Меркурий

Меркурий — ближайшая к Солнцу большая планета Солнечной системы. Среднее расстояние от Солнца 0,387 а.е. (57,9 млн. км). Эксцентриситет орбиты 0,2056, поэтому расстояние в перигелии 46 млн. км, в афелии — 70 млн. км. Наклон плоскости орбиты к эклиптике 7°. Период обращения Меркурия вокруг Солнца (меркурианский год) 87 суток 23 ч 16 мин. Фигура Меркурия близка к шару с радиусом на экваторе (2440 ±2) км. Масса Меркурия 3,31×1023 кг (0,054 массы Земли). Точное значение отношения массы Солнца к массе планеты 6023600 ±600. Средняя плотность 5440 кг/м3. Ускорение свободного падения на поверхности Меркурия 3,7 м/с2. Первая космическая скорость на Меркурии 3 км/с, вторая — 4,3 км/с.

Согласно многолетним фотографическим наблюдениям и радиолокационным данным период вращения Меркурия вокруг своей оси соответственно равен 58,644 ±0,009 сут и 58,65 ±0,1 суток, уточнённое значение из анализа измерений с космического аппарата — 58,6461 ±0,0005 суток. Вращение Меркурия вокруг оси соответствует устойчивому режиму, характеризующемуся периодом вращения, равным 23 периода орбит, обращения (58,6462 сут). В этом случае малая ось эллипсоида инерции планеты при прохождении ею перигелия совпадает с направлением на Солнце. Это — вариант резонанса, вызванного действием солнечного притяжения на планету, распределение массы внутри которой не является строго концентрическим (так называемый резонанс в спиновых колебаниях). Определяемая совокупным действием вращения и обращения по орбите длительность солнечных суток на Меркурии оказывается равной трём звёздным меркурианским суткам, или двум меркурианским годам, и составляет 175,92 средних земных суток. Наклон экватора к плоскости орбиты незначителен (~3°), поэтому сезонные изменения практически отсутствуют.

Поверхность, освещённая Солнцем, кажется яркой, но измерения показали, что она довольно тёмная: показатель цвета соответствует тёмно-бурой окраске. Видимый контраст деталей несколько меньше, чем в случае контрастов море—материк на Луне. Визуальное альбедо равно 0,056, интегральное — 0,09. Кривые изменения относительной яркости в зависимости от угла фазы для Меркурия и Луны практически совпадают, спектральная отражательная способность увеличивается с возрастанием длины волны до 1,6 мкм. Эти данные позволяют предполагать, что поверхность Меркурий покрыта раздробленным веществом базальтового типа, подобным лунному реголиту; причиной низкого альбедо может быть обогащённость реголита железом и титаном. Радиоастрономические и поляризационные исследования также указывают на сходство микроструктуры поверхностей Меркурий и Луны.

Количество солнечной энергии, получаемой Меркурий в перигелии, примерно вдвое больше, чем в афелии, и в среднем в 10 раз больше, чем на Земле, достигая 14 кВт/м2. С большой длительностью дня и ночи связано резкое различие температур на тёмной и освещенной сторонах планеты, а низкое альбедо способствует сильному нагреванию поверхности в течение дня. На среднем расстоянии от Солнца ИК-яркостная температурa в подсолнечной точке соответствует планковскому излучению чёрного тела при температуре 613 К. Температурa поверхности на ночной стороне 111 ±3 К. Изменение температуры после захода Солнца соответствует остыванию однородного пористого материала с параметром тепловой инерции ~70 кДж×м–2с–1/2×К–1. Теплофизическое поведение наружного покрова Меркурия свидетельствует о его чрезвычайно низкой теплопроводности: температурa на глубинах в десятки сантиметров, о которой можно судить по радиоизлучению планеты, не обнаруживает заметных изменений. По результатам радиолокационных исследований (измерение диэлектрической проницаемости) плотность поверхностного слоя оценена в (1500 ±400) кг/м3.

Меркурианский кратер

Начало исследованиям Меркурия космическими средствами положено экспериментами при трёх последовательных пролётах около планеты американского космического «Маринер-10» в 1974 году. Минимальное удаление от поверхности ~320 км. Получены фототелевизионные изображения ~1/3 поверхности Меркурий. Обилие кратеров ударного происхождения — наиболее характерная черта отснятых районов. Морфология кратеров, их плотность и распределение по размерам близки к лунным, степень эрозии и сглаживания невелика, о чём свидетельствуют сохранившиеся лучевые структуры. В целом кратеры на Меркурий менее глубокие, чем лунные, что, видимо, связано с большим значением силы тяжести на Меркурий и более эффективным заполнением кратера материалом, выбрасываемым при ударе метеорита. На поверхности хорошо сохранились как самые древние, так и более поздние структуры, видны эскарпы, простирающиеся на расстояния в сотни километров, что интерпретируется как указание на эволюцию планеты в ходе гравитац. дифференциации и последующего сжатия при остывании массивного железо-никелевого ядра. Кратерам Меркурий присвоены имена писателей, поэтов, художников, скульпторов, композиторов (Гомера, У. Шекспира, Л.Н. Толстого, А.С. Пушкина, Микеланджело, И.Е. Репина, О. Родена, И.С. Баха, Ф. Шопена, П.И. Чайковского и мн. др.).

Атмосфера у Меркурия по существу отсутствует. Давление у поверхности по результатам радиопросвечивания и данным измерений УФ спектрометра на «Маринере-10» оценивается равным ~0,2 нПа (плотность менее 0,01 нг/м3). Обнаружен He с парпиальным давлением 0,02 нПа, установлены верхние пределы содержания H, CO2 , C, O, Ne, Ar, Xe. Примерно аналогичной по плотности и составу чрезвычайно разрежённой газовой оболочкой обладает Луна. В создании поддержании атмосферы Меркурия, очевидно, определяющую роль играет солнечный ветер, являющийся поставщиком протонов, α-частиц и более тяжёлых ядер.

Измерениями на «Маринере-10» у Меркурия обнаружено заметное магнитное поле с напряжённостью у экватора, приведённой к поверхности, ~0,14 А/м по дипольной составляющей и, по-видимому, сопоставимой по значению с квадрупольной составляющей. Напряжённость магнитного поля у полюсов ~0,56 А/м. Ось магнитного диполя наклонена к оси вращения Меркурий на угол ~12°. Меркурий обладает магнитосферой, которая сильно прижата к планете.