Исследование Меркурия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Маринер-10 — первый космический аппарат, достигший Меркурия.
Вид Меркурия с аппарат Mariner 10
Модель движения Меркурия, предложенная Ибн аш-Шатиром.

Исследование и изучение Меркурия — это научный процесс сбора, систематизации и сопоставления данных о планете Меркурий.

История[править | править код]

Древние и средневековые наблюдения[править | править код]

Наиболее раннее известное наблюдение Меркурия было зафиксировано в таблицах «Муль апин» (сборник вавилонских астрологических таблиц). Это наблюдение, скорее всего, было выполнено ассирийскими астрономами примерно в XIV веке до н. э.[1] Шумерское название, используемое для обозначения Меркурия в таблицах «Муль апин», может быть транскрибировано в виде UDU.IDIM.GU\U4.UD («прыгающая планета»)[2]. Первоначально планету ассоциировали с богом Нинуртой[3], а в более поздних записях её называют «Набу» в честь бога мудрости и писцового искусства[4].

В Древней Греции во времена Гесиода планету знали под именами Στίλβων («Стилбон») и Ἑρμάων («Гермаон»)[5]. Название «Гермаон» является формой имени бога Гермеса[6]. Позже греки стали называть планету «Аполлон».

Существует гипотеза, что название «Аполлон» соответствовало видимости на утреннем небе, а «Гермес» («Гермаон») на вечернем[7][8]. Римляне назвали планету в честь быстроногого бога торговли Меркурия, который эквивалентен греческому богу Гермесу, за то, что он перемещается по небу быстрее остальных планет[9][10]. Римский астроном Клавдий Птолемей, живший в Египте, написал о возможности прохождения планеты по диску Солнца в своей работе «Гипотезы о планетах». Он предположил, что такое прохождение никогда не наблюдалось потому, что Меркурий слишком мал для наблюдения или потому, что это явление случается нечасто[11].

В Древнем Китае Меркурий назывался Чэнь-син (辰星), «Утренняя звезда». Он ассоциировался с направлением на север, чёрным цветом и элементом воды в У-син[12]. По данным «Ханьшу», синодический период Меркурия китайскими учёными признавался равным 115,91 дней, а по данным «Хоу Ханьшу» — 115,88 дней[13]. В современной китайской, корейской, японской и вьетнамской культурах планета стала называться «Водяная звезда» (水星).

Индийская мифология использовала для Меркурия имя Будха (санскр. बुधः). Этот бог, сын Сомы, был главенствующим по средам. В германском язычестве бог Один также ассоциировался с планетой Меркурий и со средой[14]. Индейцы майя представляли Меркурий как сову (или, возможно, как четыре совы, причём две соответствовали утреннему появлению Меркурия, а две — вечернему), которая была посланником загробного мира[15]. На иврите Меркурий был назван «Коха́в Хама́» (ивр.כוכב חמה‏‎, «Солнечная планета»)[16].

В индийском астрономическом трактате «Сурья-сиддханта», датированном V веком, радиус Меркурия был оценён в 2420 км. Ошибка по сравнению с истинным радиусом (2439,7 км) составляет менее 1 %. Однако эта оценка базировалась на неточном предположении об угловом диаметре планеты, который был принят за 3 угловые минуты.

В средневековой арабской астрономии астроном из Андалусии Аз-Заркали описал деферент геоцентрической орбиты Меркурия как овал наподобие яйца или кедрового ореха. Тем не менее, эта догадка не оказала влияния на его астрономическую теорию и его астрономические вычисления[17][18]. В XII веке Ибн Баджа наблюдал две планеты в виде пятен на поверхности Солнца. Позднее астрономом марагинской обсерватории Аш-Ширази было высказано предположение, что его предшественником наблюдалось прохождение Меркурия и (или) Венеры[19]. В Индии астроном кералийской школы Нилаканса Сомаяджи (англ.) в XV веке разработал частично гелиоцентрическую планетарную модель, в которой Меркурий вращался вокруг Солнца, которое, в свою очередь, вращалось вокруг Земли. Эта система была похожа на систему Тихо Браге, разработанную в XVI веке[20].

Средневековые наблюдения Меркурия в северных частях Европы затруднялись тем, что планета всегда наблюдается в заре — утренней или вечерней — на фоне сумеречного неба и довольно низко над горизонтом (особенно в северных широтах). Период его наилучшей видимости (элонгация) наступает несколько раз в году (продолжаясь около 10 дней). Даже в эти периоды увидеть Меркурий невооружённым глазом непросто (относительно неяркая звёздочка на довольно светлом фоне неба). Существует история о том, что Николай Коперник, наблюдавший астрономические объекты в условиях северных широт и туманного климата Прибалтики, сожалел, что за всю жизнь так и не увидел Меркурий. Эта легенда сложилась исходя из того, что в работе Коперника «О вращениях небесных сфер» не приводится ни одного примера наблюдений Меркурия, однако он описал планету, используя результаты наблюдений других астрономов. Как он сам сказал, Меркурий всё-таки можно «изловить» с северных широт, проявив терпение и хитрость. Следовательно, Коперник вполне мог наблюдать Меркурий и наблюдал его, но описание планеты делал по чужим результатам исследований[21].

Наблюдения с помощью телескопов[править | править код]

Первое телескопическое наблюдение Меркурия было сделано Галилео Галилеем в начале XVII века. Хотя он наблюдал фазы Венеры, его телескоп не был достаточно мощным, чтобы наблюдать фазы Меркурия. 7 ноября 1631 года Пьер Гассенди сделал первое телескопическое наблюдение прохождения планеты по диску Солнца[22]. Момент прохождения был вычислен до этого Иоганном Кеплером. В 1639 году Джованни Зупи с помощью телескопа открыл, что орбитальные фазы Меркурия подобны фазам Луны и Венеры. Наблюдения окончательно продемонстрировали, что Меркурий обращается вокруг Солнца.

Очень редко случается покрытие одной планетой диска другой, наблюдаемое с Земли. Венера покрывает Меркурий раз в несколько столетий, и это событие наблюдалось только один раз в истории — 28 мая 1737 года Джоном Бевисом в Королевской Гринвичской обсерватории[23]. Следующее покрытие Венерой Меркурия будет 3 декабря 2133 года[24].

Трудности, сопровождающие наблюдение Меркурия, привели к тому, что он долгое время был изучен хуже остальных планет. В 1800 году Иоганн Шрётер, наблюдавший детали поверхности Меркурия, объявил о том, что наблюдал на ней горы высотой 20 км. Фридрих Бессель, используя зарисовки Шрётера, ошибочно определил период вращения вокруг своей оси в 24 часа и наклон оси в 70°[25]. В 1880-х годах Джованни Скиапарелли картографировал планету более точно и предположил, что период вращения составляет 88 дней и совпадает с сидерическим периодом обращения вокруг Солнца из-за приливных сил[26]. Работа по картографированию Меркурия была продолжена Эженом Антониади, который в 1934 году выпустил книгу, где были представлены старые карты и его собственные наблюдения[27]. Многие детали поверхности Меркурия получили своё название согласно картам Антониади[28].

Итальянский астроном Джузеппе Коломбо (англ.) заметил, что период вращения составляет 2/3 от сидерического периода обращения Меркурия, и предположил, что эти периоды попадают в резонанс 3:2[29]. Данные с «Маринера-10» впоследствии подтвердили эту точку зрения[30]. Это не означает, что карты Скиапарелли и Антониади неверны. Просто астрономы видели одни и те же детали планеты каждый второй оборот её вокруг Солнца, заносили их в карты и игнорировали наблюдения в то время, когда Меркурий был обращён к Солнцу другой стороной, так как из-за геометрии орбиты в это время условия для наблюдения были плохими[25].

Близость Солнца создаёт некоторые проблемы и для телескопического изучения Меркурия. Так, например, телескоп «Хаббл» никогда не использовался и не будет использоваться для наблюдения этой планеты. Его устройство не позволяет проводить наблюдения близких к Солнцу объектов — при попытке сделать это аппаратура получит необратимые повреждения[31].

Исследования Меркурия современными методами[править | править код]

Снимок участка поверхности Меркурия, полученный АМС «Мессенджер». В правом нижнем углу — часть кратера Sveinsdóttir с темнеющим в нём уступом Бигль
Первые изображения Меркурия с высоким разрешением, полученные АМС «Мессенджер», 22 января 2008

Меркурий — наименее изученная планета земной группы. К телескопическим методам его изучения в XX веке добавились радиоастрономические, радиолокационные и исследования с помощью космических аппаратов. Радиоастрономические измерения Меркурия были впервые проведены в 1961 году Ховардом, Барреттом и Хэддоком с помощью рефлектора с двумя установленными на нём радиометрами[32]. К 1966 году на основе накопленных данных получены неплохие оценки температуры поверхности Меркурия: 600 К в подсолнечной точке и 150 К на неосвещённой стороне. Первые радиолокационные наблюдения были проведены в июне 1962 года группой В. А. Котельникова в ИРЭ, они выявили сходство отражательных свойств Меркурия и Луны. В 1965 году подобные наблюдения на радиотелескопе в Аресибо позволили получить оценку периода вращения Меркурия: 59 дней[33].

Развитие электроники и информатики сделало возможным наземные наблюдения Меркурия с помощью приёмников излучения ПЗС и последующую компьютерную обработку снимков. Одним из первых серии наблюдений Меркурия с ПЗС-приёмниками осуществил в 19952002 годах Йохан Варелл в обсерватории на острове Ла Пальма на полуметровом солнечном телескопе[уточнить]. Варелл выбирал лучшие из снимков, не используя компьютерное сведе́ние. Сведение начали применять в Абастуманской астрофизической обсерватории к сериям фотографий Меркурия, полученным 3 ноября 2001 года, а также в обсерватории Скинакас Ираклионского университета к сериям от 1—2 мая 2002 года; для обработки результатов наблюдений применили метод корреляционного совмещения. Полученное разрешённое изображение планеты обладало сходством с фотомозаикой «Маринера-10», очертания небольших образований размерами 150—200 км повторялись. Так была составлена карта Меркурия для долгот 210—350°[34].

Отправить космический аппарат на Меркурий крайне сложно[35]. Сначала нужно затормозить аппарат, чтобы он вышел на высокоэллиптическую орбиту, а как только он приблизится к Меркурию — дать импульс, чтобы выйти на орбиту планеты. За время полёта накопится немалая скорость, и, с учётом слабого притяжения Меркурия, на второй манёвр нужно много топлива. Поэтому Меркурий исследовали только два космических аппарата. Первым был «Маринер-10», который в 19741975 годах трижды пролетел мимо планеты; максимальное сближение составляло 320 км. В результате было получено несколько тысяч снимков, покрывающих примерно 45 % поверхности. Дальнейшие исследования с Земли показали возможность существования водяного льда в полярных кратерах.

Второй стала миссия НАСА под названием «Мессенджер». Аппарат был запущен 3 августа 2004 года, а в январе 2008 года впервые совершил облёт Меркурия. 17 марта 2011 года, совершив ряд гравитационных манёвров вблизи Меркурия, Земли и Венеры, зонд «Мессенджер» вышел на орбиту Меркурия. Предполагалось, что с помощью аппаратуры, установленной на нём, зонд сможет исследовать ландшафт планеты, состав её атмосферы и поверхности; также оборудование «Мессенджера» позволит вести исследования энергичных частиц и плазмы.[36].

17 июня 2011 года стало известно, что, по данным первых исследований, проведённых КА «Мессенджер», магнитное поле планеты не симметрично относительно полюсов; таким образом, северного и южного полюса Меркурия достигает различное количество частиц солнечного ветра. Также был проведён анализ распространённости химических элементов на планете.[37] В 2015 году зонд «Мессенджер» упал на Меркурий, образовав пятнадцатиметровый кратер.

Перспективы

Европейским космическим агентством (ESA) совместно с японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) разрабатывается миссия «Бепи Коломбо», состоящая из двух космических аппаратов: Mercury Planetary Orbiter (MPO) и Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Европейский аппарат MPO будет исследовать поверхность Меркурия и его глубины, в то время как японский MMO будет наблюдать за магнитным полем и магнитосферой планеты. Запуск BepiColombo планируется на 2017 год, а в 2024 году он выйдет на орбиту вокруг Меркурия[38], где и разделится на две составляющие.

Примечания[править | править код]

  1. Schaefer B. E. The Latitude and Epoch for the Origin of the Astronomical Lore in Mul.Apin (англ.) // American Astronomical Society Meeting 210, #42.05. — American Astronomical Society, 2007. — Vol. 38. — P. 157.  (Проверено 12 июня 2011)
  2. Hunger H., Pingree D. MUL.APIN: An Astronomical Compendium in Cuneiform (нем.) // Archiv für Orientforschung. — Austria: Verlag Ferdinand Berger & Sohne Gesellschaft MBH, 1989. — Vol. 24. — P. 146.
  3. Куртик Г. Е. Звездное небо древней Месопотамии. — СПб.: Алетейя, 2007. — С. 543—545. — ISBN 978-5-903354-36-8.
  4. Staff. MESSENGER: Mercury and Ancient Cultures. NASA JPL (2008). Проверено 7 апреля 2008. Архивировано 22 мая 2012 года.
  5. H. G. Liddell and R. Scott. Greek-English Lexicon, with a Revised Supplement. — 9th. — Oxford: Clarendon Press, 1996. — P. 690 and 1646. — ISBN 0-19-864226-1.
  6. В.Н. Ярхо Ватиканский аноним. О невероятном. (англ.) // Вестник древней истории. — 1992.  (Проверено 7 июля 2011)
  7. Меркурий. Проверено 11 июля 2007. Архивировано 22 мая 2012 года.
  8. Меркурий - Сосед солнца. Проверено 11 июля 2007. Архивировано 22 мая 2012 года.
  9. Dunne, J. A. and Burgess, E. Chapter One // The Voyage of Mariner 10 — Mission to Venus and Mercury. — NASA History Office, 1978.
  10. Antoniadi Eugène Michel. The Planet Mercury. — Shaldon, Devon: Keith Reid Ltd, 1974. — P. 9—11. — ISBN 0-90-409402-2.
  11. Goldstein B. R. The Pre-telescopic Treatment of the Phases and Apparent Size of Venus (англ.) // Journal for the History of Astronomy. — 1996. — P. 1.  (Проверено 12 июня 2011)
  12. Kelley David H. Exploring Ancient Skies: An Encyclopedic Survey of Archaeoastronomy. — Birkhäuser, 2004. — ISBN 0-38-795310-8.
  13. Духовная культура Китая: энциклопедия. Т. 5. — М.: Вост. лит., 2009. — С. 104.
  14. Bakich Michael E. The Cambridge Planetary Handbook. — Cambridge University Press, 2000. — ISBN 0-52-163280-3.
  15. Milbrath Susan. Star Gods of the Maya: Astronomy in Art, Folklore and Calendars. — University of Texas Press, 1999. — ISBN 0-29-275226-1.
  16. Морское чудовище в небе. Центральный совет евреев в Германии (29 января 2010). Проверено 2 марта 2011.
  17. Samsó J., Mielgo H. Ibn al-Zarqālluh on Mercury (англ.) // Journal for the History of Astronomy. — 1994. — Vol. 25. — P. 289—96 [292].  (Проверено 12 июня 2011)
  18. Hartner W. The Mercury Horoscope of Marcantonio Michiel of Venice (англ.) // Vistas in Astronomy. — 1955. — Vol. 1. — P. 84—138 [118—122].
  19. Ansari, S. M. Razaullah (2002). "History of oriental astronomy: proceedings of the joint discussion-17 at the 23rd General Assembly of the International Astronomical Union, organised by the Commission 41 (History of Astronomy), held in Kyoto, August 25—26, 1997"., Springer. 
  20. Ramasubramanian K., Srinivas M. S., Sriram M. S. Modification of the Earlier Indian Planetary Theory by the Kerala Astronomers (c. 1500 AD) and the Implied Heliocentric Picture of Planetary Motion (англ.) // Current Science. — 1994. — Vol. 66. — P. 784—790.  (Проверено 12 июня 2011)
  21. Николай Коперник и Меркурий. Проверено 10 июня 2011. Архивировано 22 мая 2012 года.
  22. Прохождения планет через диск Солнца // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  23. Sinnott R. W., Meeus J. John Bevis and a Rare Occultation (англ.) // Sky and Telescope. — 1986. — Vol. 72. — P. 220.
  24. Ferris Timothy. Seeing in the Dark: How Amateur Astronomers. — Simon and Schuster, 2003. — ISBN 0-68-486580-7.
  25. 1 2 Colombo G., Shapiro I. I. The Rotation of the Planet Mercury (англ.) // SAO Special Report #188R. — 1965. — Vol. 188.
  26. Holden E. S. Announcement of the Discovery of the Rotation Period of Mercury, by Professor Schiaparelli (англ.) // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 1890. — Vol. 2. — P. 79. — DOI:10.1086/120099.  (Проверено 12 июня 2011)
  27. Beatty J. Kelly. The New Solar System. — Cambridge University Press, 1999. — ISBN 0-52-164587-5.
  28. Merton E. Davies, et al. Surface Mapping // Atlas of Mercury. — NASA Office of Space Sciences, 1978.
  29. Colombo G. Rotational Period of the Planet Mercury (англ.) // Nature. — 1965. — Vol. 208. — P. 575. — DOI:10.1038/208575a0.  (Проверено 12 июня 2011)
  30. Davies, Merton E. et al. Mariner 10 Mission and Spacecraft. SP-423 Atlas of Mercury. NASA JPL (октябрь 1976). Проверено 7 апреля 2008. Архивировано 22 мая 2012 года.
  31. Interesting Facts About Mercury. Universe Today (англ.). Архивировано 22 мая 2012 года.
  32. Howard III W. E., Barrett A. H., Haddock F. T. Measurement of Microwave Radiation from the Planet Mercury (англ.) // Astrophysical Journal. — 1962. — Vol. 136. — P. 995—1004.
  33. Кузьмин А. Д. Результаты радионаблюдений Меркурия, Венеры и Марса (рус.) // УФН. — 1966. — Т. 90, вып. 10. — С. 303—314.
  34. Ксанфомалити Л. В. Неизвестный Меркурий // В мире науки. — 2008. — № 2.  (Проверено 12 июня 2011)
  35. Знакомство и прощание с Меркурием / Geektimes
  36. «Мессенджер» вышел на орбиту Меркурия. Лента.ру (18 марта 2011). Проверено 18 марта 2011. Архивировано 22 мая 2012 года.
  37. «Мессенджер» собрал информацию о ямах на Меркурии. Лента.ру (17 июня 2011). Проверено 17 июня 2011. Архивировано 22 мая 2012 года.
  38. BEPICOLOMBO LAUNCH MOVED TO 2017 // ESA, 30 March 2015