имени Меркурий, незаурядного персонажа из легенд и мифов Древнего Рима, обладающего феноменальной скоростью.

Кстати, именно древнегреческие и древнеримские астрономы не раз называли Меркурий как «утренней», так и «вечерней» звездой, хотя в большинстве своем они знали о том, что оба названия соответствуют одному и тому же космическому объекту. Уже тогда древнегреческий ученый Гераклит указывал на то, что Меркурий и Венера совершают свое вращение вокруг Солнца, а не вокруг Земли.

Меркурий сегодня

В наши дни ученым известно, что благодаря непосредственной близости Меркурия к Солнцу, температура на его поверхности способна достигать до 450 градусов по Цельсию. Но отсутствие атмосферы на данной планете, не позволяет Меркурию удерживать тепло и на теневой стороне температура поверхности способна резко понижаться до 170 градусов по Цельсию. Максимальный перепад температур в дневное и в ночное время на Меркурии оказался самым высоким в Солнечной системе — более 600 градусов по Цельсию.

По своим размерам Меркурий немного больше Луны, но при этом намного тяжелее нашего естественного спутника.

Несмотря на то, что планета была известна людям еще с незапамятных времен, первое изображение Меркурия было получено только в 1974 году, когда космический аппарат «Маринер 10» передал первые изображения, на которых удавалось разобрать кое-какие особенности рельефа. После этого началась долгосрочная активная фаза по изучению этого космического тела и спустя несколько десятков лет, в марте 2011 года орбиты Меркурия достиг космический аппарат под названием Messenger, после чего, наконец, человечество получило ответы на многие вопросы.

Атмосфера Меркурия

Атмосфера Меркурия настолько тонка, что ее практически не существует, а объем примерно в 10 в пятнадцатой степени раз меньше, чем плотные слои атмосферы Земли. При этом вакуум в атмосфере этой планеты намного ближе к истинному вакууму, если сравнивать его с любым другим вакуумом созданным на Земле с помощью технических средств.

Существует два объяснения отсутствия атмосферы на Меркурии. Во-первых, это плотность планеты. Считается, что имея плотность всего лишь 38% земной плотности, Меркурий просто не в состоянии сохранить большую часть атмосферы. Во-вторых, близость Меркурия к Солнцу. Столь близкое расстояние к нашей звезде делает планету наиболее подверженной влиянию солнечных ветров, которые сносят последние остатки того, что можно назвать атмосферой.

Тем не менее, насколько бы скудной не была атмосфера на этой планете, она все же есть. Согласно данным космического агентства NASA, по своему химическому составу она состоит из 42% кислорода (О2), 29% натрия, 22% водорода (Н2), 6% гелия, 0,5% калия. Остальную незначительную часть составляют молекулы аргона, диоксида углерода, воды, азота, ксенона, криптона, неона, кальция (Са, Са +) и магния.

Считается, что разреженность атмосферы обусловлена наличием на поверхности планеты экстремальных температур. Самая низкая температура может быть порядка -180 °С, а самая высокая приблизительно 430 °С. Как уже было упомянуто выше, Меркурий имеет самый большой диапазон температур на поверхности среди планет в Солнечной системе. Крайние максимумы, присутствующие на стороне, обращенной к Солнцу, как раз и являются результатом недостаточного атмосферного слоя, который не способен поглотить солнечное излучение. Кстати, экстремальный холод на теневой стороне планеты обусловлен тем же самым. Отсутствие значимой атмосферы не позволяет планете удерживать солнечную радиацию и тепло очень быстро покидает поверхность, беспрепятственно уходя в космическое пространство.

Поверхность Меркурия

До 1974 г. поверхность Меркурия оставалась, в значительной степени, загадкой. Наблюдения за этим космическим телом с Земли были сильно затруднены из-за близости планеты к Солнцу. Рассмотреть Меркурий удавалось только перед рассветом или сразу после заката, однако на Земле в это время линия видимости значительно ограничена слишком плотными слоями атмосферы нашей планеты.

Но в 1974 году, после великолепного троекратного пролета на поверхностью Меркурия космического аппарата «Маринер 10», были получены первые достаточно четкие фотографии поверхности. Удивительно, но несмотря на значительные ограничения по времени, в ходе миссии «Маринер 10» была сфотографирована почти половина всей поверхности планеты. В результате анализа данных наблюдений ученым удалось выявить три существенных особенности поверхности Меркурия.

Первая особенность — огромное количество ударных кратеров, которые постепенно образовывались на поверхности в течение миллиардов лет. Так называемый бассейн «Калорис» является самым крупным из кратеров, его диаметр 1,550 км.

Вторая особенность – наличие равнин между кратерами. Считается, что эти гладкие участки поверхности были созданы в результате движения лавовых потоков по планете в прошлом.

И, наконец, третьей особенностью являются скалы, разбросанные по всей поверхности и достигающие от нескольких десятков до нескольких тысяч километров в длину и от ста метров до двух километров в высоту.

Ученые особенно подчеркивают противоречие первых двух особенностей. Наличие лавовых полей указывает на то, что в историческом прошлом планеты некогда присутствовала активная вулканическая активность. Однако, количество и возраст кратеров, напротив, говорят о том, что Меркурий очень долгое время был геологически пассивен.

Но не меньший интерес вызывает и третья отличительная черта поверхности Меркурия. Выяснилось, что возвышенности образованы активностью ядра планеты, в результате которого происходит так называемое «выпучиванием» коры. Подобные выпучивания на Земле связаны, как правило, со смещением тектонических плит, в то время как потеря устойчивости коры Меркурия происходит из-за сокращения его ядра, которое постепенно сжимается. Процессы, происходящие с ядром планеты, приводят к сжатию ее самой. Последние расчеты ученых указывают на то, что диаметр Меркурия сократился на более чем 1,5 километра.

Структура Меркурия

Меркурий состоит из трех отдельных слоев: коры, мантии и ядра. Средняя толщина коры планеты, по разным оценкам, составляет от 100 до 300 километров. Наличие ранее упомянутых выпуклостей на поверхности, по своей форме напоминающие земные, указывает на то, что несмотря на достаточную твердость, сама по себе кора очень хрупкая.

Примерная толщина мантии Меркурия составляет около 600 километров, что говорит о том, что она относительно тонка. Ученые считают, что она не всегда была такой тонкой и в прошлом произошло столкновение планеты с огромным планетезмиалем, что привело к потере существенной массы мантии.

Ядро Меркурия стало предметом для очень многих исследований. Считается, что его диаметр составляет 3600 километров, и оно обладает некоторыми уникальными свойствами. Наиболее интересным свойством является его плотность. Учитывая то, что планетарный диаметр Меркурия составляет 4878 километров (он меньше спутника Сатурна Титана, диаметр которого составляет 5125 километров и спутника Юпитера Ганимеда с диаметром 5270 километров), плотность самой планеты составляет 5540 кг/м3 при массе 3,3 х 1023 килограмм.

Пока существует только одна теория, которая попыталась объяснить эту особенностью ядра планеты, и поставила под сомнение то, что ядро Меркурия на самом деле твердое. Измерив особенности отскока радиоволн от поверхности планеты, группа планетологов пришла к выводу, что ядро планеты на самом деле жидкое и это многое объясняет.

Орбита и вращение Меркурия

Меркурий находится гораздо ближе к Солнцу, чем любая другая планета в нашей системе и, соответственно, ему требуется самое короткое время для оборота по орбите. Год на Меркурии составляет всего лишь около 88 земных суток.

Важной особенностью орбиты Меркурия является его высокий эксцентриситет по сравнению с другими планетами. Кроме того, из всех планетарных орбит, орбита Меркурия меньше всего напоминает круг.
Этот эксцентриситет, наряду с отсутствием существенной атмосферы объясняет, почему на поверхности Меркурия возможен самый широкий разброс экстремальных температур в Солнечной системе. Проще говоря, поверхность Меркурия намного сильнее нагревается, когда планета находится в перигелии, нежели чем в афелии, так как разница в расстоянии между этими точками слишком велика.

Орбита Меркурия сама по себе является прекрасным примером одного из ведущих процессов современной физики. Речь идет о процессе под названием прецессия, который объясняет смещение орбиты Меркурии относительно Солнца с течением времени.

Не смотря на то, что ньютоновская механика (т.е. классическая физика) весьма детально прогнозирует скорости этой прецессии, точные значения так и не были определены. Это стало настоящей проблемой для астрономов в конце девятнадцатого, начале двадцатого века. Для того, чтобы объяснить разницу между теоретическими трактовками и фактическими наблюдениями было составлено множество концепций. Согласно одной из теорий высказывалось предположение даже о том, что существует неизвестная планета, орбита которой ближе к Солнцу, чем у Меркурия.

Однако, наиболее правдоподобное объяснение нашлось после того, как была опубликована общая теория относительности Эйнштейна. Опираясь именно на эту теорию, ученые, наконец, смогли с достаточной точностью описать орбитальную прецессию Меркурия.

Таким образом, долгое время считалось, что спин-орбитальный резонанс Меркурия (число оборотов на орбите) составлял 1:1, но, в конце концов, было доказано, что на самом деле он составляет 3:2. Именно благодаря этому резонансу на планете возможно явление, которое невозможно на Земле. Если бы наблюдатель находился на Меркурии, то смог бы увидеть, что Солнце поднимается до самой высокой точки на небе, а после «включает» обратный ход и опускается в том же направлении, откуда оно поднялось.

Интересные факты о Меркурии

  1. Меркурий был известен человечеству с древнейших времен. Несмотря на то, что точная дата его обнаружения неизвестна, первые упоминания о планете, как полагают, появились около 3000 г. до н.э. у шумеров.
  2. Год на Меркурии составляет 88 дней земных дней, но день Меркурия составляет 176 земных дня. Меркурий практически полностью заблокирован Солнцем приливными силами, но с течением времени совершает медленное вращение планеты вокруг своей оси.
  3. Меркурий вращается так быстро вокруг Солнца, что некоторые ранние цивилизации полагали, что это на самом деле две разные звезды, одна из которых появляется в первой половине дня, а другая в вечернее время.
  4. Обладая диаметром 4,879 км Меркурий является самой маленькой планетой в Солнечной системе, а также является одной из пяти планет, которую можно увидеть в ночном небе невооруженным взглядом.
  5. После Земли, Меркурий является второй по плотности планетой в Солнечной системе. Несмотря на небольшие размеры, Меркурий очень плотный, так как состоит в основном из тяжелых металлов и камня. Это позволяет отнести его к планетам земной группы.
  6. Астрономы не понимали, что Меркурий является планетой до 1543 года, когда Коперник создал гелиоцентрическую модель Солнечной системы, согласно которой вращение планет происходит вокруг Солнца.
  7. Гравитационные силы планеты составляют 38% от гравитационных сил Земле. Это означает, что Меркурий не в состоянии удерживать атмосферу которая у него есть, а та что остается сдувается солнечным ветром. Тем не менее, все те же самые солнечные ветры привлекают к Меркурию газовые частицы, пыль от микрометеоритов и образуют радиоактивный распад, что в некотором роде образует атмосферу.
  8. Меркурий не имеет спутников или колец из-за его низкой силы притяжения и отсутствия атмосферы.
  9. Существовала теория, что между орбитами Меркурия и Солнца есть не открытая еще планета Вулкан, однако ее присутствие так и не было доказано.
  10. Орбита Меркурия представляет собой эллипс, а не круг. Он имеет самую эксцентричную орбиту в Солнечной системе.
  11. Меркурий является только вторым максимальным температурам среди планет Солнечной системы. Первое место занимает Венера, несмотря на то, что находится дальше от Солнца, чем Меркурий. Однако Меркурий занимает первое место по изменениям экстремальных температур — в диапазоне от -170 °C  в течение ночи до 430 °C в течение дня,
  12. На Меркурии не существует сезонов. Ось Меркурия имеет наименьший угол наклона среди всех других планет, что исключает возможность существования сезонов.
  13. Меркурий имеет большое железное ядро, которое составляет около 40% от его объема (ядро Земли составляет всего 17% от объема нашей планеты). Радиус ядра варьируется 1800 до 1900 км. Сегодня ученые считают, что ядро находится в постоянно расплавленном состоянии.
  14. Результаты измерений «Маринера-10»: Меркурий имеет очень слабое магнитное поле, его напряженность составляет около 1% от магнитного поля Земли.

Цифры: что узнал аппарат Messenger о Меркурии

MESSENGER by the numbers. pic.twitter.com/7BsMMs0z6v

— MESSENGER (@MESSENGER2011) 30 апреля 2015 г.

  • Орбиты Меркурия пока удалось достигнуть только двум космическим аппаратам. В 1974-75 годах троекратный облет планеты совершил зонд «Маринер-10», которому удалось запечатлеть половину всей поверхности. В данный момент на его орбите находится космический корабль Messenger, который был запущен в 2004 году для изучения плотности Меркурия, природы его магнитного поля и геологической истории.
  • Меркурий имеет огромное количество ударных кратеров, больше чем на любая другая планета в Солнечной системе. Поверхность планеты в этом плане напоминает поверхность Луны. На сегодняшний день считается, что Меркурий является геологически пассивным космическим телом и не способен «самостоятельно излечиться» от ударов астероидов и комет. Большинство кратеров на планете названы в честь известных писателей и художников. Самый большой кратер на Меркурии — бассейн «Калорис», его диаметр составляет около 1,550 километров.

Фото Меркурия

   

Видео планеты Меркурий

Факты про Меркурий на видео

Обзор планеты Меркурий

Поделиться

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

Поделиться

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

состав. Какая атмосфера у Меркурия?

Меркурий — самая близкая к Солнцу планета. Он относится к космическим телам земной группы и располагается относительно недалеко от нас. Однако о Меркурии сегодня известно сравнительно немного. Некоторое время назад он считался самой малоизученной планетой. Различные параметры (характер поверхности, особенности климата, наличие атмосферы, ее состав) Меркурия оставались тайной из-за крайне неудобного положения планеты для наблюдения и исследования при помощи космических аппаратов. Виной тому — близость к Солнцу, которое портит любое направленное в его сторону или приближающееся к нему оборудование. И тем не менее за века постоянных попыток наблюдения был собран внушительный материал, который после начала космической эры дополнился данными межпланетных станций. Атмосфера Меркурия входит в перечень характеристик, которые изучали «Маринер-10» и «Мессенджер». Тонкая воздушная оболочка планеты, как и все на ней, подвержено постоянному воздействию светила. Солнце — главный фактор, определяющий и формирующий особенности атмосферы Меркурия.

Наблюдение с Земли

Любоваться Меркурием с поверхности нашей планеты неудобно из-за его близости к Солнцу и особенностей орбиты. Появляется он на небе достаточно близко к горизонту. Причем всегда во время заката или рассвета. Время наблюдения при этом ничтожно мало. При самом благоприятном стечении обстоятельств — это примерно два часа до рассвета и столько же после заката. В большинстве случаев продолжительность наблюдения не превышает 20-30 минут.

Фазы

Меркурий имеет такие же фазы, как и Луна. Облетая Солнце, он то превращается в узкий серп, то становится полным кругом. Во всей красе планета видна, когда находится напротив Земли, за Солнцем. В это время для наблюдателя наступает «полнолуние» Меркурия. При этом, однако, планета находится на максимальном расстоянии от Земли, а яркие солнечные лучи мешают наблюдению.

Двигаясь вокруг светила, Меркурий начинает визуально увеличиваться в размерах, так как приближается к нам. В то же время сокращается площадь освещенной поверхности. В конце концов планета поворачивается к нам своей темной стороной и исчезает из видимости. Раз в несколько лет в такой момент Меркурий проходит точно между Солнцем и Землей. Тогда можно наблюдать его перемещение по диску светила.

Способы наблюдения

Меркурий можно увидеть невооруженным глазом или наблюдать через бинокль незадолго до рассвета и после заката, то есть в сумерки. При помощи небольшого любительского телескопа заметить планету удастся и днем, но никаких подробностей при этом увидеть не получится. Важно во время таких наблюдений — не забывать о технике безопасности. Меркурий никогда значительно не удаляется от Солнца, а значит, и глаза, и аппаратуру необходимо защищать от его лучей.

Идеальное место наблюдения за ближайшей к светилу планетой — это горные обсерватории и низкие широты. Здесь на помощь астроному приходит чистый воздух, безоблачное небо, небольшая продолжительность сумерек.

Именно земные наблюдения помогли установить тот факт, что Меркурий не имеет атмосферы. Мощные телескопы позволили рассмотреть многие особенности рельефа поверхности планеты и подсчитать примерную разницу температуры на освещенной и темной стороне. Однако только полеты АМС (автоматических межпланетных станций) смогли пролить свет на прочие характеристики планеты и уточнить уже полученные данные.

«Маринер-10»

За всю историю космонавтики к Меркурию было отправлено только два аппарата. Причина — сложный и дорогостоящий маневр, который необходим для выхода станции на орбиту планеты. Первым к Меркурию отправился «Маринер-10». В 1974-1975 годах он три раза облетал ближайшую к Солнцу планету. Минимальное расстояние, которое разделяло аппарат и Меркурий, составило 320 км. «Маринер-10» передал на Землю несколько тысяч изображений поверхности планеты. Заснято было около 45% Меркурия. «Маринер-10» замерил температуру поверхности на освещенной и темной стороне, а также магнитное поле планеты. Кроме того, аппарат установил, что атмосфера Меркурия практически отсутствует, заменяет ее тонкая воздушная оболочка, в составе которой присутствует гелий.

«Мессенджер»

Второй АМС, отправленной к Меркурию, стал «Мессенджер». Стартовал он в августе 2004 года. Он передал на Землю изображение той части поверхности, которую не запечатлел «Маринер-10», измерил ландшафт планеты, заглянул в ее кратеры и обнаружил пятна непонятного темного вещества (возможно, отметины от ударов метеоритов), часто тут встречающегося. Аппарат изучал солнечные вспышки, магнитосферу Меркурия, его газовую оболочку.

Свою миссию «Мессенджер» завершил в 2015 году. Он упал на Меркурий, оставив на поверхности кратер глубиной в 15 метров.

Есть ли атмосфера на Меркурии?

Если внимательно перечитать предыдущий текст, можно заметить небольшое противоречие. С одной стороны, наземные наблюдения свидетельствовали об отсутствии какой бы то ни было газовой оболочки. С другой, аппарат «Маринер-10» передал на Землю сведения, согласно которым атмосфера планеты Меркурий все-таки существует и содержит гелий. В научной среде это сообщение также вызвало удивление. И дело не в том, что оно противоречило предыдущим наблюдениям. Просто Меркурий не имеет характеристик, которые способствуют образованию газовой оболочки.

Что такое атмосфера? Это смесь газов, летучих веществ, удержать которые у поверхности может только сила тяжести определенной величины. Небольшой по космическим меркам Меркурий такой характеристикой похвастаться не может. Сила тяжести на его поверхности в три раза меньше, чем на Земле. Таким образом, планета не в состоянии удержать не только гелий и водород, но и более тяжелые газы. И тем не менее именно гелий был обнаружен «Маринером-10».

Температура

Есть и еще один фактор, который ставит под сомнение наличие атмосферы Меркурия. Это температура поверхности планеты. Меркурий в этом плане рекордсмен. В светлое время температура на поверхности иногда достигает 420-450 ºС. При таких высоких значениях молекулы и атомы газа начинают двигаться все быстрее и постепенно достигают второй космической скорости, то есть у поверхности их уже ничто не может удержать. В температурных условиях Меркурия первым должен «сбежать» все тот же гелий. По идее, его не должно быть на ближайшей к Солнцу планете совсем, причем чуть ли не с момента ее формирования.

Особое положение

И все же ответ на вопрос о том, есть ли атмосфера на Меркурии, положительный, хотя она несколько отличается от того, что обычно скрывается за этим астрономическим понятием. Причина столь фантастического и одновременно вполне реального положения вещей кроется в уникальном расположении планеты. Близость светила определяет многие характеристики этого космического тела, и атмосфера Меркурия не исключение.

Газовая оболочка планеты постоянно подвергается воздействию так называемого солнечного ветра. Он берет свое начало в короне светила и представляет собой поток ядер, протонов и электронов гелия. С солнечным ветром на Меркурий доставляются свежие порции летучего вещества. Без подобной подпитки весь гелий исчез бы с поверхности планеты примерно за двести дней.

Атмосфера Меркурия: состав

Тщательные исследования помогли обнаружить и другие элементы, входящие в состав газовой оболочки планеты. Атмосфера Меркурия также содержит водород, кислород, калий, кальций и натрий. Процентное содержание этих элементов весьма незначительно. Кроме того, атмосфера планеты Меркурий характеризуется наличием следов углекислого газа.

Воздушная оболочка сильно разрежена. Молекулы газа в ней фактически не взаимодействуют друг с другом, а лишь перемещаются по поверхности без соударений и столкновений. Ученым удалось установить факторы, обуславливающие наличие атмосферы Меркурия. Водород, как и гелий, поставляется к его поверхности солнечным ветром. Источником других элементов служит сама планета или падающие на нее метеориты. Атмосфера Меркурия, состав которой планируется досконально изучить в ближайшее время, предположительно формируется в результате испарения горных пород под воздействием солнечного ветра или диффузии из недр планеты. Вероятнее всего, свой вклад вносит каждый из этих факторов.

Итак, какая атмосфера у Меркурия? Сильно разреженная, состоящая из гелия, водорода, следов щелочных металлов и углекислого газа. Часто в научной литературе ее называют экзосферой, что лишь подчеркивает сильное отличие этой оболочки от аналогичного формирования, например, на Земле.

Несмотря на все сложности в списках целей космических исследований по-прежнему значится и планета Меркурий. Атмосфера и поверхность этого космического тела, вероятно, еще не один раз будут изучены при помощи различных аппаратов. Меркурий таит еще немало интересного и неизвестного. Кроме того, исследование таких планет, как Венера, Марс или Меркурий, лишены атмосферы они или нет, проливает свет и на историю формирования и развития Земли.

в глубину | Меркурий — NASA Solar System Exploration

Горячий или холодный?

Температура Меркурия

Температура поверхности Меркурия бывает как очень высокой, так и низкой. Поскольку планета находится так близко к Солнцу, дневная температура может достигать 800 ° F (430 ° C). Без атмосферы, удерживающей это тепло ночью, температура может упасть до -290 ° F (-180 ° C).

Введение

Самая маленькая планета в нашей солнечной системе и ближайшая к Солнцу, Меркурий лишь немного больше Луны Земли.С поверхности Меркурия Солнце выглядело бы более чем в три раза больше, чем при наблюдении с Земли, а солнечный свет был бы в семь раз ярче. Несмотря на близость к Солнцу, Меркурий не самая горячая планета в нашей солнечной системе — это название принадлежит соседней Венере из-за ее плотной атмосферы. Но Меркурий — самая быстрая планета, которая движется вокруг Солнца каждые 88 земных дней.

Меркурий назван в честь самого быстрого из древнеримских богов.

Размер и расстояние

Размер и расстояние

В радиусе 1516 миль (2440 километров) Меркурий составляет чуть более 1/3 ширины Земли. Если бы Земля была размером с никель, Меркурий был бы размером с чернику.

При среднем расстоянии в 36 миллионов миль (58 миллионов километров) Меркурий находится на 0,4 астрономических единицы от Солнца. Одна астрономическая единица (сокращенно AU) — это расстояние от Солнца до Земли. С такого расстояния требуется солнечный свет 3.2 минуты на дорогу от Солнца до Меркурия.

3D-модель Меркурия, самой внутренней планеты. Предоставлено: NASA Visualization Technology Applications and Development (VTAD) ›Параметры загрузки Орбита и вращение

Орбита и вращение

Очень эксцентричная яйцеобразная орбита Меркурия уносит планету на расстояние 29 миллионов миль (47 миллионов километров) и 43 миллионов миль (70 миллионов километров) от Солнца. Он движется вокруг Солнца каждые 88 дней, путешествуя в космосе со скоростью почти 29 миль (47 километров) в секунду, быстрее, чем любая другая планета.

Меркурий медленно вращается вокруг своей оси и совершает один оборот каждые 59 земных дней. Но когда Меркурий движется быстрее всего по своей эллиптической орбите вокруг Солнца (и он находится ближе всего к Солнцу), каждое вращение не сопровождается восходом и заходом солнца, как на большинстве других планет. Утреннее Солнце, кажется, ненадолго восходит, заходит и снова восходит с некоторых частей поверхности планеты. То же самое происходит в обратном порядке на закате для других частей поверхности. Один солнечный день на Меркурии (один полный цикл день-ночь) равен 176 земным дням — чуть более двух лет на Меркурии.

Ось вращения Меркурия наклонена всего на 2 градуса по отношению к плоскости его орбиты вокруг Солнца. Это означает, что он вращается почти идеально вертикально и поэтому не испытывает времен года, как многие другие планеты.

Состав

Структура

Меркурий — вторая по плотности планета после Земли. У него есть большое металлическое ядро ​​с радиусом около 1289 миль (2074 километра), что составляет около 85 процентов радиуса планеты. Есть свидетельства того, что он частично расплавленный или жидкий.Внешняя оболочка Меркурия, сравнимая с внешней оболочкой Земли (называемой мантией и корой), имеет толщину всего около 400 километров (250 миль).

Формирование

Пласт

Меркурий сформировался около 4,5 миллиардов лет назад, когда гравитация стянула закрученный газ и пыль вместе, чтобы сформировать эту маленькую планету, ближайшую к Солнцу. Как и другие планеты земной группы, Меркурий имеет центральное ядро, скалистую мантию и твердую кору.

Дружелюбный к детям Меркурий

Меркурий — самая маленькая планета в нашей солнечной системе.Это немного больше, чем Луна Земли. Это ближайшая к Солнцу планета, но на самом деле не самая горячая. Венера горячее.

Наряду с Венерой, Землей и Марсом Меркурий — одна из каменистых планет. У него твердая поверхность, покрытая кратерами, как наша Луна. У него тонкая атмосфера и нет лун. Меркьюри любит все упрощать.

Меркурий вращается медленно по сравнению с Землей, поэтому один день длится долго. Меркурию требуется 59 земных дней, чтобы совершить один полный оборот.Но год на Меркурии проходит быстро. Поскольку это ближайшая к Солнцу планета, она обращается вокруг Солнца всего за 88 земных дней.

Посетите NASA Space Place, чтобы узнать больше о детях.

NASA Space Place: все о Меркурии ›

Поверхность

Площадь

Поверхность Меркурия напоминает поверхность Луны, покрытую множеством ударных кратеров, образовавшихся в результате столкновений с метеороидами и кометами. Кратеры и объекты на Меркурии названы в честь известных умерших художников, музыкантов или авторов, в том числе детского автора доктора Дж.Сьюз и пионер танцев Элвин Эйли.

Очень большие ударные бассейны, включая Калорис (960 миль или 1550 километров в диаметре) и Рахманинова (190 миль, или 306 километров в диаметре), были созданы ударами астероидов на поверхность планеты в начале истории Солнечной системы. Хотя есть большие участки с гладкой местностью, есть также скалы длиной в несколько сотен миль и высотой до мили. Они поднялись по мере того, как внутренняя часть планеты остыла и сжалась за миллиарды лет с момента образования Меркурия.

Большая часть поверхности Меркурия кажется человеческому глазу серо-коричневой. Яркие полосы называют «кратерными лучами». Они образуются при столкновении с поверхностью астероида или кометы. Огромное количество энергии, которое выделяется при таком ударе, выкапывает большую яму в земле, а также раздавливает огромное количество камней под точкой удара. Часть этого измельченного материала выбрасывается далеко от кратера, а затем падает на поверхность, образуя лучи. Мелкие частицы щебня обладают большей отражающей способностью, чем крупные, поэтому лучи выглядят ярче.Космическая среда — удары пыли и частицы солнечного ветра — заставляет лучи со временем темнеть.

Температура на поверхности Меркурия экстремальна, как высокая, так и холодная. В течение дня температура на поверхности Меркурия может достигать 800 градусов по Фаренгейту (430 градусов по Цельсию). Поскольку на планете нет атмосферы, которая могла бы удерживать это тепло, ночные температуры на поверхности могут упасть до минус 290 градусов по Фаренгейту (минус 180 градусов по Цельсию).

Меркурий может иметь водяной лед на северном и южном полюсах внутри глубоких кратеров, но только в областях постоянной тени.Там может быть достаточно холодно, чтобы сохранить водяной лед, несмотря на высокие температуры в залитых солнцем частях планеты.

Атмосфера

Атмосфера

Вместо атмосферы Меркурий обладает тонкой экзосферой, состоящей из атомов, оторванных от поверхности солнечным ветром и падающими метеороидами. Экзосфера Меркурия состоит в основном из кислорода, натрия, водорода, гелия и калия.

Магнитосфера

Магнитосфера

Магнитное поле Меркурия смещено относительно экватора планеты.Хотя магнитное поле Меркурия на поверхности составляет всего один процент от силы Земли, оно взаимодействует с магнитным полем солнечного ветра, иногда создавая интенсивные магнитные торнадо, которые направляют быструю горячую плазму солнечного ветра к поверхности планеты. Когда ионы ударяются о поверхность, они сбивают нейтрально заряженные атомы и отправляют их по петле высоко в небо.

Луны

Луны

У Меркурия нет луны.

Жизненный потенциал

Жизненный потенциал

Окружающая среда Меркурия не способствует жизни в том виде, в каком мы ее знаем.Температуры и солнечное излучение, характерные для этой планеты, скорее всего, слишком экстремальны для организмов, чтобы к ним адаптироваться.

Атмосфера Меркурия: объяснение состава, климата и погоды

Из всех планет Солнечной системы у Меркурия самая тонкая атмосфера, тоньше даже Марса. Некоторые компоненты постоянно пополняются солнечным ветром, дующим от ближайшего солнца.

Компоненты атмосферы

Меркурий — самая маленькая и наименее массивная из восьми планет.Его низкая поверхностная сила тяжести затрудняет удержание атмосферы в самых лучших обстоятельствах.

Но Меркурий не идеально расположен для атмосферы. Находясь на орбите всего в нескольких миллионах миль от Солнца, каменистая планета постоянно подвергается бомбардировке солнечной погодой. Быстро движущиеся ветры, дующие от звезды, постоянно бомбардируют Меркурий, разбивая заряженные частицы о поверхность планеты. И сами частицы, и тепло, которое они производят, поднимают материал из внешнего слоя планеты, отправляя его в воздух.Самые тяжелые атомы возвращаются на поверхность, а самые легкие подвергаются воздействию гравитации и давления солнечных фотонов. Результатом является разреженная атмосфера, известная как экзосфера.

В прошлом ученым приходилось полагаться на краткие проблески, сделанные космическим кораблем NASA Mariner 10, а земные инструменты изучали особенности мира, когда он пересекал перед Солнцем. Однако после того, как миссия НАСА MErcury Surface Space Environment, GEochemistry and Ranging (MESSENGER) выйдет на орбиту вокруг планеты, она сможет обеспечить более полный обзор, который поможет устранить неверные оценки, сделанные на более ранних снимках.

«К сожалению, в течение всей миссии мы не видели кислорода в экзосфере Меркурия, в отличие от того, что сообщал Mariner 10», — сообщила Space.com по электронной почте Розмари Киллен, XXX. По оценкам, основанным на наблюдениях Маринера, кислород составлял 42 процента атмосферы крошечной планеты.

«Мы думаем, что они дали щедрый верхний предел», — сказал Киллен.

Вместо этого атмосфера заполнена натрием, магнием и кальцием, которые разбросаны по всей планете. Также были обнаружены следы водорода, гелия и калия.До появления новейшего космического корабля ученые думали, что солнечное излучение переносит материал, поднимаемый солнечным ветром на освещенной стороне, и излучение на ночную сторону, процесс, известный как ионное распыление. По словам соисследователя MESSENGER Уильяма МакКлинтока, старшего научного сотрудника Университета Колорадо в Боулдере, наблюдения MESSENGER показывают множество взаимодействий, влияющих на движение атомов.

«Они показывают, что совершенно разные процессы источников и потерь контролируют население основных составляющих», — говорится в заявлении МакКлинток.

Основным фактором, по-видимому, является фотонно-стимулированная десорбция (PSD), при которой фотоны выделяют натрий.

Согласно исследованию Киллена, натрий, кальций и магний выделяются в результате различных процессов и с большей вероятностью столкнутся с поверхностью планеты, чем друг с другом.

Слабое магнитное поле планеты помогает перемещать вещество с дневной стороны на ночную, но недостаточно сильное, чтобы объяснить наблюдаемое распределение. В то время как магнитное поле Земли защищает планету от многих заряженных частиц Солнца, поле, окружающее Меркурий, слишком слабое.

«Мы ранее наблюдали нейтральный натрий из наземных наблюдений, но вблизи мы обнаружили, что заряженные частицы натрия сконцентрированы около полярных областей Меркурия, где они, вероятно, высвобождаются ионным распылением солнечного ветра, эффективно сбивая атомы натрия с поверхности Меркурия», Об этом говорится в заявлении Томаса Зурбухена из Мичиганского университета. Зурбухен является руководителем проекта плазменного спектрометра MESSENGER Fast Imaging, который провел первые глобальные измерения экзосферы и магнитосферы Меркурия.

«Наши результаты говорят нам, что слабая магнитосфера Меркурия обеспечивает очень слабую защиту планеты от солнечного ветра», — сказал Зурбухен.

Хвост в виде кометы

В то время как некоторые из частиц, выброшенных солнцем, падают обратно на планету, некоторые из них уносятся прочь, образуя кометоподобный хвост позади планеты. MESSENGER изучил длинный хвост длиной 1,2 миллиона миль (2 миллиона километров), тянущийся за каменистым миром. Натрий и кальций заполняют материал.Согласно команде MESSENGER, большинству нейтральных атомов, попадающих в хвост, удается покинуть планету.

«Радиационное ускорение является самым сильным, когда Меркурий находится на среднем расстоянии от Солнца», — сказал Мэтью Бургер, ныне работающий в Государственном университете Моргана в Мэриленде. Модели Бургера показали преобладание PSD в создании хвоста планеты.

«Это потому, что Меркурий движется быстрее всего в этой точке своей орбиты, и это один из факторов, определяющих, какое давление солнечное излучение оказывает на экзосферу», — сказал Бургер.

Говоря о кометах, блуждающие глыбы льда также влияют на атмосферу планеты. В отдельном исследовании Бургер и его коллеги обнаружили закономерность для кальция, повторяющуюся на короткой орбите Меркурия. Затем Киллен и его коллеги работали, чтобы выяснить, что произошло, когда Меркурий пробился сквозь облако обломков, известное как зодиакальная пыль, которое окружает Солнце. Большая часть кальция может быть объяснена облаком, но команда обнаружила, что короткая 3,3-летняя орбита кометы Энке может объяснить загадочную функцию кальция.

«Мы уже знали, что удары важны для создания экзосфер», — говорится в заявлении Киллена.

«Чего мы не знали, так это относительной важности кометных потоков над зодиакальной пылью. Очевидно, кометные потоки могут иметь огромное, но периодическое воздействие».

Климат и погода

Практически без атмосферы Меркурий плохо себя чувствует с точки зрения традиционной погоды. Он действительно ощущает присутствие солнечной погоды с постоянными приливами и отливами солнечного ветра, бомбардирующим его поверхность.

Отсутствие атмосферы также способствует резким перепадам температур на планете. На других планетах атмосфера действует как одеяло, в некоторой степени помогая перераспределить тепло. Но на Меркурии тонкая атмосфера ничего не делает для стабилизации входящих солнечных лучей — и поскольку расстояние до Меркурия от Солнца очень мало, дневная сторона планеты остро ощущает тепло, а ночная сторона, повернутая от Солнца, регистрирует только холод. Отсутствие атмосферы на Меркурии означает, что это не самая горячая планета; Венера с ее безудержным глобальным потеплением удостоена этой чести.

Температура Меркурия меняется от дня к ночи, но планета меняется незначительно в течение сезона. Планета стоит по существу прямо вверх и вниз по отношению к своей орбите, без наклона, чтобы одно полушарие было ближе, чем другое. Это позволяет ближайшему к Солнцу миру иметь лед в своих полярных кратерах.

Однако эта планета может похвастаться самой эксцентричной орбитой среди всех других планет (орбита Плутона более эксцентрична, но, увы, это всего лишь карликовая планета).Таким образом, Меркурий действительно испытывает некоторые колебания температуры в течение своего короткого года.

Следите за новостями Нолы Тейлор Редд в Twitter @NolaTRedd или Google+. Следуйте за нами в @Spacedotcom, Facebook или Google+.

Связано:

Атмосфера Меркурия — Вселенная сегодня

[/ caption]
Когда вы смотрите на изображение Меркурия, оно выглядит как сухой, безвоздушный мир. Но вы можете быть удивлены, узнав, что у Меркурия действительно есть атмосфера. Не та атмосфера, что у нас на Земле, и даже не та тонкая атмосфера, которая окружает Марс.Но атмосфера Меркурия в настоящее время изучается учеными и недавно прибывшим космическим кораблем MESSENGER.

Первоначальная атмосфера Меркурия рассеялась вскоре после того, как планета образовалась 4,6 миллиарда лет назад вместе с остальной частью Солнечной системы. Это произошло из-за более низкой гравитации Меркурия, а также из-за того, что он расположен так близко к Солнцу и получает постоянные удары солнечного ветра. Его нынешняя атмосфера почти ничтожна.

Из чего состоит атмосфера Меркурия? Он имеет разреженную атмосферу, состоящую из водорода, гелия, кислорода, натрия, кальция, калия и водяного пара.Астрономы считают, что нынешняя атмосфера постоянно пополняется за счет множества источников: частиц солнечного ветра, выделения газов из вулканов, радиоактивного распада элементов на поверхности Меркурия, а также пыли и мусора, поднимаемых микрометеоритами, постоянно ударяющими по его поверхности. Без этих источников пополнения атмосфера Меркурия была бы унесена солнечным ветром относительно быстро.

Состав атмосферы ртути:

  • Кислород 42%
  • Натрий 29%
  • Водород 22%
  • Гелий 6%
  • Калий 0.5%
  • со следовыми количествами следующих веществ:
    аргон, двуокись углерода, вода, азот, ксенон, криптон, неон, кальций, магний

В 2008 году космический аппарат НАСА MESSENGER обнаружил водяной пар в атмосфере Меркурия. Считается, что эта вода создается, когда в атмосфере встречаются атомы водорода и кислорода.

Два из этих компонентов являются возможными индикаторами жизни в том виде, в каком мы ее знаем: метан и водяной пар (косвенно). Считается, что вода или водяной лед являются необходимым компонентом жизни.Наличие водяного пара в атмосфере Меркурия указывает на то, что где-то на планете есть вода или водяной лед. Доказательства наличия водяного льда были обнаружены на полюсах, где дно кратеров никогда не освещается светом. Иногда метан является побочным продуктом жизнедеятельности живых организмов. Считается, что метан в атмосфере Меркурия возникает в результате вулканизма, геотермальных процессов и гидротермальной активности. Метан — нестабильный газ и требует постоянного и очень активного источника, потому что исследования показали, что метан разрушается менее чем за год на Земле.Считается, что он образуется из пероксидов и перхлоратов в почве или что он конденсируется и сезонно испаряется из клатратов.

Несмотря на то, насколько мала меркурианская атмосфера, ученые НАСА разбили ее на четыре компонента. Эти компоненты — нижняя, средняя, ​​верхняя и экзосфера. Нижняя атмосфера — теплая область (около 210 К). Он нагревается за счет переносимой по воздуху пыли (диаметр 1,5 микрометра) и тепла, излучаемого с поверхности. Эта переносимая по воздуху пыль придает планете красновато-коричневый цвет.В средней атмосфере есть струйный поток, подобный земному. Верхние слои атмосферы нагреваются солнечным ветром, а температуры намного выше, чем у поверхности. Более высокие температуры разделяют газы. Экзосфера начинается примерно на 200 км и не имеет четкого конца. Он просто сужается к космосу. Хотя это может показаться большим количеством атмосферы, отделяющей планету от солнечного ветра и ультрафиолетового излучения, это не так.

Магнитное поле Меркурия помогает удерживать его атмосферу.В то время как гравитация помогает удерживать газы на поверхности, магнитное поле помогает отклонять солнечный ветер вокруг планеты, как это происходит здесь, на Земле. Это отклонение позволяет меньшей гравитационной силе удерживать некоторую форму атмосферы.

Атмосфера Меркурия — одна из самых разреженных в Солнечной системе. Солнечный ветер по-прежнему уносит его большую часть, поэтому источники на планете постоянно пополняют его запасы. Надеюсь, космический корабль MESSENGER поможет обнаружить эти источники и расширить наши знания о самой сокровенной планете.

Мы написали много статей об атмосфере Меркурия для Universe Today. Вот статья о том, как магнитные торнадо могут регенерировать атмосферу Меркурия, а вот статья о климате Меркурия.

Если вам нужна дополнительная информация о Меркурии, ознакомьтесь с руководством НАСА по исследованию солнечной системы, а здесь есть ссылка на страницу НАСА MESSENGER Misson.

Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast, посвященный атмосфере. Послушайте, Эпизод 151: Атмосфера.

Ссылки:
НАСА: Атмосфера Меркурия
НАСА Исследование Солнечной системы
Википедия
Nature.com

Как это:

Нравится Загрузка …

Какие химические вещества составляют атмосферу ртути?

Среди других открытий миссия космического корабля «Посланник» в 2008 году дала новую информацию о химических веществах, входящих в состав атмосферы Меркурия. Атмосферное давление на Меркурии чрезвычайно низкое, около одной тысячной триллионной земного на уровне моря.Данные показывают, что Меркурий содержит двуокись углерода, азот и другие известные газы, хотя и в очень небольших количествах.

Углекислый газ и окись углерода

Согласно выводам «Мессенджера», углекислый газ составляет более 95 процентов атмосферы Меркурия. Хотя на Земле углекислый газ тесно связан с жизнью, очень маловероятно, что максимальная дневная температура Меркурия в 427 градусов по Цельсию (800 градусов по Фаренгейту) и условия, близкие к вакууму, поддерживают какие-либо известные живые организмы; вместо этого, СО2, скорее всего, связан с вулканической и другой деятельностью на поверхности планеты.Окись углерода также присутствует в количестве 0,07 процента.

Водяной пар

Удивительно, но атмосфера Меркурия содержит небольшое количество водяного пара — 0,03 процента. Хотя у Меркурия не может быть океанов, водяной лед был обнаружен в холодных полярных регионах, где тени создают постоянные холодные зоны, скрытые от солнечного света. Водяной пар может быть результатом соединения водорода и кислорода в атмосфере Меркурия.

Азот и кислород

Азот и кислород — два газа, которые составляют большую часть атмосферы Земли, и они также присутствуют в атмосфере Меркурия.Содержание азота в воздухе Меркурия составляет 2,7 процента, а содержание кислорода в воздухе составляет 0,13 процента. На Земле за производство кислорода отвечают растения. Источник небольшого количества Меркурия является предметом спекуляций; он может исходить от метеоритов, несущих воду, которая затем расщепляется на водород и кислород под мощным солнечным светом. Другие источники могут включать разложение минералов на поверхности Меркурия.

Газ аргон

Аргон — инертный газ, редко вступающий в реакцию с другими химическими веществами или даже сам с собой.Это 1,6 процента атмосферы Меркурия. Наряду с другими газами, аргон Меркурия, вероятно, просачивается из глубины планеты и выделяется вулканами и ударами метеоритов; минералы — маловероятные источники, поскольку аргон не вступает в химическую реакцию с образованием каких-либо известных минералов.

Следовые газы

Ртуть содержит другие химические вещества в атмосфере, хотя их точные концентрации очень малы и их трудно измерить. Известно, что существуют водород и гелий, которые, вероятно, приходят с солнечным ветром и временно оказываются под действием слабой гравитации Меркурия.Космический корабль Messenger обнаружил следы криптона, химического родственника аргона, а также метана. Другие найденные химические вещества включают щелочные металлы, натрий, калий и кальций.

Есть ли у ртути атмосфера?

Нам, людям на Земле, очень повезло, потому что у нас есть атмосфера толщиной около 300 миль. Наша атмосфера содержит газы, которыми мы дышим, и она защищает нас от резкого излучения и тепла, исходящего от Солнца. Однако у некоторых планет нет атмосферы, отдаленно похожей на нашу.Например, есть ли у Меркурия атмосфера ?

В отличие от нашей толстой атмосферы, Меркурий имеет очень тонкую атмосферу. На самом деле атмосфера Меркурия настолько тонка, что почти не существует. Атмосфера считается самой тонкой из всех планет нашей Солнечной системы.

Ученые все еще изучают и изучают атмосферу Меркурия, но они обнаружили несколько вещей. Меркурий имеет низкую гравитацию и получает большие порывы солнечного ветра от ближайшего Солнца.Атмосфера Земли содержит азот, кислород, аргон, углекислый газ и некоторые другие молекулы. С другой стороны, ртуть содержит водород, гелий, кислород, натрий, кальций, калий и воду.

Проблема, с которой сталкивается Меркурий, заключается в том, что его атмосфера находится в опасности быть унесенной мощными солнечными ветрами, исходящими от Солнца. Ученые обнаружили, что молекулы в атмосфере постоянно восстанавливаются и заменяются, поэтому атмосфера никогда не бывает пустой. Ученые предполагают, что пыль и камни, выброшенные в воздух ветром или метеоритами, могут давать атмосфере ее молекулы, или солнечный ветер может поднимать пыль и газ.

Меркурий также имеет магнитное поле и имеет два полюса. Хотя магнитное поле почти в 150 раз слабее нашего собственного на Земле, это магнитное поле помогает удерживать атмосферу на месте, уменьшая влияние солнечных ветров. Гравитация — еще одна сила, которая помогает удерживать газы в атмосфере.

Размышления об атмосфере Меркурия могут сбивать с толку, потому что мы привыкли к стабильной атмосфере, на которую мы можем положиться. Меркурий не такой. Вместо этого атмосфера Меркурия нестабильна и постоянно меняется.Поскольку материалы атмосферы создаются, они также уносятся в самые верхние слои из-за солнечных ветров. Состав атмосферы также может меняться, когда вы перемещаетесь по планете.

Следовательно, когда вы думаете об атмосфере Меркурия, вы должны помнить, что у него есть атмосфера, но она не похожа на ту атмосферу, которую мы знаем на Земле. Атмосфера Меркурия постоянно меняется, ее постоянно сдувает и уносит солнечные ветры, и она постоянно пополняется.Хотя у Меркурия действительно есть атмосфера, она очень тонкая и постоянно пытается существовать вокруг Меркурия.

У ртути тонкая или толстая атмосфера? | Education

Меркурий — ближайшая к Солнцу планета в солнечной системе, и, поскольку Плутон больше не считается планетой, он также и самая маленькая; это просто немного больше, чем Луна Земли. Поскольку Меркурий такой маленький и так близко к Солнцу, ему трудно привлечь атмосферу, но она у него есть. Однако его атмосфера настолько тонкая, что астрономы обычно называют ее экзосферой.

Слабое магнитное поле

Диаметр Меркурия втрое меньше диаметра Земли, но по объему он в 18 раз меньше. Однако планета плотная, и гравитационное притяжение на ее поверхности составляет примерно одну треть от того, что есть на Земле. Хотя раньше ученые считали, что у него нет магнитного поля, теперь они знают, что оно есть, но оно всего на 1 процент сильнее, чем у Земли. Поскольку у Меркурия есть железное ядро, на долю которого приходится 42 процента его объема, слабость его магнитного поля вызывает недоумение, но вероятная причина та же самая, что не позволяет планете иметь плотную атмосферу — солнечный ветер.

Состав атмосферы

По сравнению с атмосферой Земли, Меркурий достаточно тонкий, чтобы им можно было пренебречь; ученые не были уверены, что он там был, пока не получили данные с космического корабля Mariner 10, который провел несколько облетов планеты в 1974 и 1975 годах. После анализа данных космического корабля Messenger, который был запущен в 2004 году и отправляет подробные атмосферные показания с орбиты Меркурия. , теперь ученые знают больше о составе тонкой атмосферы. Это 95.3 процента углекислого газа, 2,7 процента азота, 1,6 процента аргона и около 0,2 процента кислорода, со следовыми количествами окиси углерода, водяного пара и оксида азота, а также серы, железа, кальция, магния, натрия и органических соединений.

Влияние солнечного ветра

Небольшие размеры Меркурия и близость к Солнцу являются основными причинами, по которым на нем не так много атмосферы. Большая его часть уносится солнечным ветром, который также оказывает ограничивающее влияние на магнитное поле.Из-за размера его железного ядра его магнитное поле должно быть в 30 раз сильнее, чем оно есть, но солнечный ветер заряжает частицы в атмосфере, создавая другое магнитное поле — или магнитосферу. Ученые считают, что это расхождение объясняется магнитной связью магнитосферы и полем, создаваемым ядром планеты.

Dynamic Atmosphere

Данные Messenger также показали, что атмосфера Меркурия не статична. Он меняется от полюса к полюсу, и его состав меняется в зависимости от расстояния планеты от Солнца.У Меркурия эксцентрическая орбита. Разница между перигелием и афелием составляет около 23 миллионов километров (14,3 миллиона миль), а концентрации кальция, магния и натрия значительно варьируются в зависимости от расстояния от Солнца. Более того, магнитное поле не сходится одинаково на обоих полюсах. На южном полюсе есть отверстие большего размера, которое пропускает больше заряженных частиц, которые, помимо воздействия на атмосферу, могут вызывать различия в выветривании и эрозии поверхности планеты на полюсах.

Ссылки

Ресурсы

Биография писателя

Крис Дезил имеет степень бакалавра физики и степень магистра гуманитарных наук. Помимо неизменного интереса к популярной науке, Дезиэль с 1975 года занимается строительством и дизайном домов. В качестве ландшафтного дизайнера он помог основать две садовые компании.

Атмосфера Меркурия — обзор

5.1 Экзосфера

Экзосфера — это настолько тонкая атмосфера, что ее несколько атомов или молекул вряд ли столкнутся друг с другом.В атмосфере Земли экзосфера — это самая высокая часть атмосферы, где плотность молекул газа очень мала. На Меркурии экзосфера — единственная атмосфера, поэтому на планете есть так называемая экзосфера, ограниченная поверхностью, молекулы газа которой сталкиваются с поверхностью (или убегают с планеты), а не сталкиваются друг с другом.

Основным методом исследования экзосферы Меркурия является наблюдение резонансного излучения атомов, при котором солнечные фотоны определенной энергии или длины волны поглощаются, а затем повторно излучаются на той же длине волны.Поскольку комбинации энергий, при которых происходит такое излучение, различаются между элементами, наблюдаемые спектры излучения предоставляют уникальные спектральные отпечатки для присутствующих элементов. Ультрафиолетовый спектрометр Mariner 10 обнаружил экзосферу Меркурия посредством наблюдений за излучением атомов водорода (H) и гелия (He). Измерения Mariner 10 показывают, что давление на поверхности в 1 триллион раз меньше, чем давление в атмосфере Земли. Спустя почти десять лет после пролетов Mariner 10, достижения в области телескопов и приборов привели к открытию натрия (Na) и калия (K) в экзосфере; кальций (Ca) был обнаружен в 2000 году.MESSENGER добавил магний (Mg) к известным элементам экзосферы во время своего второго пролета.

В отличие от более плотных атмосфер Земли, Венеры и Марса, содержимое экзосферы Меркурия непостоянно и должно постоянно пополняться. Если исходные процессы для экзосферы Меркурия внезапно прекратятся, экзосфера рассеется всего за 2–3 дня. Кроме того, в отличие от атмосфер других планет земного типа, экзосфера Меркурия почти полностью состоит из атомов, а не молекул, в основном в результате того, как экзосфера создается и поддерживается.Любые молекулы, присутствующие в экзосфере, быстро фотодиссоциируют (т. Е. Распадаются) под действием солнечного света, который на Меркурии интенсивен из-за его близости к Солнцу и отсутствия толстой верхней атмосферы, поглощающей солнечный свет.

Экзосфера Меркурия происходит от поверхности планеты, частично из материала, родного Меркурию, частично из материала, имплантированного на поверхность Меркурия потоком заряженных частиц от Солнца, известного как солнечный ветер , а частично из-за ударов комет и метеороидов .Образование и поддержание экзосферы Меркурия показано на Рисунке 13.3. Первый из трех основных источников экзосферных атомов — солнечный свет, падающий на поверхность, высвобождая материал одним из двух способов. Фотонно-стимулированная десорбция , или PSD, происходит, когда солнечные фотоны ударяются о поверхность и высвобождают свою энергию, разрывая связи, удерживающие материалы поверхности вместе, и выбрасывая атомы с поверхности. Термическая десорбция , или испарение, происходит, когда солнечный свет нагревает поверхность и испаряется неплотно связанный летучий материал.Оба процесса являются низкоэнергетическими, поэтому траектории выброшенных атомов не уносят их очень высоко или очень далеко.

РИСУНОК 13.3. Схематическое изображение, показывающее процессы источника и потерь, ответственные за образование и поддержание экзосферы Меркурия.

Вторым основным источником экзосферных атомов является процесс, известный как распыление , которое происходит, когда ионы солнечного ветра или магнитосферы Меркурия сталкиваются с поверхностью. Энергия в этих ударах выше, чем в случае PSD или термодесорбции, так что атомы, выброшенные распылением, имеют большие скорости, а их траектории несут их выше и дальше, чем атомы, высвобождаемые в результате низкоэнергетических тепловых процессов.Ионное распыление может привести к разрушению поверхности в атомных масштабах с высвобождением летучих веществ, таких как Na. Это приводит к большему высвобождению материала через PSD, чем в отсутствие ионного распыления, с помощью процесса, известного как PSD с ионным усилением.

Удары метеороидов являются третьим основным источником экзосферного материала. Хотя при сильных ударах выделяется много материала, они случаются редко, и приток мелких частиц пыли из межпланетного пространства, которые сталкиваются с поверхностью Меркурия, более ответственен за повседневное обслуживание экзосферы.Энергия этих столкновений испаряет как частицы пыли, так и часть поверхности, высвобождая высокоэнергетические атомы на большие высоты.

Атомы, выпущенные с низкими скоростями, движутся по баллистическим траекториям под действием силы тяжести. Поскольку они не поднимаются очень высоко, эти атомы в основном падают на поверхность, где они либо отскакивают, либо прилипают. Некоторые атомы претерпевают многократные отскоки, прежде чем слипнуться (известные как баллистические прыжки), и таким образом перераспределяют летучий материал по поверхности Меркурия, постепенно перемещая его из более горячих экваториальных областей в более холодные полярные области.

Атомы, выпущенные с высокими скоростями, также следуют баллистическим траекториям; однако более длительное время пребывания этих атомов в экзосфере позволяет двум другим процессам влиять на них. Первый — это давление солнечного излучения, при котором солнечные фотоны толкают атомы в противосолнечном направлении. Если давление солнечного излучения толкнет их достаточно далеко, атомы не вернутся на поверхность, а будут оттеснены «позади» планеты и станут частью нейтрального кометоподобного хвоста. Атомы, попавшие в хвост, покинут планету, если на них не повлияет второй процесс, перенаправляющий атомы экзосферы, ионизация солнечных фотонов, ударяющих по атомам (фотоионизация), и удаление электронов.Положительно заряженные атомы будут улавливаться магнитным полем Меркурия и быстро ускоряться либо к планете, либо от нее, в зависимости от ориентации местных силовых линий магнитного поля. Эти атомы, ускоряющиеся к планете, ударяются о поверхность и могут вызывать распыление; те, что ушли от планеты, будут потеряны в межпланетном пространстве. Таким образом, атомы в экзосфере Меркурия в конечном итоге либо возвращаются на поверхность, либо теряются в космосе, что объясняет, почему экзосфера рассеялась бы так быстро, если бы не пополнить запасы.

Процессы, которые высвобождают атомы в экзосферу Меркурия и которые впоследствии влияют на них, различаются по величине в зависимости от элемента. Ca и Mg — это тугоплавких элементов (имеющих сильные химические связи, требующие более высоких энергий для их высвобождения с поверхности), тогда как Na — летучий элемент (со слабыми связями, разорванными при более низких энергиях). В то же время у атомов Ca время жизни против фотоионизации в 10 раз меньше, чем у атомов Na, и в 100 раз меньше, чем у атомов Mg.Таким образом, нейтральные атомы Са недолго выживают в экзосфере Меркурия (обычно 1 час), тогда как атомы Mg существуют гораздо дольше (обычно 2–3 дня). Кроме того, эффекты радиационного давления различаются для каждого элемента: Na подвержен сильному влиянию, Ca — слабее, а Mg — совсем не так. Радиационное давление также пропорционально солнечному потоку, и спектр Солнца содержит глубокие поглощения, известные линий Фраунгофера , на длинах волн большинства резонансных излучений. В тех частях эллиптической орбиты Меркурия, где планета ускоряется к или от Солнца, доплеровский сдвиг между Солнцем и Меркурием смещает экзосферные резонансные излучения от линий Фраунгофера, обеспечивая повышенное радиационное давление.Это доплеровское смещение создает «сезоны» в экзосфере, поскольку Меркурий вращается вокруг Солнца. MESSENGER ясно видел эти сезонные колебания во время облета Меркурия, когда рассматривал экзосферу с расстояния (рис. 13.4).

РИСУНОК 13.4. Иллюстрация «сезонного» изменения нейтрального натриевого хвоста Меркурия.

Во время второго пролета MESSENGER хвост был хорошо развит, в то время как он фактически «отсутствовал» во время третьего пролета MESSENGER. (Черные пятна на изображении второго пролета — это пробелы в данных.) Вариация натриевого хвоста связана с изменениями давления солнечного излучения вдоль орбиты Меркурия, вызванными доплеровским смещением солнечного спектра. Моделирование (слева) показывает, как ожидается изменение хвоста на одном витке вокруг Солнца.

Эти различные воздействия на разные элементы приводят к разному распределению в экзосфере Меркурия. Натрий встречается повсюду в экзосфере Меркурия, что является следствием его летучей природы и относительно легкого выделения с поверхности. Поскольку давление солнечного излучения оказывает большое влияние на Na, он также является основным компонентом хвоста Меркурия, и его наблюдали на расстоянии 2 миллионов миль от Меркурия.Иногда в хвосте содержится так много натрия, что наблюдатель на ночной стороне Меркурия мог бы увидеть желто-оранжевый оттенок ночного неба: интенсивность излучения Na на той же длине волны, что и уличные фонари на парах натрия, примерно одинакова. сила умеренного полярного сияния на Земле. Распределение Na в основном симметрично относительно линии Солнце – Меркурий, что указывает на наличие большого источника СПМ; однако часто наблюдаются локальные улучшения из-за других процессов, и высотное распределение Na демонстрирует отчетливый двухкомпонентный профиль, совместимый с его высвобождением как при низкоэнергетических, так и при высокоэнергетических процессах.

Кальций, с другой стороны, имеет совершенно другое распределение. Наблюдения MESSENGER показывают высотные профили только с высокоэнергетической составляющей; они также демонстрируют стойкое, сильно асимметричное распределение вокруг линии Солнце – Меркурий с пиками плотности около экватора на рассвете. Существует несколько вариантов разницы между плотностью Ca и Na в зависимости от времени суток. Могут быть больше ударов метеороидов на рассветной стороне, которая является ведущей стороной Меркурия, поскольку он пробивается сквозь пыль во внутренней солнечной системе.В качестве альтернативы могут быть различия в распылении и фотодиссоциации в зависимости от времени суток, которые по-разному влияют на два элемента.

До MESSENGER предсказывалось, что Mg является частью экзосферы Меркурия, но не был обнаружен до второго пролета MESSENGER. Распределение Mg контрастирует как с Na, так и с Ca. Общее распределение Mg в основном изотропно по отношению к ртути и характерно для процесса высвобождения высокой энергии; однако есть некоторые свидетельства локальных улучшений.Остается загадкой, почему Mg и Ca, оба тугоплавких вещества, так по-разному распределены в экзосфере.

Другие элементы также наблюдались в экзосфере Меркурия, включая водород, гелий, калий и, возможно, кислород и алюминий. Их труднее наблюдать, потому что их выбросы слабые и / или их не так много. То, что у нас есть ограниченная информация об этих элементах, показывает, что в экзосфере Меркурия могут быть еще более загадочные аспекты, понимание которых требует дальнейших наблюдений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *