MERKUR (PLANETA): OBJEV, VLASTNOSTI, SLOŽENÍ, OBĚŽNÁ DRÁHA, POHYB - ARTE - 2025

Merkur je nejbližší planeta ke Slunci a také nejmenší z 8 hlavních planet ve sluneční soustavě. To lze vidět pouhým okem, ačkoli to není snadné najít. Navzdory tomu je tato malá planeta známa již od starověku.

Sumerští astronomové zaznamenali svou existenci kolem čtrnáctého století před naším letopočtem v Mul-Apinu, pojednání o astronomii. Tam mu dali jméno Udu-Idim-Gu nebo "planeta skoku", zatímco Babyloňané to nazývali Nabu, posel bohů, stejný význam, jaký měl název Merkur pro starověké Římany.

Obrázek 1. Planeta Merkur. Zdroj: Pixabay.

Protože Merkur je vidět (s obtížemi) za úsvitu nebo za soumraku, staří Řekové si pomalu uvědomovali, že to byl stejný nebeský objekt, a tak říkali Merkur za úsvitu Apollo a ten za soumraku Hermes, pošta bohů.

Velký matematik Pythagoras si byl jistý, že je to stejná hvězda, a navrhl, aby Merkur mohl projít před slunečním diskem viděným ze Země, stejně jako to dělá.

Tento jev je známý jako tranzit a vyskytuje se v průměru třináctkrát každé století. Poslední tranzit Merkuru proběhl v listopadu 2019 a další bude v listopadu 2032.

Ostatní astronomové starověkých kultur, jako jsou Mayové, Číňané a Hindové, také shromažďovali dojmy Merkuru a dalších světelných bodů, které se pohybovaly po obloze rychleji než hvězdy v pozadí: planety.

Vynález dalekohledu podnítil studium nepolapitelného předmětu. Galileo jako první viděl Merkur s optickými nástroji, ačkoli nebeský posel držel mnoho svých tajemství až do příchodu vesmírného věku.

Obecné vlastnosti

Vnitřní planeta

Rtuť je jednou z 8 hlavních planet ve sluneční soustavě a společně se Zemí, Venuší a Mars tvoří 4 vnitřní planety, které jsou nejblíže ke Slunci a vyznačují se skalnatostí. Je to nejmenší ze všech a ten s nejnižší hmotností, ale na druhé straně je to nejhustší po Zemi.

Získaná data

Většina údajů o Merkuru pochází ze sondy Mariner 10, kterou spustila NASA v roce 1973 a jejímž účelem bylo shromažďovat data od sousední Venuše a Merkuru. Do té doby nebylo známo mnoho charakteristik malé planety.

Je třeba poznamenat, že vzhledem k citlivosti zařízení na sluneční záření není možné zaměřit dalekohledy, jako je Hubble, na Merkur. Z tohoto důvodu, kromě sond, velká část dat na planetě pochází z pozorování provedených pomocí radaru.

Atmosféra

Merkurovská atmosféra je velmi tenká a atmosférický tlak je jedna biliontina zemského tlaku. Tenká plynná vrstva sestává z vodíku, helia, kyslíku a sodíku.

Rtuť má také své vlastní magnetické pole, téměř stejně staré jako planeta samotná, podobného tvaru jako magnetické pole Země, ale mnohem méně intenzivní: sotva 1%.

Teploty

Pokud jde o teploty na Merkuru, jsou nejextrémnější ze všech planet: během dne dosáhnou v některých místech spálení 430 ° C, což natolik, aby se roztavil olovo. V noci však teploty klesnou na -180 ºC.

Den a noc Merkuru se však výrazně liší od toho, co zažíváme na Zemi, takže později je vysvětleno, jak by je viděl hypotetický cestovatel, který se dostane na povrch.

Shrnutí hlavních fyzikálních charakteristik planety

- Hmotnost: 3,3 × 10 ²³ kg

-Rektoratorní poloměr : 2440 km nebo 0,38krát větší než poloměr Země.

-Tvar: planeta Merkur je téměř dokonalá koule.

-Dostupná vzdálenost od Slunce: 58 000 000 km

- Teplota: v průměru 167 ° C

-Gravita: 3,70 m / s ²

- Vlastní magnetické pole: ano, intenzita přibližně 220 nT.

- Atmosféra: dim

-Density: 5430 kg / m ³

-Satellite: 0

-Kruhy: nemá.

Překladové hnutí

Merkur provádí translační pohyb kolem Slunce podle Keplerových zákonů, což naznačuje, že oběžné dráhy planet jsou eliptické. Rtuť sleduje nejeliptičtější - nebo protáhlou - oběžnou dráhu všech planet, a proto má nejvyšší excentricitu: 0,2056.

Maximální vzdálenost Merkur-Slunce je 70 milionů km a minimální 46 milionů. Planeta trvá asi 88 dní, než dokončí jednu otáčku kolem Slunce s průměrnou rychlostí 48 km / s.

Díky tomu je nejrychlejší z planet na oběžné dráze Slunce, a to podle jména svého okřídlého posla, ale rychlost otáčení kolem jeho osy je výrazně pomalejší.

Obrázek 2. Animace ortuťové orbity kolem Slunce (žlutá), vedle animace Země (modrá). Zdroj: Wikimedia Commons.

Legrační je, že Merkur nesleduje stejnou trajektorii jako předchozí orbita, jinými slovy, nevrací se do stejného výchozího bodu jako předchozí čas, ale podstoupí malé posunutí, zvané precese.

Proto se na nějakou dobu věřilo, že existuje asteroidní mrak nebo možná neznámá planeta, která narušila orbitu, která se jmenovala Vulkán.

Teorie obecné relativity však mohla uspokojivě vysvětlit naměřená data, protože zakřivení časoprostoru je schopno přemístit orbitu.

V případě Merkuru obíhá dráha přemístění 43 obloukových sekund za století, což je hodnota, kterou lze přesně vypočítat z Einsteinovy ​​relativity. Ostatní planety mají velmi malé posuny, které se dosud neměřily.

Údaje o pohybu rtuti

Toto jsou čísla, která jsou známa o pohybu Merkuru:

- Střední poloměr oběžné dráhy: 58 000 000 km.

- Sklon orbity: 7 ° vzhledem k oběžné dráze Země.

- Excentricita: 0,2056.

- Průměrná orbitální rychlost: 48 km / h

- Období převodu: 88 dní

- Období střídání: 58 dní

- Sluneční den: 176 pozemských dnů

Kdy a jak pozorovat Merkur

Z pěti planet viditelných pouhým okem je Merkur nejobtížněji detekovatelný, protože se vždy zdá velmi blízko obzoru, zakrytý slunečním světlem a po krátké době zmizí. Kromě toho je jeho orbita nejvýraznější (oválná) ze všech.

Ale jsou vhodnější období roku pro skenování oblohy ve vašem hledání:

- Na severní polokouli: od března do dubna během soumraku a od září do října před úsvitem.

-V tropech: po celý rok, za příznivých podmínek: jasná obloha a daleko od umělého osvětlení.

- Na jižní polokouli: během září a října před východem slunce a od března do dubna po západu slunce. Z těchto zeměpisných šířek je obecně snazší vidět, protože planeta zůstává déle nad horizontem.

Obrázek 3. Rtuť je na obzoru vidět velmi nízko. Zdroj: Pixabay.

Rtuť vypadá jako lehce nažloutlý bílý světelný bod, který na rozdíl od hvězd nebliká. Nejlepší je mít dalekohled nebo dalekohled, pomocí kterého můžete vidět jeho fáze.

Rtuť někdy zůstává na horizontu viditelná déle, v závislosti na tom, kde je na své oběžné dráze. A i když je jasnější v plné fázi, paradoxně to vypadá lépe při voskování nebo ubývání. Chcete-li znát fáze Merkuru, je vhodné navštívit webové stránky specializované na astronomii.

V každém případě nejlepší příležitosti jsou, když je na svém maximálním prodloužení: pokud možno od Slunce, takže nejtemnější obloha usnadňuje jeho pozorování.

Další dobrý čas pozorovat toto a další planety je během úplného zatmění Slunce, ze stejného důvodu: obloha je tmavší.

Rotační pohyb

Na rozdíl od svého rychlého orbitálního pohybu se Merkur otáčí pomalu: Jednu revoluci kolem své osy, známou jako hvězdný den, trvá téměř 59 dní. Hvězdný den na Merkuru tedy trvá téměř stejně dlouho jako rok: ve skutečnosti za každé 2 „roky“ 3 „dny“.

Přílivové síly, které vznikají mezi dvěma těly v gravitační přitažlivosti, jsou odpovědné za zpomalení rychlosti otáčení jednoho nebo obou z nich. Když k tomu dojde, říká se, že existuje přílivová vazba.

Přílivová vazba je velmi častá mezi planetami a jejich satelity, i když se může vyskytovat mezi jinými nebeskými tělesy.

Obrázek 4. Přílivová vazba mezi Zemí a Měsícem. Případ Merkuru a Slunce je složitější. Zdroj: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Zvláštní případ vazby nastane, když se doba rotace jednoho z nich rovná periodě překladu, jako je Měsíc. Vždy nám ukazuje stejnou tvář, proto je v synchronní rotaci.

U Merkuru a Slunce se to však nestane přesně tímto způsobem, protože doby rotace a translace planety nejsou stejné, ale v poměru 3: 2. Tento jev je znám jako spin-orbitální rezonance a je také běžný ve sluneční soustavě.

Díky tomu se na Merkuru mohou stát zvláštní věci, podívejme se:

Den a noc na Merkuru

Pokud je sluneční den čas potřebný k tomu, aby se Slunce objevilo na jednom místě a poté se znovu objevilo na stejném místě, pak na Merkuru Slunce stoupá dvakrát ve stejný den (sluneční), což tam zabere 176 Zemských dnů (viz viz obrázek 5)

Ukazuje se, že existují chvíle, kdy jsou oběžné dráhy a rychlost rotace stejné, takže se zdá, že Slunce ustupuje na obloze a vrací se do stejného bodu, ze kterého odešlo, a pak postupuje znovu.

Kdyby byl červený pruh na obrázku hora, počínaje pozicí 1 by bylo poledne na vrcholu. Na pozicích 2 a 3 Slunce osvětluje část hory, dokud nezapadne na západ, na pozici 4. Do té doby urazila polovinu orbity a uběhlo 44 pozemských dnů.

Na pozicích 5, 6, 7, 8 a 9 je v horách noc. Tím, že obsadil 5, již provedl úplnou revoluci na své ose a otočil o 3 a půl otáčky na své oběžné dráze kolem Slunce. V 7 je půlnoc a uplynulo 88 pozemských dnů.

Další oběžná dráha je nutná k návratu do poledne, která musí projít pozicemi 8 až 12, což trvá dalších 88 dní, celkem 176 pozemských dnů.

Italský astronom Giuseppe Colombo (1920-1984) jako první studoval a vysvětlil rezonanci pohybu Merkuru 3: 2.

Obrázek 5. Den a noc na Merkuru: orbitální rezonance, po ½ oběžné dráze se planeta otočila o 3 ° na osu. Zdroj: Wikimedia Commons.

Složení

Průměrná hustota rtuti je 5 430 kg / m ³, což je o něco méně než Země. Tato hodnota, známá díky sondě Mariner 10, je stále překvapující, s ohledem na to, že Merkur je menší než Země.

Obrázek 6. Porovnání rtuti a země. Zdroj: Wikimedia Commons. Obrázek NASA Mercury: NASA / APL (od MESSENGER)

Uvnitř Země je tlak vyšší, takže je zde další komprese, která snižuje objem a zvyšuje hustotu. Pokud se tento efekt nezohlední, Merkur se stane planetou s nejvyšší známou hustotou.

Vědci věří, že je to kvůli vysokému obsahu těžkých prvků. A železo je nejčastějším těžkým prvkem sluneční soustavy.

Obecně se složení rtuti odhaduje na 70% obsahu kovu a 30% silikátů. Ve svém objemu jsou:

-Sodík

-Magnesium

-Draslík

-Vápník

-Žehlička

A mezi plyny patří:

-Kyslík

-Vodík

-Hélium

- Zbytky jiných plynů.

Železo přítomné v Merkuru je ve svém jádru v množství, které mnohem převyšuje množství odhadované na jiných planetách. Také jádro Merkuru je poměrně největší ze všech ve sluneční soustavě.

Dalším překvapením je existence ledu na pólech, který je také pokryt tmavou organickou hmotou. Je to překvapivé, protože průměrná teplota planety je velmi vysoká.

Jedním vysvětlením je, že póly Merkuru jsou vždy ve věčné temnotě, chráněné vysokými útesy, které brání příchodu slunečního světla a také proto, že sklon osy otáčení je nulový.

Pokud jde o jeho původ, spekuluje se, že voda mohla dosáhnout Merkuru přiváděného komety.

Vnitřní struktura

Stejně jako všechny pozemské planety existují na Merkuru tři charakteristické struktury:

- Kovové jádro uprostřed, pevné uvnitř, roztavené venku

- Mezivrstva zvaná plášť

- Vnější vrstva nebo kůra.

Je to stejná struktura, jakou má Země, s tím rozdílem, že jádro Merkuru je mnohem větší, úměrně řečeno: touto strukturou je obsazeno přibližně 42% objemu planety. Na druhé straně, na Zemi, jádro zabírá pouze 16%.

Obrázek 7. Vnitřní struktura rtuti je podobná struktuře Země. Zdroj: NASA.

Jak je možné dosáhnout tohoto závěru ze Země?

Bylo to pomocí rádiových pozorování provedených pomocí sondy MESSENGER, která detekovala gravitační anomálie na Merkuru. Protože gravitace závisí na hmotnosti, anomálie poskytují vodítka o hustotě.

Merkurova gravitace také výrazně změnila orbitu sondy. Navíc k tomu radarová data odhalila precesní pohyby planety: osa rotace planety má svůj vlastní spin, což je další náznak přítomnosti litinového jádra.

Shrnutí:

-Gravitativní anomálie

-Přístupový pohyb

-Změny na oběžné dráze MESSENGERU.

Tato sada dat, plus vše, co sonda dokázala shromáždit, souhlasí s přítomností kovového jádra, vnitřku velkého a pevného a litiny venku.

Jádro Merkuru

Tento kuriózní jev lze vysvětlit několika teoriemi. Jeden z nich tvrdí, že Merkur utrpěl během svého mládí kolosální dopad, který zničil kůru a část pláště nově vytvořené planety.

Obrázek 8. Srovnávací část Země a Merkur, ukazující relativní velikost vrstev. Zdroj: NASA.

Materiál, lehčí než jádro, byl hoden do vesmíru. Později gravitační tah planety stáhl některé trosky a vytvořil nový plášť a tenkou kůru.

Pokud byl příčinou dopadu obrovský asteroid, jeho materiál by se mohl spojit s materiálem původního jádra Merkuru, což mu dodalo vysoký obsah železa, jaký má dnes.

Další možností je, že od svého vzniku je na planetě vzácný kyslík, a tak se železo místo tvorby oxidů konzervuje jako kovové železo. V tomto případě bylo zahušťování jádra postupným procesem.

geologie

Rtuť je skalnatá a pouštní, se širokými pláněmi zakrytými rázovými krátery. Obecně lze říci, že jeho povrch je velmi podobný povrchu Měsíce.

Počet dopadů svědčí o věku, protože čím více kráterů je, tím je povrch starší.

Obrázek 9. Kráter Dominici (nejjasnější výše) a kráter Homer vlevo. Zdroj: NASA.

Většina z těchto kráterů pochází z doby pozdního těžkého bombardování, období, kdy asteroidy a komety často ovlivňovaly planety a měsíce ve sluneční soustavě. Proto byla planeta po dlouhou dobu geologicky neaktivní.

Největší z kráterů je kotlina Caloris o průměru 1 500 km. Tato deprese je obklopena zdí 2 až 3 km vysokou vytvořenou kolosálním nárazem, který tvořil nádrž.

Na antipodech Calorisovy pánve, tj. Na opačné straně planety, je povrch prasklý kvůli rázovým vlnám vytvářeným během nárazu, který se pohybuje uvnitř planety.

Obrázky ukazují, že oblasti mezi krátery jsou ploché nebo mírně zvlněné. V určitém okamžiku své existence měla Merkur vulkanickou aktivitu, protože tyto pláně byly pravděpodobně vytvořeny lávovými proudy.

Dalším charakteristickým rysem povrchu Merkuru jsou četné dlouhé, strmé útesy, nazývané escarpments. Tyto útesy musely být vytvořeny během ochlazování pláště, které, když se zmenšovalo, způsobilo, že se v kůře objevily četné praskliny.

Rtuť se zmenšuje

Nejmenší z planet ve sluneční soustavě ztrácí velikost a vědci se domnívají, že je to proto, že na rozdíl od Země nemá deskovou tektoniku.

Tektonické desky jsou velké části kůry a pláště, které se vznášejí nad astenosférou, tekutější vrstva patřící k plášti. Tato mobilita dává Zemi flexibilitu, kterou planety postrádající tektonismus nemají.

Ve svých začátcích byla rtuť mnohem horší než nyní, ale jak se ochladí, postupně se stahuje. Jakmile se zastaví chlazení, zejména jádro, planeta se přestane zmenšovat.

Na této planetě je však pozoruhodné, jak rychle se to děje, pro které stále neexistuje žádné důsledné vysvětlení.

Mise na Merkur

Do 70. let to bylo nejméně prozkoumané vnitřní planety, ale od té doby následovalo několik misí bez posádky, díky nimž je o této překvapivé malé planetě známo mnohem více:

Námořník 10

Obrázek 10. Námořník 10. Zdroj: Wikimedia Commons. HRNEC

Poslední z Marinerových sond NASA třikrát letěla nad Merkurem v letech 1973 až 1975. Dokázala zmapovat těsně pod polovinou povrchu, pouze na straně osvětlené Sluncem.

Se spotřebovaným palivem je Mariner 10 v pořádku, ale poskytl neocenitelné informace o Venuši a Merkuru: obrázky, data o magnetickém poli, spektroskopii a další.

MESSENGER (MErcury, Surface, Space Environment, GEochemistry

Tato sonda byla zahájena v roce 2004 a podařilo se jí vstoupit na ortuť Merkur v roce 2011, první, která tak učinila, protože Mariner 10 mohl letět pouze nad planetou.

Mezi jeho příspěvky patří:

- Vysoce kvalitní snímky povrchu, včetně neosvětlené strany, která byla podobná té straně již známé díky Mariner 10.

-Geochemická měření pomocí různých technik spektrometrie: neutron, gama a rentgen.

-Magnetometrie.

-Spektrometrie s ultrafialovým, viditelným a infračerveným světlem pro charakterizaci atmosféry a provedení mineralogického mapování povrchu.

Data shromážděná MESSENGERem ukazují, že Merkurovo aktivní magnetické pole, stejně jako Země, je produkováno dynamickým efektem vytvořeným kapalnou oblastí jádra.

Také určoval složení exosféry, velmi tenké vnější vrstvy Merkuriánské atmosféry, která má díky působení slunečního větru zvláštní tvar ocasu 2 miliony kilometrů.

Sonda MESSENGER ukončila svou misi v roce 2015 tím, že narazila na povrch planety.

BepiColombo

Obrázek 11. Italský astronom Giuseppe (Bepi) Colombo. Zdroj: Wikimedia Commons.

Tuto sondu zahájila v roce 2018 Evropská kosmická agentura a Japonská agentura pro průzkum vesmíru. Bylo pojmenováno na počest italského astronoma Giuseppe Colomba, který studoval orbitu Merkuru.

Skládá se ze dvou satelitů: MPO: Mercury Planetetary Orbiter a MIO: Mercury Magnetospheric Orbiter. Očekává se, že v roce 2025 dosáhne okolí Merkuru a jeho cílem je prostudovat hlavní charakteristiky planety.

Některé cíle jsou pro BepiColombo, aby přinesl nové informace o pozoruhodném magnetickém poli Merkuru, o hmotném centru planety, relativistickém vlivu sluneční gravitace na planetu a o zvláštní struktuře jejího vnitřku.

Reference

1. Colligan, L. 2010. Space! Rtuť. Marshall Cavendish Benchmark.
2. Elkins-Tanton, L. 2006. Sluneční soustava: Slunce, Merkur a Venuše. Chelsea House.
3. Esteban, E. Mercury nepolapitelný. Obnoveno z: aavbae.net.
4. Hollar, S. Sluneční soustava. Vnitřní planety. Britannica Educational Publishing.
5. Laboratoř aplikované fyziky John Hopkins. Posel. Obnoveno z: messenger.jhuapl.edu.
6. Rtuť. Obnoveno z: astrofisicayfisica.com.
7. HRNEC. Fire and Ice: Shrnutí toho, co objevila poselská kosmická loď. Obnoveno z: science.nasa.gov.
8. Seeds, M. 2011. Sluneční soustava. Sedmé vydání. Cengage Learning.
9. Thaller, M. NASA Discovery Alert: Bližší pohled na Mercury Spin a Gravity odhaluje vnitřní jádro planety. Obnoveno z: solarsystem.nasa.gov.
10. Wikipedia. Merkur (planeta). Obnoveno z: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Merkur (planeta). Obnoveno z: en.wikipedia.org.
12. Williams, M. Orbit rtuti. Jak dlouhý je rok na rtuti? Obnoveno z: universetoday.com.