KVIKSØLV (PLANET): OPDAGELSE, KARAKTERISTIKA, SAMMENSÆTNING, BANE, BEVÆGELSE - ARTE - 2025

Kviksølv er den nærmeste planet til Solen og den mindste blandt de 8 planeter over solsystemet. Det kan ses med det blotte øje, selvom det ikke er let at finde. På trods af dette er denne lille planet kendt siden oldtiden.

Sumeriske astronomer registrerede deres eksistens omkring det fjortende århundrede f.Kr. i Mul-Apin, en afhandling om astronomi. Der gav de det navnet Udu-Idim-Gu eller "sprangets planet", mens babylonierne kaldte det Nabu, gudebud, den samme betydning som navnet Merkur havde for de gamle romere.

Figur 1. Planeten Merkur. Kilde: Pixabay.

Da Merkur er synlig (med vanskeligheder) ved daggry eller skumring, var de gamle grækere langsomme med at indse, at det var det samme himmelobjekt, så de kaldte Merkur ved daggry Apollo og den i skumringen Hermes, gudernes post.

Den store matematiker Pythagoras var sikker på, at det var den samme stjerne og foreslog, at Merkur kunne passere foran solskiven set fra Jorden, som den gør.

Dette fænomen kaldes transit, og det forekommer i gennemsnit 13 gange hvert århundrede. Den sidste transit af Mercury fandt sted i november 2019, og den næste vil være i november 2032.

Andre astronomer fra gamle kulturer som mayaerne, kineserne og hinduerne indsamlede også indtryk af Merkur og de andre lysende punkter, der bevægede sig i himlen hurtigere end stjernerne i baggrunden: planeterne.

Opfindelsen af ​​teleskopet tilskyndte undersøgelsen af ​​det undvigende objekt. Galileo var den første, der så Merkur med optiske instrumenter, skønt den himmelske messenger holdt mange af sine hemmeligheder skjult indtil rumalderens ankomst.

Generelle karakteristika

Indre planet

Kviksølv er en af ​​de 8 store planeter i solsystemet og udgør sammen med Jorden, Venus og Mars de 4 indre planeter, der er tættest på Solen og kendetegnet ved at være stenet. Det er den mindste blandt alle og den med den laveste masse, men på den anden side er den den mest tætte efter Jorden.

Data opnået

Meget af dataene om Merkur kommer fra Mariner 10-sonden, der blev lanceret af NASA i 1973, hvis formål var at indsamle data fra nabolandet Venus og Mercury. Indtil da var mange kendetegn ved den lille planet ukendte.

Det skal bemærkes, at det ikke er muligt at pege teleskoper som Hubble mod Merkur i lyset af udstyrets følsomhed over for solstråling. Af denne grund kommer, foruden sonderne, en god del af dataene på planeten fra observationer foretaget ved hjælp af radar.

Atmosfære

Mercurian-atmosfæren er meget tynd, og atmosfæretrykket der er en billion af Jordens. Det tynde luftlag består af brint, helium, ilt og natrium.

Kvikksølv har også sit eget magnetfelt, næsten lige så gammelt som planeten selv, svarende til sin form som jordens magnetfelt, men meget mindre intens: knap 1%.

temperaturer

Hvad angår temperaturerne på Merkur, er de de mest ekstreme blandt alle planeter: I løbet af dagen når de brændende 430 ºC nogle steder, nok til at smelte bly. Men natten falder temperaturerne til -180 ºC.

Dagen og natten af ​​Merkur er dog meget forskellige fra det, vi oplever på Jorden, så senere forklares det, hvordan en hypotetisk rejsende, der når overfladen, ville se dem.

Resumé af planetens vigtigste fysiske egenskaber

-Masse: 3,3 × 10 ²³ kg

-Ekvatorial radius : 2440 km eller 0,38 gange Jordens radius.

-Form: planeten Merkur er en næsten perfekt sfære.

-Gennemsnitlig afstand til solen: 58.000.000 km

-Temperatur: i gennemsnit 167 ºC

-Gravitet: 3,70 m / s ²

-Eget magnetfelt: ja, omkring 220 nT intensitet.

-Atmosfære: dim

-Tæthed: 5430 kg / m ³

-Satellitter: 0

-Ringe: har ikke.

Oversættelsesbevægelse

Kvikksølv udfører en translationel bevægelse rundt om solen i henhold til Keplers love, hvilket indikerer, at planeternes bane er elliptiske. Kviksølv følger den mest elliptiske - eller langstrakte - bane af alle planeter og har derfor den højeste excentricitet: 0,2056.

Den maksimale afstand fra Mercury-Sun er 70 millioner kilometer og minimum 46 millioner. Planeten tager omkring 88 dage at gennemføre en revolution omkring Solen med en gennemsnitlig hastighed på 48 km / s.

Dette gør det til den hurtigste af planeterne at bane rundt om Solen og leve op til dens bevingede messenger-navn, men rotationshastigheden omkring dens akse er betydeligt langsommere.

Figur 2. Animation af Merkurius bane omkring solen (gul) ved siden af ​​jorden (blå). Kilde: Wikimedia Commons.

Men det sjove er, at Merkur ikke følger den samme bane for den foregående bane, med andre ord, den vender ikke tilbage til det samme udgangspunkt som forrige gang, men gennemgår en lille forskydning, kaldet præcession.

Derfor blev det troet i en tid, at der var en asteroide sky eller måske en ukendt planet, der forstyrrede bane, der blev kaldt Vulcan.

Teorien om generel relativitet kunne imidlertid tilfredsstillende forklare de målte data, da rum-tid-krumningen er i stand til at forskyde banen.

I tilfælde af Merkur gennemgår bane en forskydning på 43 buesekunder pr. Århundrede, en værdi, der kan beregnes nøjagtigt ud fra Einsteins relativitet. De andre planeter har meget små forskydninger af sig selv, som indtil nu ikke er blevet målt.

Kviksølvbevægelsesdata

Følgende er de numre, der er kendt om bevægelse af Merkur:

-Man kredsløbets radius: 58.000.000 km.

- Hældning af bane: 7º i forhold til Jorden i dets orbitalplan.

-Exentricitet: 0,2056.

- Gennemsnitlig orbitalhastighed: 48 km / t

- Overførselsperiode: 88 dage

- Rotationsperiode: 58 dage

- Soldag: 176 Jorddage

Hvornår og hvordan man observerer Merkur

Af de fem planeter, der er synlige med det blotte øje, er Merkur den sværeste at opdage, fordi den altid forekommer meget tæt på horisonten, skjult af solens blænding og forsvinder efter kort tid. Derudover er dens bane den mest excentriske (ovale) af alle.

Men der er mere passende tider af året til at scanne himlen i din søgning:

- På den nordlige halvkugle: fra marts til april i skumringen og fra september til oktober før daggry.

-I troperne: hele året under gunstige forhold: klar himmel og langt fra kunstigt lys.

- På den sydlige halvkugle: i september og oktober inden solopgang og fra marts til april efter solnedgang. Det er generelt lettere at se fra disse breddegrader, fordi planeten forbliver over horisonten længere.

Figur 3. Kviksølv er synlig meget lavt i horisonten. Kilde: Pixabay.

Kviksølv ligner et let gulligt hvidt lyspunkt, der ikke flimrer i modsætning til stjerner. Det er bedst at have kikkert eller et teleskop, som du kan se dets faser med.

Kviksølv forbliver undertiden synlig i horisonten i længere tid, afhængigt af hvor det er i sin bane. Og selvom det er lysere i fuld fase, ser det paradoksalt nok bedre ud i voks eller aftagning. For at kende faser af Mercury anbefales det at besøge websteder, der er specialiserede i astronomi.

Under alle omstændigheder er de bedste muligheder, når det er på sin maksimale forlængelse: så langt som muligt fra Solen, så den mørkeste himmel letter dens observation.

Et andet godt tidspunkt at observere dette og de andre planeter er under en total solformørkelse af samme grund: himlen er mørkere.

Roterende bevægelse

I modsætning til dets hurtige orbitalbevægelse, drejer Merkur langsomt: det tager næsten 59 jorddage for at foretage en revolution omkring sin akse, kendt som en siderisk dag. Derfor varer en siderisk dag på Merkur næsten lige så længe som året: faktisk for hvert 2 "år" 3 "dage" går.

Tidevandskræfterne, der opstår mellem to legemer under gravitationsattraktion, er ansvarlige for at bremse rotationshastigheden for en af ​​dem eller begge. Når det sker, siges det, at tidevandskobling findes.

Tidevandskobling er meget hyppig mellem planeter og deres satellitter, selvom det kan forekomme mellem andre himmellegemer.

Figur 4. Tidevandskobling mellem Jorden og Månen. Tilfældet af Merkur og solen er mere kompliceret. Kilde: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Et specielt tilfælde af kobling opstår, når en af ​​demes rotationsperiode er lig med oversættelsesperioden, ligesom Månen. Det viser os altid det samme ansigt, derfor er det i synkron rotation.

Med Mercury and the Sun sker det imidlertid ikke nøjagtigt på denne måde, da perioderne med rotation og oversættelse af planeten ikke er ens, men i et forhold på 3: 2. Dette fænomen er kendt som spin-orbit resonans, og det er også almindeligt i solsystemet.

Takket være dette kan særlige ting ske på Mercury, lad os se:

Dag og nat på Merkur

Hvis en soldag er den tid, det tager for solen at vises på et tidspunkt og derefter dukke op igen på samme sted, så opstår solen Merkur to gange på den samme dag (sol), der tager 176 jorddage der (se figur 5)

Det viser sig, at der er tidspunkter, hvor orbitalhastigheden og rotationshastigheden er ens, så det ser ud til, at Solen går tilbage på himlen og vender tilbage til det samme punkt, hvorfra den forlod, og derefter bevæger sig fremad igen.

Hvis den røde bjælke i figuren var et bjerg, ville start fra position 1 være middag øverst. På position 2 og 3 lyser solen en del af bjerget, indtil det sætter sig i vest, på position 4. På det tidspunkt har den rejst halve bane og 44 jorddage er gået.

I position 5, 6, 7, 8 og 9 er det nat i bjergene. Ved at besætte 5 har den allerede foretaget en komplet revolution på sin akse, idet den drejer ¾ af en drejning i sin bane omkring solen. Klokken 7 er det midnat og 88 jorddage er gået.

En anden kredsløb er påkrævet for at vende tilbage til middag, hvor man skal passere positionerne 8 til 12, hvilket tager yderligere 88 dage, i alt 176 jorddage.

Den italienske astronom Giuseppe Colombo (1920-1984) var den første til at studere og forklare 3: 2-resonansen i bevægelsen fra Merkur.

Figur 5. Dag og nat på Merkur: orbital resonans, efter ½ bane, har planeten vendt ¾ omdrejning til sin akse. Kilde: Wikimedia Commons.

Sammensætning

Den gennemsnitlige massefylde af Kviksølv er 5.430 kg / m ³, lidt mindre end jordens. Denne værdi, der er kendt takket være Mariner 10-sonden, er stadig overraskende under hensyntagen til, at Merkur er mindre end Jorden.

Figur 6. Sammenligning af kviksølv og jord. Kilde: Wikimedia Commons. NASA Mercury image: NASA / APL (fra MESSENGER)

Inde i Jorden er trykket højere, så der er en ekstra komprimering på sagen, hvilket reducerer volumen og øger densiteten. Hvis der ikke tages hensyn til denne virkning, viser det sig, at Merkur er planeten med den højeste kendte tæthed.

Forskere mener, at det skyldes et højt indhold af tunge elementer. Og jern er det mest almindelige tunge element i solsystemet.

Generelt vurderes sammensætningen af ​​Mercury at være 70% metallisk indhold og 30% silicater. I dens volumen er:

-Natrium

magnesiumhalogenidester

-kaliumindhold

-Calcium

-Jern

Og blandt gasserne er:

-Ilt

-hydrogen

-Helium

-Spor af andre gasser.

Jernet, der er til stede i Kviksølv, er i sin kerne, i en mængde, der langt overstiger det estimerede på andre planeter. Mercury's kerne er også den største af alle i solsystemet.

Endnu en overraskelse er eksistensen af ​​is ved polerne, der også er dækket af mørkt organisk stof. Det er overraskende, fordi planetens gennemsnitstemperatur er meget høj.

En forklaring er, at Merkur-polerne altid er i evigt mørke, beskyttet af høje klipper, der forhindrer ankomsten af ​​sollys, og også fordi hældningen af ​​rotationsaksen er nul.

Hvad angår dets oprindelse, spekuleres det i, at vandet kan have nået Merkur bragt af kometer.

Intern struktur

Som alle jordiske planeter er der tre karakteristiske strukturer på Merkur:

-Metalkernen i midten, fast indvendig, smeltet udefra

-Et mellemlag kaldet mantel

-Det ydre lag eller skorpe.

Det er den samme struktur, som Jorden har, med den forskel, at Kviksølvkernen er meget større, forholdsmæssigt set: ca. 42% af planetens volumen besættes af denne struktur. På den anden side, på Jorden, besætter kernen kun 16%.

Figur 7. Den interne struktur af Kvikksølv svarer til Jorden. Kilde: NASA.

Hvordan er det muligt at nå denne konklusion fra Jorden?

Det var gennem radioobservationer foretaget gennem MESSENGER-sonden, der opdagede gravitationsafvik på Merkur. Da tyngdekraften afhænger af masse, giver anomalierne spor omkring densitet.

Kvikksølvs tyngdekraft ændrede også sondens bane markant. Hertil kommer, at radardata afslørede planetens forhåndsbevægelser: planetens rotationsakse har sin egen drejning, en anden indikation af tilstedeværelsen af ​​en støbejernskerne.

Opsummering:

-Gravitationsanomali

-Præcessionsbevægelse

-Alterationer i MESSENGERens bane.

Dette datasæt plus alt det, som sonden lykkedes at indsamle, stemmer overens med tilstedeværelsen af ​​en metalkerne, stor og solid indvendig, og støbejern udenfor.

Kernen i Merkur

Der er flere teorier til at forklare dette nysgerrige fænomen. En af dem hævder, at Merkur havde en kolossal påvirkning i sin ungdom, hvilket ødelagde skorpen og en del af mantelen på den nyligt dannede planet.

Figur 8. Sammenlignende snit af Jorden og Kvikksølv, der viser den relative størrelse af lagene. Kilde: NASA.

Materialet, lettere end kernen, blev smidt ud i rummet. Senere trak planetens tyngdepunkt tilbage noget af affaldet og skabte en ny mantel og en tynd skorpe.

Hvis en enorm asteroide var årsagen til påvirkningen, kunne dens materiale kombineres med den fra den originale kerne af Merkur, hvilket giver det det høje jernindhold, som det har i dag.

En anden mulighed er, at ilt, siden starten, var knap på planeten, på denne måde konserveres jern som metallisk jern i stedet for at danne oxider. I dette tilfælde har fortykningen af ​​kernen været en gradvis proces.

geologi

Kviksølv er stenet og ørken med brede sletter dækket af slagkratere. Generelt er dens overflade temmelig lig med månens.

Antallet af påvirkninger er tegn på alder, da jo flere kratere der er, jo ældre er overfladen.

Figur 9. Dominici krater (lysest ovenfor) og Homer krater til venstre. Kilde: NASA.

De fleste af disse kratere stammer fra tidspunktet for den sene tunge bombardement, en periode, hvor asteroider og kometer ofte ramte planeter og måner i solsystemet. Derfor har planeten været geologisk inaktiv i lang tid.

Den største af kraterne er Caloris-bassinet, 1.550 km i diameter. Denne depression er omgivet af en væg på 2 til 3 km høj skabt af den kolossale påvirkning, der dannede bassinet.

Ved antipoderne i Caloris-bassinet, det vil sige på den modsatte side af planeten, er overfladen revnet på grund af de stødbølger, der er produceret under påvirkningen, der rejser inde i planeten.

Billederne afslører, at regionerne mellem kraterne er flade eller bløde bølgende. På et tidspunkt under dens eksistens havde Merkur vulkanaktivitet, fordi disse sletter sandsynligvis blev skabt af lavastrømme.

Et andet kendetegn ved Mercurys overflade er adskillige lange, stejle klipper, kaldet pletter. Disse klipper må være blevet dannet under afkøling af mantelen, som, når den krympet, fik mange revner til at optræde i skorpen.

Kvikksølv krymper

Den mindste af planeterne i solsystemet mister størrelse, og forskere mener, at det skyldes, at det ikke har pladetektonik, i modsætning til Jorden.

Tektoniske plader er store sektioner af skorpe og kappe, der flyder over asthenosfæren, et mere flydende lag, der hører til kappen. En sådan mobilitet giver jorden en fleksibilitet, som planeter, der mangler tektonisme, ikke har.

I begyndelsen var Mercury meget varmere end nu, men når det afkøles, trækkes det gradvist sammen. Når køling stopper, især kernen, stopper planeten med at krympe.

Men hvad der er markant på denne planet, er, hvor hurtigt det sker, som der stadig ikke er nogen konsekvent forklaring på.

Missioner til Merkur

Det var den mindst udforskede af de indre planeter indtil 70'erne, men siden da har flere ubemandede missioner fundet sted takket være hvilket meget mere er kendt om denne overraskende lille planet:

Mariner 10

Figur 10. Mariner 10. Kilde: Wikimedia Commons. GRYDE

Den sidste af NASAs Mariner-sonder fløj over Merkur tre gange, fra 1973 til 1975. Det lykkedes at kortlægge lige under halvdelen af ​​overfladen, kun på den side oplyst af Solen.

Med sin brændstof opbrugt er Mariner 10 sparsom, men det har givet uvurderlig information om Venus og Merkur: billeder, data om magnetfeltet, spektroskopi og mere.

MESSENGER (MErcury, Surface, Space EN Miljø, GEochemistry

Denne sonde blev lanceret i 2004 og formået at komme ind i Mercurius bane i 2011, den første til at gøre det, da Mariner 10 kun kunne flyve over planeten.

Blandt hans bidrag er:

-Højkvalitetsbilleder af overfladen, inklusive den ikke-belyste side, som lignede den side, der allerede var kendt takket være Mariner 10.

-Geokemiske målinger med forskellige spektrometriteknikker: neutron, gammastråle og røntgenstråle.

-Magnetometry.

-Spektrometri med ultraviolet, synligt og infrarødt lys, for at karakterisere atmosfæren og udføre en mineralogisk kortlægning af overfladen.

Data indsamlet af MESSENGER viser, at Merkurys aktive magnetfelt, ligesom Jorden, er produceret af en dynamoeffekt skabt af den flydende region i kernen.

Det bestemte også sammensætningen af ​​eksosfæren, et meget tyndt ydre lag i den Mercurianske atmosfære, som har en særegen haleform, der er 2 millioner kilometer lang, på grund af solvindens virkning.

MESSENGER-sonden afsluttede sin mission i 2015 ved at gå ned på planetens overflade.

BepiColombo

Figur 11. Den italienske astronom Giuseppe (Bepi) Colombo. Kilde: Wikimedia Commons.

Denne sonde blev lanceret i 2018 af Det europæiske rumfartsagentur og det japanske agentur for luftfartsudforskning. Det blev navngivet til ære for Giuseppe Colombo, den italienske astronom, der studerede bane til Merkur.

Det består af to satellitter: MPO: Mercury Planetary Orbiter og MIO: Mercury Magnetospheric Orbiter. Det forventes at nå nærområdet til Merkur i 2025, og dets mål er at undersøge planetens vigtigste egenskaber.

Nogle mål er for BepiColombo at bringe nye oplysninger om Merkurius bemærkelsesværdige magnetfelt, planetens massecenter, den relativistiske indflydelse af soltyngdekraft på planeten og den særegne struktur i dets indre.

Referencer

1. Colligan, L. 2010. Rum! Mercury. Marshall Cavendish Benchmark.
2. Elkins-Tanton, L. 2006. Solsystemet: Solen, Kviksølv og Venus. Chelsea House.
3. Esteban, E. Merkur den undvigende. Gendannet fra: aavbae.net.
4. Hollar, S. Solsystemet. De indre planeter. Britannica Educational Publishing.
5. John Hopkins Anvendt fysiklaboratorium. Budbringer. Gendannes fra: messenger.jhuapl.edu.
6. Mercury. Gendannes fra: astrofisicayfisica.com.
7. GRYDE. Ild og is: En oversigt over, hvad Messenger-rumskibet opdagede. Gendannes fra: science.nasa.gov.
8. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende udgave. Cengage Learning.
9. Thaller, M. NASA Discovery Alert: Et nærmere kig på Mercury's Spin and Gravity afslører planetens indre solide kerne. Gendannes fra: solarsystem.nasa.gov.
10. Wikipedia. Kviksølv (planet). Gendannet fra: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Kviksølv (planet). Gendannet fra: en.wikipedia.org.
12. Williams, M. Orbit of Mercury. Hvor længe er et år på kviksølv ?. Gendannes fra: universetoday.com.