Википедия

Исследование Меркурия

Исследование Меркурия — сбор, систематизация и сопоставление научных данных о планете Меркурий.

Маринер-10 — первый космический аппарат, достигший Меркурия.
Вид Меркурия с аппарат Mariner 10
Модель движения Меркурия, предложенная Ибн аш-Шатиром.

История

править

Древние и средневековые наблюдения

править

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 она перемещается по небу быстрее остальных планет[9][10]. Римский астроном Клавдий Птолемей (примерно 100 — примерно 170), 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]. Второе значение соответствует истине. 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

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 Дзупи 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.] в 1965 году 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
 
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 (АМС). 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 1995—2002 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].

Исследования космическими аппаратами

править

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» от НАСА, который в 1974—1975 годах трижды пролетел мимо планеты; максимальное сближение составляло 327 км[36]; 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, 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[37]. 17 июня 2011 года стало известно, что, по данным первых исследований, проведённых АМС «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[38]. В 2015 году зонд «Мессенджер» упал на Меркурий, образовав пятнадцатиметровый кратер.

20 октября 2018 года состоялся запуск АМС «Бепи Коломбо» (BepiColombo), созданного ЕКА совместно с японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA). Миссия состоит 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. На орбиту вокруг Меркурия он выйдет в декабре 2025 года[39][40], где и разделится на две составляющие.

Примечания

править
  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. Архивировано 14 мая 2011 года.  (Дата обращения: 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. — Bd. 24. — S. 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). Дата обращения: 7 апреля 2008. Архивировано 22 мая 2012 года.
  5. ↑ H. G. Liddell and R. Scott; rev. H. S. Jones and R. McKenzie. Greek-English Lexicon, with a Revised Supplement (англ.). — 9th. — Oxford: Oxford University Press, 1996. — P. 690 and 1646. — ISBN 0-19-864226-1.
  6. ↑ В.Н. Ярхо. Ватиканский аноним. О невероятном (англ.) // Вестник древней истории. — 1992.  (Дата обращения: 7 июля 2011)
  7. ↑ Меркурий. Астронет. Дата обращения: 7 июля 2011. Архивировано 26 сентября 2011 года.
  8. ↑ Меркурий — Сосед солнца. Дата обращения: 7 июля 2011. Архивировано 22 мая 2012 года.
  9. ↑ Dunne, J. A. and Burgess, E. Chapter One // The Voyage of Mariner 10 — Mission to Venus and Mercury (англ.). — NASA History Office, 1978. Архивировано 17 ноября 2017 года.
  10. ↑ Antoniadi, Eugène Michel; Translated from French by Moore, Patrick. The Planet Mercury (англ.). — 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—12. — doi:10.1177/002182869602700101. — Bibcode: 1996JHA....27....1G. Архивировано 21 декабря 2021 года.
  12. ↑ Kelley, David H.; Milone, E. F.; Aveni, Anthony F. Exploring Ancient Skies: An Encyclopedic Survey of Archaeoastronomy (англ.). — Birkhäuser[англ.], 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 (англ.). — Cambridge University Press, 2000. — ISBN 0-52-163280-3.
  15. ↑ Milbrath, Susan. Star Gods of the Maya: Astronomy in Art, Folklore and Calendars (англ.). — University of Texas Press, 1999. — ISBN 0-29-275226-1.
  16. ↑ Морское чудовище в небе. Центральный совет евреев в Германии (29 января 2010). Дата обращения: 2 марта 2011. Архивировано 12 июня 2012 года.
  17. ↑ Samsó J., Mielgo H. Ibn al-Zarqālluh on Mercury (англ.) // Journal for the History of Astronomy. — 1994. — Vol. 25. — P. 289—296. Архивировано 3 сентября 2017 года.  (Дата обращения: 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. 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, 2002. — P. 137. — ISBN 978-94-015-9862-0. — doi:10.1007/978-94-015-9862-0.
  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. Архивировано 23 декабря 2010 года.  (Дата обращения: 12 июня 2011)
  21. ↑ Николай Коперник и Меркурий. Дата обращения: 10 июня 2011. Архивировано 25 июня 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. Архивировано 3 сентября 2017 года.
  24. ↑ Ferris, Timothy. Seeing in the Dark: How Amateur Astronomers Are Discovering the Wonder (англ.). — Simon and Schuster, 2002. — ISBN 9781476711751. Архивировано 21 декабря 2021 года.
  25. ↑ 1 2 Colombo G., Shapiro I. I. The Rotation of the Planet Mercury (англ.) // SAO Special Report #188R. — 1965. — Vol. 188. Архивировано 19 марта 2015 года.
  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. Архивировано 19 марта 2015 года.  (Дата обращения: 12 июня 2011)
  27. ↑ Beatty, J. Kelly; Petersen, Carolyn Collins; Chaikin, Andrew. The New Solar System (англ.). — Cambridge University Press, 1999. — ISBN 0-52-164587-5.
  28. ↑ Merton E. Davies, et al. Surface Mapping // Atlas of Mercury. — National Aeronautics and Space Administration Office of Space Sciences, 1978. Архивировано 9 октября 2019 года.
  29. ↑ Colombo G. Rotational Period of the Planet Mercury (англ.) // Nature. — 1965. — Vol. 208. — P. 575. — doi:10.1038/208575a0. Архивировано 3 июня 2016 года.  (Дата обращения: 12 июня 2011)
  30. ↑ Davies, Merton E. et al. Mariner 10 Mission and Spacecraft. SP-423 Atlas of Mercury. NASA JPL (октябрь 1976). Дата обращения: 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.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1962. — Vol. 136. — P. 995—1004. Архивировано 4 марта 2016 года.
  33. ↑ Кузьмин А. Д. Результаты радионаблюдений Меркурия, Венеры и Марса // Успехи физических наук. — Российская академия наук, 1966. — Т. 90, вып. 10. — С. 303—314. Архивировано 4 марта 2016 года.
  34. ↑ Ксанфомалити Л. В. Неизвестный Меркурий // В мире науки. — 2008. — № 2. Архивировано 4 марта 2016 года.  (Дата обращения: 12 июня 2011)
  35. ↑ Знакомство и прощание с Меркурием Архивная копия от 14 сентября 2015 на Wayback Machine // Geektimes
  36. ↑ Mariner 10
  37. ↑ «Мессенджер» вышел на орбиту Меркурия. Лента.ру (18 марта 2011). Дата обращения: 18 марта 2011. Архивировано 26 июля 2012 года.
  38. ↑ «Мессенджер» собрал информацию о ямах на Меркурии. Лента.ру (17 июня 2011). Дата обращения: 17 июня 2011. Архивировано 19 июня 2011 года.
  39. ↑ BepiColombo Factsheet. European Space Agency (6 июля 2017). Дата обращения: 6 июля 2017. Архивировано 10 сентября 2017 года.
  40. ↑ BepiColombo Launch Rescheduled for October 2018. European Space Agency (25 ноября 2016). Дата обращения: 14 декабря 2016. Архивировано из оригинала 19 марта 2017 года.
Источник — https://ru.wiki.x.io/w/index.php?title=Исследование_Меркурия&oldid=139533553