Objev rtuti (planety), charakteristiky, složení, oběžná dráha, pohyb

1017
David Holt

Rtuť Je to nejbližší planeta ke Slunci a také nejmenší z 8 hlavních planet sluneční soustavy. Je to vidět pouhým okem, i když to není snadné najít. Navzdory tomu je tato malá planeta známá od starověku. 

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

Obrázek 1. Planeta Merkur. Zdroj: Pixabay.

Jelikož je Merkur viditelný (s obtížemi) za úsvitu nebo za soumraku, staří Řekové si pomalu uvědomovali, že se jedná o stejný nebeský objekt, a tak za úsvitu nazvali Merkur a Apollem a ten za soumraku Hermes, pošta bohů..

Velký matematik Pythagoras si byl jistý, že se jedná o stejnou hvězdu, a navrhl, aby Merkur mohl projít před slunečním diskem při pohledu ze Země, jak to skutečně je..

Tento jev je znám jako tranzit a vyskytuje se v průměru asi 13krát každé století. Poslední tranzit Merkuru se uskutečnil v listopadu 2019 a další bude v listopadu 2032.

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

Vynález dalekohledu podnítil studium nepolapitelného objektu. Galileo byl první, kdo viděl Merkur s optickými přístroji, ačkoli nebeský posel tajil mnoho svých tajemství až do příchodu vesmírného věku..

Rejstřík článků

  • 1 Obecná charakteristika
    • 1.1 Vnitřní planeta
    • 1.2 Získaná data
    • 1.3 Atmosféra
    • 1.4 Teploty
    • 1.5 Shrnutí hlavních fyzikálních charakteristik planety
  • 2 Translační pohyb
    • 2.1 Údaje o pohybu rtuti
  • 3 Kdy a jak pozorovat Merkur
  • 4 Rotační pohyb
    • 4.1 Den a noc na Merkuru
  • 5 Složení
  • 6 Vnitřní struktura
    • 6.1 Jádro Merkuru
  • 7 Geologie
    • 7.1 Rtuť se zmenšuje
  • 8 misí na Merkur
    • 8.1 Námořník 10
    • 8.2 MESSENGER (MErtuť, povrch, vesmírné prostředí, geochemie a měření rozsahu)
    • 8.3 BepiColombo
  • 9 Odkazy

Obecná charakteristika

Vnitřní planeta

Merkur je jednou z 8 hlavních planet sluneční soustavy a spolu se Zemí tvoří Venuše a Mars 4 vnitřní planety, které jsou nejblíže ke Slunci a jsou charakteristické tím, že jsou skalnaté. Je to nejmenší ze všech a ten s nejnižší hmotou, ale místo toho je nejhustší po Zemi.

Získaná data

Velká část dat o Merkuru pochází ze sondy Mariner 10, kterou vypustila NASA v roce 1973 a jejímž účelem bylo shromažďovat data ze sousední Venuše a Merkuru. Do té doby nebylo mnoho charakteristik malé planety známo. 

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

Atmosféra

Merkurova atmosféra je velmi tenká a atmosférický tlak je tam jedna biliontina tlaku zemského. Tenká plynná vrstva se skládá z vodíku, helia, kyslíku a sodíku.

Merkur má také své vlastní magnetické pole, téměř staré jako planeta sama, podobného tvaru jako magnetické pole Země, ale mnohem méně intenzivní: jen 1%.

Teploty

Pokud jde o teploty na Merkuru, jsou nejextrémnější ze všech planet: během dne dosahují na některých místech spalných 430 ° C, což je dostatečné pro roztavení olova. Ale v noci teploty klesnou na -180 ° C.

Den a noc Merkura se však velmi liší od toho, co zažíváme na Zemi, proto se později vysvětluje, jak by je viděl hypotetický cestovatel, který se dostal na povrch.

Shrnutí hlavních fyzikálních charakteristik planety

-Hmotnost: 3,3 × 102. 3 kg

-Rovníkový poloměr: 2440 km neboli 0,38násobek poloměru Země.

-Tvar: planeta Merkur je téměř dokonalá sféra.

-Průměrná vzdálenost ke Slunci: 58 000 000 km

-Teplota: v průměru 167 ° C

-Gravitace: 3,70 m / sdva

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

-Atmosféra: chabý

-Hustota: 5430 kg / m3

-Satelity: 0

-Prsteny: nemá.

Překladové hnutí

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

Maximální vzdálenost Merkuru a Slunce je 70 milionů kilometrů a minimální 46 milionů. Planeta trvá přibližně 88 dní, než dokončí jednu revoluci kolem Slunce, s průměrnou rychlostí 48 km / s. 

Díky tomu je nejrychlejší z planet obíhajících kolem Slunce, a to až do jména svého okřídleného posla, avšak rychlost otáčení kolem jeho osy je podstatně pomalejší..

Obrázek 2. Animace oběžné dráhy Merkuru kolem Slunce (žlutá), vedle oběžné dráhy Země (modrá). Zdroj: Wikimedia Commons.

Zábavné však je, že Merkur nenásleduje stejnou trajektorii předchozí oběžné dráhy, jinými slovy, nevrací se do stejného výchozího bodu jako předchozí čas, ale zažívá malý posun, tzv. precese.

Proto se po nějakou dobu věřilo, že existuje asteroidový mrak nebo možná neznámá planeta, která narušila oběžnou dráhu, která se jmenovala Vulcan..

Obecná teorie relativity by však mohla uspokojivě vysvětlit naměřená data, protože časoprostorové zakřivení je schopné přemístit oběžnou dráhu..

V případě Merkuru podstoupila oběžná dráha výtlak 43 obloukových sekund za století, což je hodnota, kterou lze přesně vypočítat z Einsteinovy ​​relativity. Ostatní planety mají velmi malé vlastní posuny, které dosud nebyly měřeny.

Údaje o pohybu rtuti

Toto jsou čísla známá o pohybu Merkuru:

-Střední poloměr oběžné dráhy: 58 000 000 km.

-Sklon oběžné dráhy: 7 ° vzhledem k orbitální rovině Země.

-Excentricita: 0,2056.

-Průměrná oběžná rychlost: 48 km / h

-Překladové období: 88 dnů

-Období rotace: 58 dnů

-Sluneční den: 176 pozemských dní

Kdy a jak pozorovat Merkur

Z pěti planet viditelných pouhým okem je Merkur nejobtížněji detekovatelný, protože se vždy jeví velmi blízko obzoru, zakrytý slunečním zářením a po krátké době zmizí. Kromě toho je jeho oběžná dráha ze všech nejvíce excentrická (oválná). 

Existují však období roku, která jsou pro vyhledávání oblohy vhodnější:

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

-V tropech: po celý rok, za příznivých podmínek: jasná obloha a mimo umělá světla.

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

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

Merkur vypadá na rozdíl od hvězd jako mírně nažloutlý bílý světelný bod, který nebliká. Nejlepší je mít dalekohled nebo dalekohled, pomocí kterého uvidíte jeho fáze. 

Merkur někdy zůstává na obzoru viditelný déle, podle toho, kde je na své oběžné dráze. A i když je v plné fázi jasnější, paradoxně vypadá lépe při voskování nebo ubývání. Chcete-li znát fáze rtuti, doporučujeme navštívit internetové stránky specializované na astronomii.

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

Další vhodný čas na pozorování této a ostatních planet je během úplného zatmění Slunce, a to ze stejného důvodu: obloha je tmavší.

Rotační pohyb

Na rozdíl od svého rychlého orbitálního pohybu se Merkur otáčí pomalu: provést téměř jednu rotaci kolem své osy téměř 59 pozemských dní, která je známá jako hvězdný den. Hvězdný den na Merkuru proto trvá téměř stejně dlouho jako rok: ve skutečnosti každé 2 „roky“ uplynou 3 „dny“..

The slapové síly které vznikají mezi dvěma tělesy pod gravitační přitažlivostí, jsou odpovědné za zpomalení rychlosti otáčení jednoho z nich nebo obou. Když k tomu dojde, říká se, že existuje přílivová spojka.

Přílivová vazba je mezi planetami a jejich satelity velmi častá, i když k ní může docházet i mezi jinými nebeskými tělesy..

Obrázek 4. Přílivová vazba mezi Zemí a Měsícem. Případ Merkuru a Slunce je složitější. Zdroj: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

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

U Merkura a Slunce se to ale neděje přesně tímto způsobem, protože rotační a translační periody planety nejsou stejné, ale v poměru 3: 2. Tento jev je znám jako spin-orbitální rezonance a převládá také ve sluneční soustavě.

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

Dnem i nocí na Merkuru

Pokud je sluneční den čas, který trvá, než se slunce objeví v určitém bodě a poté se znovu objeví na stejném místě, pak na Merkuru vychází Slunce dvakrát ve stejný (sluneční) den, což tam trvá 176 pozemských dnů (viz obrázek 5) )

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

Pokud by červená čára na obrázku byla hora, začíná na pozici 1 poledne nahoře. V pozicích 2 a 3 Slunce osvětluje část hory, dokud nezapadne na západ, v poloze 4. Do té doby procestoval polovinu oběžné dráhy a uplynulo 44 pozemských dnů..

Na pozicích 5, 6, 7, 8 a 9 je v horách noc. Při obsazení 5 již udělal úplnou zatáčku na své ose, otočením o ¾ otáčky na své oběžné dráze kolem Slunce. V 7 je půlnoc a uplynulo 88 pozemských dnů.

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

Italský astronom Giuseppe Colombo (1920-1984) byl první, kdo 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 ¾ otáčky na své ose. Zdroj: Wikimedia Commons. 

Složení

Průměrná hustota rtuti je 5 430 kg / m3, sotva menší než pozemský. Tato hodnota, známá díky sondě Mariner 10, je stále překvapující, když vezmeme v úvahu, že Merkur je menší než Země.

Obrázek 6. Srovnání rtuti a Země. Zdroj: Wikimedia Commons. Obrázek NASA Mercury: NASA / APL (od MESSENGER) [Public domain]

Uvnitř Země je tlak vyšší, takže dochází k další kompresi hmoty, která snižuje objem a zvyšuje hustotu. Pokud se tento účinek nezohlední, ukáže se, že Merkur je planeta s nejvyšší známou hustotou.

Vědci se domnívají, že je to kvůli vysokému obsahu těžkých prvků. A železo je nejběžnějším těžkým prvkem ve sluneční soustavě..

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

-Sodík 

-Hořčík 

-Draslík

-Vápník

-Žehlička

A mezi plyny jsou:

-Kyslík 

-Vodík 

-Hélium  

-Stopy dalších plynů.

Železo přítomné v Merkuru je v jeho jádru, v množství, které daleko převyšuje množství odhadované na jiných planetách. Kromě toho je jádro Merkuru relativně 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 z vysvětlení 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..

Ohledně jejího původu se spekuluje, že voda mohla dosáhnout Merkuru, který přinesly komety.

Vnitřní struktura

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

-The jádro kov ve středu, uvnitř pevný, zvenčí roztavený

-Volala mezilehlá vrstva plášť 

-Vnější vrstva o Kůra.

Je to stejná struktura, jakou má Země, s tím rozdílem, že jádro Merkuru je proporcionálně mnohem větší: přibližně 42% objemu planety je touto strukturou obsazeno. Na druhou stranu na Zemi zaujímá jádro pouze 16%.

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

Jak je možné dosáhnout tohoto závěru ze Země?

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

Gravitace Merkura také výrazně změnila oběžnou dráhu sondy. Navíc k tomu radarová data odhalila precesní pohyby planety: osa rotace planety má svůj vlastní spin, další indikace přítomnosti litinového jádra..

Shrnutí:

-Gravitační anomálie

-Precesní pohyb

-Změny na oběžné dráze MESSENGERU.

Tato sada dat, plus vše, co se sondě podařilo shromáždit, souhlasí s přítomností kovového jádra, velkého a pevného uvnitř a litiny venku..

Jádro Merkuru

Existuje několik teorií k vysvětlení tohoto kuriózního jevu. Jeden z nich tvrdí, že Merkur utrpěl během mládí kolosální dopad, který zničil kůru a část pláště nově vytvořené planety..

Obrázek 8. Srovnávací řez Zemí a Merkurem, ukazující relativní velikost vrstev. Zdroj: NASA.

Materiál, lehčí než jádro, byl vržen do vesmíru. Později gravitační tah planety znovu přilákal část trosek a vytvořil nový plášť a tenkou kůru.. 

Pokud byl příčinou nárazu obrovský asteroid, mohl by být jeho materiál kombinován s materiálem původního jádra Merkuru, což mu dává vysoký obsah železa, který má dnes..

Další možností je, že od svého vzniku je kyslík na planetě vzácný, takže se železo místo tvorby oxidů zachovává jako kovové železo. V tomto případě bylo zesílení jádra postupným procesem.

geologie

Merkur je skalnatý a pouštní, se širokými pláněmi pokrytými nárazovými krátery. Obecně je jeho povrch velmi podobný povrchu Měsíce.

Počet nárazů vypovídá o stáří, protože čím více kráterů je, tím je povrch starší..

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

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

Největší z kráterů je povodí Caloris o průměru 1550 km. Tato deprese je obklopena zdí vysokou 2 až 3 km vytvořenou kolosálním nárazem, který vytvořil povodí.

Na antipodech Calorisské pánve, tj. Na opačné straně planety, je povrch popraskán kvůli rázovým vlnám vytvářeným při nárazu pohybujícím se uvnitř planety..

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

Dalším charakteristickým rysem povrchu Merkuru jsou četné dlouhé strmé útesy zvané srázy. Tyto útesy musely vzniknout během ochlazování pláště, které při smršťování způsobilo, že se v kůře objevily četné trhliny.

Rtuť se zmenšuje

Nejmenší z planet ve sluneční soustavě ztrácí velikost a vědci věří, že je to proto, že na rozdíl od Země nemá tektonické desky.. 

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

Ve svých počátcích byl Merkur mnohem žhavější než nyní, ale jak se ochladí, postupně se zmenšoval. Jakmile přestane chlazení, zejména v jádru, planeta se přestane zmenšovat. 

Co je však na této planetě zarážející, je to, jak rychle se to děje, pro které stále neexistuje konzistentní vysvětlení..

Mise na Merkur

Bylo to nejméně prozkoumané z vnitřních planet až do 70. let, ale od té doby proběhlo několik bezpilotních misí, díky nimž se o této překvapivé malé planetě ví mnohem více: 

Mariner 10

Obrázek 10. Námořník 10. Zdroj: Wikimedia Commons. NASA [Public domain]

Poslední z Marinerových sond NASA letěla nad Merkurem třikrát, od roku 1973 do roku 1975. Dokázala mapovat těsně pod polovinu povrchu, pouze na straně osvětlené Sluncem..

Jakmile dojde palivo, Mariner 10 je zmítaný, ale díky němu získal neocenitelné informace o Venuše a Merkuru: obrázky, data o magnetickém poli, spektroskopii a další.

MESSENGER (MErtuť, povrch, vesmírné prostředí, geochemie a rozmezí)

Tato sonda byla vypuštěna v roce 2004 a podařilo se jí vstoupit na oběžnou dráhu Merkuru v roce 2011, jako první, protože Mariner 10 mohl letět pouze nad planetou. 

Mezi jeho příspěvky patří: 

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

-Geochemická měření různými spektrometrickými technikami: neutron, gama záření a rentgen.

-Magnetometrie.

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

Data shromážděná MESSENGERem ukazují, že aktivní magnetické pole Merkuru, stejně jako zemské, je vytvářeno dynamickým efektem vytvořeným kapalnou oblastí jádra..

Rovněž určil složení exosféry, velmi tenké vnější vrstvy Merkurovy atmosféry, která má díky působení slunečního větru zvláštní tvar ocasu dlouhý 2 miliony kilometrů..

Sonda MESSENGER ukončila svoji misi v roce 2015 nárazem do povrchu 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 kosmonautiky. Název dostal podle Giuseppe Colomba, italského astronoma, který studoval oběžnou dráhu Merkuru.

Skládá se ze dvou satelitů: MPO: Mercury Planetary Orbiter a MIO: Mercury Magnetosférický Orbiter. Očekává se, že se dostane do blízkosti Merkuru v roce 2025 a jeho cílem je studovat hlavní charakteristiky planety.

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

Reference

  1. Colligan, L. 2010. Prostor! Rtuť. Benchmark Marshall Cavendish.
  2. Elkins-Tanton, L. 2006. Sluneční soustava: Slunce, Merkur a Venuše. Chelsea House.
  3. Esteban, E. Mercurio nepolapitelný. Obnoveno z: aavbae.net.
  4. Hollar, S. Sluneční soustava. Vnitřní planety. Britannica Educational Publishing.
  5. Laboratoř aplikované fyziky Johna Hopkinse. Posel. Obnoveno z: messenger.jhuapl.edu.
  6. Rtuť. Obnoveno z: astrofisicayfisica.com.
  7. HRNEC. Fire and Ice: A Summary of What the Messenger Spaceship Discovered. Obnoveno z: science.nasa.gov.
  8. Seeds, M. 2011. Sluneční soustava. Sedmé vydání. Cengage Learning.
  9. Thaller, M. NASA Discovery Alert: Bližší pohled na rotaci a gravitaci Merkuru odhaluje vnitřní pevné 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 Merkuru. Jak dlouhý je rok na Merkuru? Obnoveno z: universetoday.com.

Zatím žádné komentáře