KVIKKSØLV (PLANET): OPPDAGELSE, EGENSKAPER, SAMMENSETNING, BANE, BEVEGELSE - ARTE - 2026

Kvikksølv er den nærmeste planeten til sola og også den minste av de 8 store planetene i solsystemet. Det kan sees med det blotte øye, selv om det ikke er lett å finne. Til tross for dette har denne lille planeten vært kjent siden antikken.

Sumeriske astronomer registrerte sin eksistens rundt det fjortende århundre f.Kr., i Mul-Apin, en avhandling om astronomi. Der ga de det navnet Udu-Idim-Gu eller "hoppens planet", mens babylonerne kalte det Nabu, gudens budbringer, den samme betydningen som navnet Merkur hadde for de gamle romerne.

Figur 1. Planeten Merkur. Kilde: Pixabay.

Siden Merkur er synlig (med vanskeligheter) ved daggry eller skumring, var de gamle grekere treg med å innse at det var den samme himmelske gjenstanden, så de kalte Merkur ved daggry Apollo og den i skumringen Hermes, posten til gudene.

Den store matematikeren Pythagoras var sikker på at det var den samme stjernen og foreslo at Merkur kunne passere foran solskiven sett fra Jorden, som den gjør.

Dette fenomenet er kjent som transitt, og det forekommer i gjennomsnitt 13 ganger hvert århundre. Den siste transitten av Merkur fant sted i november 2019 og den neste vil være i november 2032.

Andre astronomer fra eldgamle kulturer som mayaene, kineserne og hinduer samlet også inntrykk av Merkur og de andre lysende punktene som beveget seg på himmelen raskere enn stjernene i bakgrunnen: planetene.

Oppfinnelsen av teleskopet ledet til undersøkelsen av det unnvikende objektet. Galileo var den første som så Merkur med optiske instrumenter, selv om den himmelske messenger holdt mange av sine hemmeligheter skjult til romalderens ankomst.

Generelle egenskaper

Indre planet

Kvikksølv er en av de 8 viktigste planetene i solsystemet og utgjør sammen med Jorden, Venus og Mars de 4 indre planetene, som er nærmest Solen og preget av å være steinete. Det er den minste blant alle og den med lavest masse, men på den annen side er den den mest tette etter Jorden.

Innhentede data

Mye av dataene om Merkur kommer fra Mariner 10-sonden, som ble lansert av NASA i 1973, hvis formål var å samle inn data fra nabolandet Venus og Mercury. Inntil da var mange kjennetegn på den lille planeten ukjente.

Det skal bemerkes at det ikke er mulig å peke teleskoper som Hubble mot Merkur, gitt utstyrets følsomhet for solstråling. Av denne grunn, i tillegg til sonder, kommer en god del av dataene på planeten fra observasjoner gjort ved hjelp av radar.

Stemning

Mercurian-atmosfæren er veldig tynn, og atmosfæretrykket der er en billion av jordens. Det tynne gasslaget består av hydrogen, helium, oksygen og natrium.

Kvikksølv har også sitt eget magnetfelt, nesten like gammelt som planeten selv, lignende i form som jordens magnetfelt, men mye mindre intenst: knapt 1%.

temperaturer

Når det gjelder temperaturene på kvikksølv, er de de mest ekstreme blant alle planetene: i løpet av dagen når de brennende 430 ºC noen steder, nok til å smelte bly. Men om natten synker temperaturene til -180 ºC.

Dagen og natten til Merkur skiller seg imidlertid veldig fra det vi opplever på Jorden, så senere forklares det hvordan en hypotetisk reisende som når overflaten, ville se dem.

Sammendrag av de viktigste fysiske egenskapene til planeten

-Masse: 3,3 × 10 ²³ kg

-Ekvatorial radius : 2440 km eller 0,38 ganger jordens radius.

-Form: planeten Merkur er en nesten perfekt sfære.

-Gjennomsnittlig avstand til solen: 58.000.000 km

-Temperatur: i gjennomsnitt 167 ºC

-Gravitet: 3,70 m / s ²

-Eget magnetfelt: Ja, omtrent 220 nT intensitet.

-Atmosfære: svak

-Tetthet: 5430 kg / m ³

-Satellitter: 0

-Ringer: har ikke.

Oversettelse bevegelse

Kvikksølv utfører en translasjonsbevegelse rundt sola i henhold til Keplers lover, som indikerer at planetenees baner er elliptiske. Kvikksølv følger den mest elliptiske - eller langstrakte - bane av alle planetene og har derfor den høyeste eksentrisiteten: 0,2056.

Den maksimale avstanden Mercury-Sun er 70 millioner kilometer og minimum 46 millioner. Planeten tar omtrent 88 dager å fullføre en revolusjon rundt sola, med en gjennomsnittshastighet på 48 km / s.

Dette gjør det til den raskeste av planetene å bane rundt Solen, og leve opp til det bevingede messengernavnet, men rotasjonshastigheten rundt aksen er betydelig langsommere.

Figur 2. Animasjon av Merkurius bane rundt solen (gul), ved siden av jordens (blå). Kilde: Wikimedia Commons.

Men det morsomme er at Merkur ikke følger samme bane som den forrige bane, med andre ord, den går ikke tilbake til samme utgangspunkt som forrige gang, men gjennomgår en liten forskyvning, kalt presisjon.

Derfor ble det antatt en tid at det var en asteroide sky eller kanskje en ukjent planet som forstyrret bane, som ble kalt Vulcan.

Teorien om generell relativitet kan imidlertid forklare de målte data på en tilfredsstillende måte, siden rom-tid-krumningen er i stand til å fortrenge banen.

Når det gjelder Merkur, gjennomgår bane en forskyvning på 43 bue sekunder per århundre, en verdi som kan beregnes nøyaktig ut fra Einsteins relativitet. De andre planetene har veldig små forskyvninger av seg selv, som til nå ikke har blitt målt.

Merkurs bevegelsesdata

Følgende er tallene som er kjent om bevegelsen til Merkur:

-Mean radius av banen: 58.000.000 km.

- Helling av bane : 7 º med hensyn til jordbanens plan.

-Eksentrisitet: 0,2056.

- Gjennomsnittlig banehastighet : 48 km / t

- Overføringsperiode: 88 dager

- Rotasjonsperiode: 58 dager

- Soldag : 176 Jorddager

Når og hvordan man observerer Merkur

Av de fem planetene som er synlige for det blotte øye, er Merkur den vanskeligste å oppdage, fordi den alltid vises veldig nær horisonten, tilslørt av solens blending, og forsvinner etter kort tid. I tillegg til at bane er den mest eksentriske (ovale) av alle.

Men det er mer passende tider av året å skanne himmelen i søket ditt:

- På den nordlige halvkule : fra mars til april i skumringen, og fra september til oktober før daggry.

-I tropene : hele året, under gunstige forhold: klar himmel og langt fra kunstig lys.

- På den sørlige halvkule : i løpet av september og oktober før soloppgang, og fra mars til april etter solnedgang. Det er generelt lettere å se fra disse breddegradene fordi planeten forblir over horisonten lenger.

Figur 3. Kvikksølv er synlig veldig lavt i horisonten. Kilde: Pixabay.

Kvikksølv ser ut som et litt gulaktig hvitt lyspunkt som ikke flimrer, i motsetning til stjerner. Det er best å ha kikkert eller et teleskop som du kan se fasene med.

Kvikksølv forblir noen ganger synlig i horisonten i lengre tid, avhengig av hvor den er i sin bane. Og selv om den er lysere i full fase, ser den paradoksalt nok bedre ut i voksing eller avtakning. For å kjenne til faser av Merkur, anbefales det å besøke nettsteder som er spesialiserte innen astronomi.

I alle fall er de beste mulighetene når den er på sin maksimale forlengelse: så langt som mulig fra Solen, slik at den mørkeste himmelen letter observasjonen.

Et annet godt tidspunkt å observere dette og de andre planetene er under en total solformørkelse, av samme grunn: himmelen er mørkere.

Rotasjonsbevegelse

I motsetning til den raske orbitalbevegelsen, roterer Merkur sakte: det tar nesten 59 jorddager å gjøre en revolusjon rundt aksen, som er kjent som en siderisk dag. Derfor varer en siderisk dag på Merkur nesten like lenge som året: faktisk for hvert 2 "år" 3 "dager" går.

Tidevannskreftene som oppstår mellom to legemer under gravitasjonsattraksjon, er ansvarlige for å bremse rotasjonshastigheten til en av dem eller begge. Når det skjer, sies tidevannskobling å eksistere.

Tidevannskobling er veldig hyppig mellom planetene og deres satellitter, selv om den kan oppstå mellom andre himmellegemer.

Figur 4. Tidevannskobling mellom Jorden og Månen. Tilfellet Mercury and the Sun er mer sammensatt. Kilde: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Et spesielt tilfelle av kobling oppstår når rotasjonsperioden til en av dem tilsvarer oversettelsesperioden, som månen. Det viser oss alltid det samme ansiktet, derfor er det i synkron rotasjon.

Med Merkur og sola skjer det imidlertid ikke akkurat på denne måten, siden periodene med rotasjon og oversetting av planeten ikke er like, men i et forhold på 3: 2. Dette fenomenet er kjent som spin-orbit resonans, og det er også vanlig i solsystemet.

Takket være dette kan særegne ting skje på Merkur, la oss se:

Dag og natt på Merkur

Hvis en soldag er tiden det tar for solen skal vises på et tidspunkt og deretter dukke opp igjen på samme sted, vil solen på Merkur reise seg to ganger på samme dag (solenergi), som tar 176 jorddager der (se figur 5)

Det viser seg at det er tider når banehastigheten og rotasjonshastigheten er like, så det ser ut til at solen går tilbake på himmelen og kommer tilbake til det samme punktet den forlot for deretter å gå videre.

Hvis den røde søylen i figuren var et fjell, ville start ved posisjon 1 være middag på toppen. På stillinger 2 og 3 lyser sola en del av fjellet til det setter seg i vest, på posisjon 4. Da har den reist halve bane og 44 jorddager har gått.

I stilling 5, 6, 7, 8 og 9 er det natt på fjellet. Ved å okkupere 5 har den allerede gjort en fullstendig revolusjon på sin akse, og dreiet ¾ av en sving i sin bane rundt sola. Klokka 7 er det midnatt og 88 jorddager har gått.

En annen bane er påkrevd for å gå tilbake til middag og måtte passere gjennom stillingene 8 til 12, som tar ytterligere 88 dager, totalt 176 jorddager.

Den italienske astronomen Giuseppe Colombo (1920-1984) var den første som studerte og forklarte 3: 2-resonansen til bevegelsen til Merkur.

Figur 5. Dag og natt på Merkur: orbital resonans, etter ½ bane, har planeten snudd ¾ sving på sin akse. Kilde: Wikimedia Commons.

sammensetning

Gjennomsnittlig tetthet av kvikksølv er 5.430 kg / m ³ , noe mindre enn jordens. Denne verdien, kjent takket være Mariner 10-sonden, er fortsatt overraskende og tar i betraktning at Merkur er mindre enn jorden.

Figur 6. Merkur-jord-sammenligning. Kilde: Wikimedia Commons. NASA Mercury image: NASA / APL (fra MESSENGER)

Inne i jorden er trykket høyere, så det er en ekstra kompresjon på saken, som reduserer volumet og øker tettheten. Hvis det ikke tas hensyn til denne effekten, viser det seg at Merkur er planeten med den høyeste tettheten som er kjent.

Forskere mener det skyldes et høyt innhold av tunge elementer. Og jern er det vanligste tunge elementet i solsystemet.

Generelt er sammensetningen av kvikksølv estimert til å være 70% metallisk innhold og 30% silikater. I volumet er:

-Natrium

-Magnesium

-Potassium

-Kalsium

-Jern

Og blant gassene er:

-Oksygen

-hydrogenklorid

-Helium

-Spor av andre gasser.

Jernet som er til stede i Merkur er i kjernen, i en mengde som langt overstiger det som er estimert på andre planeter. Kvikksølvkjernen er også den største av alle i solsystemet.

Nok en overraskelse er eksistensen av is ved polene, som også er dekket av mørkt organisk materiale. Det er overraskende fordi gjennomsnittstemperaturen på planeten er veldig høy.

En forklaring er at polikene til Merkur alltid er i evig mørke, beskyttet av høye klipper som forhindrer ankomst av sollys, og også fordi helningen på rotasjonsaksen er null.

Når det gjelder opprinnelsen, spekuleres det i at vannet kan ha nådd kvikksølv brakt av kometer.

Intern struktur

Som alle terrestriske planeter, er det tre karakteristiske strukturer på Merkur:

-Metallkjernen i midten, solid inni, smeltet utenfor

-Et mellomlag kalt mantel

-Det ytre laget eller skorpen.

Det er den samme strukturen som jorden har, med forskjellen at kjernen i kvikksølv er mye større, proporsjonalt sett: omtrent 42% av planetens volum er okkupert av denne strukturen. På den annen side, på jorden, okkuperer kjernen bare 16%.

Figur 7. Den indre strukturen til kvikksølv er lik den for jorden. Kilde: NASA.

Hvordan er det mulig å nå denne konklusjonen fra Jorden?

Det var gjennom radioobservasjoner gjort gjennom MESSENGER-sonden, som oppdaget gravitasjonsavvik på Merkur. Siden tyngdekraften avhenger av masse, gir anomaliene ledetråder om tetthet.

Merkurius tyngdekraft forandret også sondens bane markert. I tillegg til dette avslørte radardata planetens forhåndsbevegelser: planetens rotasjonsakse har sin egen spinn, en annen indikasjon på tilstedeværelsen av en støpejernskjerne.

Oppsummering:

-Gravitasjonsanomali

-Utgangsbevegelse

-Alterasjoner i bane til MESSENGER.

Dette datasettet, pluss alt som sonden klarte å samle inn, stemmer overens med tilstedeværelsen av en metallkjerne, stor og solid inni, og støpejern utenfor.

Kjernen i Merkur

Det er flere teorier for å forklare dette nysgjerrige fenomenet. En av dem hevder at Merkur fikk en kolossal innvirkning i løpet av ungdommen, noe som ødela jordskorpen og en del av mantelen på den nydannede planeten.

Figur 8. Sammenlignende seksjon av jorden og kvikksølv, som viser den relative størrelsen på lagene. Kilde: NASA.

Materialet, lettere enn kjernen, ble kastet ut i verdensrommet. Senere trakk planetens gravitasjonstrekk tilbake noe av ruskene og skapte en ny mantel og en tynn skorpe.

Hvis en stor asteroide var årsaken til anslaget, kunne materialet kombinere den med den opprinnelige kjernen av Merkur, og gi den det høye jerninnholdet som den har i dag.

En annen mulighet er at oksygen har vært knapp på planeten siden oppstarten, på denne måten konserveres jern som metallisk jern i stedet for å danne oksider. I dette tilfellet har fortykningen av kjernen vært en gradvis prosess.

geologi

Kvikksølv er steinete og ørken, med brede sletter dekket av slagkratere. Generelt sett er overflaten ganske lik månens overflate.

Antall påvirkninger indikerer alder, siden jo flere kratere det er, jo eldre er overflaten.

Figur 9. Dominici Crater (lysest over) og Homer Crater til venstre. Kilde: NASA.

De fleste av disse kratrene stammer fra tidspunktet for det sene tunge bombardementet, en periode da asteroider og kometer ofte slo planeter og måner i solsystemet. Derfor har planeten vært geologisk inaktiv i lang tid.

Den største av kratrene er Caloris-bassenget, 1.550 km i diameter. Denne depresjonen er omgitt av en vegg 2 til 3 km høy skapt av den kolossale påvirkningen som dannet bassenget.

Ved antipodene til Caloris-bassenget, det vil si på den motsatte siden av planeten, er overflaten sprukket på grunn av sjokkbølgene som ble produsert under påvirkningen som ferdes inne i planeten.

Bildene avslører at områdene mellom kratrene er flate eller bølgende. På et tidspunkt under eksistensen hadde Merkur vulkansk aktivitet, fordi disse slettene sannsynligvis ble skapt av lavastrømmer.

Et annet særpreg ved Merkurius overflate er mange lange, bratte klipper, kalt pletter. Disse klippene må ha blitt dannet under avkjøling av mantelen, som ved krymping fikk mange sprekker til å vises i jordskorpen.

Kvikksølv krymper

Den minste av planetene i solsystemet mister størrelse, og forskere mener at dette skyldes at det ikke har platetektonikk, i motsetning til jorden.

Tektoniske plater er store deler av skorpe og mantel som flyter over asthenosfæren, et mer flytende lag som tilhører mantelen. Slik mobilitet gir jorden en fleksibilitet som planeter som mangler tektonisme ikke har.

I begynnelsen var Mercury mye varmere enn nå, men når den kjøler seg, trekker den seg gradvis sammen. Når kjøling stopper, spesielt kjernen, vil planeten slutte å krympe.

Men det som slår an på denne planeten, er hvor fort den skjer, som det fremdeles ikke er noen konsekvent forklaring på.

Oppdrag til Merkur

Det var det minste utforsket av de indre planetene fram til 70-tallet, men siden har flere ubemannede oppdrag fulgt, takket være det mye mer er kjent om denne overraskende lille planeten:

Mariner 10

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

Den siste av NASAs Mariner-sonder fløy over Merkur tre ganger, fra 1973 til 1975. Den klarte å kartlegge i underkant av halvparten av overflaten, bare på siden opplyst av Solen.

Med sitt brensel oppbrukt er Mariner 10 sparsommelig, men det har gitt uvurderlig informasjon om Venus og Merkur: bilder, data om magnetfeltet, spektroskopi og mer.

MESSENGER (MErcury, Surface, Space EN Environment, GEochemistry

Denne sonden ble lansert i 2004 og klarte å komme inn i bane til Merkur i 2011, den første som gjorde det, da Mariner 10 bare kunne fly over planeten.

Blant bidragene hans er:

-Høykvalitetsbilder av overflaten, inkludert den ikke-belyste siden, som liknet på den siden som allerede var kjent takket være Mariner 10.

-Geokjemiske målinger med forskjellige spektrometriteknikker: nøytron, gammastråle og røntgen.

-Magnetometry.

-Spektrometri med ultrafiolett, synlig og infrarødt lys, for å karakterisere atmosfæren og utføre en mineralogisk kartlegging av overflaten.

Dataene som samles inn av MESSENGER viser at Merkurys aktive magnetfelt, i likhet med jordas, er produsert av en dynamoeffekt skapt av væskeområdet i kjernen.

Det bestemte også sammensetningen av eksosfæren, et veldig tynt ytre lag av den Mercuriske atmosfæren, som har en særegen haleform som er 2 millioner kilometer lang, på grunn av solvinden.

MESSENGER-sonden avsluttet oppdraget i 2015 ved å krasje i planetens overflate.

BepiColombo

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

Denne sonden ble lansert i 2018 av European Space Agency og Japan Aerospace Exploration Agency. Den ble navngitt til ære for Giuseppe Colombo, den italienske astronomen som studerte bane til Merkur.

Den består av to satellitter: MPO: Mercury Planetary Orbiter og MIO: Mercury Magnetospheric Orbiter. Det forventes å nå nærområdet til Merkur i 2025, og målet er å studere de viktigste egenskapene til planeten.

Noen mål er at BepiColombo skal bringe ny informasjon om Merkurks bemerkelsesverdige magnetfelt, planetens massesenter, den relativistiske påvirkningen av soltyngdekraften på planeten og den særegne strukturen i dets indre.

referanser

1. Colligan, L. 2010. Plass! Mercury. Marshall Cavendish Benchmark.
2. Elkins-Tanton, L. 2006. Solsystemet: Solen, Merkur og Venus. Chelsea House.
3. Esteban, E. Merkur den unnvikende. Gjenopprettet fra: aavbae.net.
4. Hollar, S. Solsystemet. De indre planetene. Britannica pedagogisk publisering.
5. John Hopkins anvendt fysikklaboratorium. Budbringer. Gjenopprettet fra: messenger.jhuapl.edu.
6. Mercury. Gjenopprettet fra: astrofisicayfisica.com.
7. GRYTE. Fire and Ice: En oppsummering av hva Messenger-romskipet oppdaget. Gjenopprettet fra: science.nasa.gov.
8. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende utgave. Cengage Learning.
9. Thaller, M. NASA Discovery Alert: En nærmere titt på Mercury's Spin and Gravity avslører planetens indre solide kjerne. Gjenopprettet fra: solarsystem.nasa.gov.
10. Wikipedia. Kvikksølv (planet). Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Kvikksølv (planet). Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org.
12. Williams, M. Orbit of Mercury. Hvor lenge er et år på kvikksølv ?. Gjenopprettet fra: universetoday.com.