Elavhõbeda planeet

Astronoomilised põhiandmed

Elavhõbe on mitmes mõttes äärmuslik planeet. Kuna see on lähedal Päikesele - selle keskmine orbitaalkaugus on 58 miljonit km (36 miljonit miili), on sellel lühim aasta (88-päevane pöördeperiood) ja see võtab kõigi planeetide kõige intensiivsemat päikesekiirgust. Umbes 2440 km (1516 miili) raadiusega on Merkuur väikseim suur planeet, isegi väiksem kui Jupiteri suurim kuu Ganymede või Saturni suurim kuu Titan. Lisaks on elavhõbe ebaharilikult tihe. Ehkki selle keskmine tihedus on umbes Maa tihedus, on sellel vähem massi ja seetõttu on tema enda gravitatsioon vähem kokkusurutud; Kui enesekompressioon on parandatud, on Merkuuri tihedus kõigi planeetide suurim. Ligi kaks kolmandikku elavhõbeda massist sisaldub selle suuresti rauasüdamikus, mis ulatub planeedi keskpunktist umbes 2100 km raadiuni ehk umbes 85 protsendini teepinnast selle pinnale. Planeedi kivine välimine kest - selle pinnakoor ja selle all olev vahevöö - on vaid umbes 300 km (200 miili) paks.

Vaatluslikud väljakutsed

Maa pinnalt vaadatuna peitub elavhõbe hämaruses ja hämaruses, saavutades kunagi Päikesest nurga kaugusel kauem kui 28 °. Järjestikuste pikenduste, st elavhõbeda tagasitulek Päikese suhtes samasse punkti hommiku- või õhtutaevas võtab umbes 116 päeva. Seda nimetatakse Merkuuri sünodiliseks perioodiks. Selle lähedus silmapiirile tähendab ka seda, et Merkuuri nähakse alati Maa tormilise atmosfääri kaudu, mis hägustab vaadet. Isegi atmosfääri kohal on selliste vaatluskeskuste nagu Hubble'i kosmoseteleskoobi orbiidil nende instrumentide kõrge tundlikkus, mis on suunatud päikesele nii lähedale, kui oleks vaja Merkuuri vaatlemiseks. Kuna elavhõbeda orbiit asub Maa sees, liigub see aeg-ajalt otse Maa ja Päikese vahel. Seda sündmust, kus planeeti saab teleskoopiliselt või kosmoselaevade abil vaadelda kui eredat päikeseketast ületavat musta musta punkti, nimetatakse transiidiks (vt eclipse) ja see toimub sajandi jooksul kümmekond korda. Järgmine Merkuuri transiit toimub 2019. aastal.

Samuti tekitab elavhõbe kosmosesondi abil uurimist. Kuna planeet asub sügaval Päikese gravitatsiooniväljas, on kosmoseaparaadi trajektoori kujundamiseks vaja palju energiat, et see saaks Maa orbiidilt Merkuuri juurde selliselt, et see saaks minna planeedi ümber orbiidile või maanduda maa peal seda. Esimene kosmoselaev, mis külastas Merkuuri, Mariner 10, oli orbiidil Päikese ümber, kui see tegi aastatel 1974–75 kolm lühikest planeedi lendoravat. Järgnevate missioonide arendamisel Merkuurile, näiteks 2004. aastal käivitatud USA Messengeri kosmoselaevade jaoks, arvutasid kosmoselennutehnika insenerid keerulised marsruudid, kasutades mitme aasta jooksul Veenuse ja Merkuuri korduvatest lendudest gravitatsiooniabi (vt kosmoselendu: Planeedilennud). Pärast Messengeri missiooni kavandamist astus kosmoseaparaat pärast mõõdukate vahemaade vaatlemist planeediliste lendoravate ajal 2008. ja 2009. aastal pikliku orbiidile Merkuuri ümber, et 2011. aastal teha lähedasi uuringuid. Lisaks sellele oli äärmuslik kuumus mitte ainult Päikesest, vaid ka ka Mercuryst end tagandanud, esitas kosmoselaevade disaineritele väljakutse hoida instrumendid tööks piisavalt jahedana.

Orbitaal- ja pöörlemismõjud

Elavhõbeda orbiit on planeetidest kõige rohkem kaldu, kallutades ekliptikast umbes 7 °, tasapinnast, mis on määratletud Maa orbiidi ümber Päikesega; see on ka kõige ekstsentrilisem ehk piklikuim planetaarorbiit. Pikliku orbiidi tagajärjel paistab Päike Merkuuri taevas rohkem kui kaks korda eredamalt, kui planeet asub Päikesele kõige lähemal (perihelioonil), 46 miljoni km (29 miljonit miili), kui siis, kui ta on Päikesest kõige kaugemal. (athelion), ligi 70 miljoni km (43 miljonit miili). Planeedi pöördeperiood 58,6 Maa päeva tähtede suhtes - st selle külgmise päeva pikkus - põhjustab Päikese triivimist Merkuuri taevas aeglaselt läände. Kuna elavhõbe tiirleb ka Päikese ümber, on selle pöörlemis- ja pöördeperioodid ühendatud nii, et Päikesel kulub terve vooluringi tegemiseks kolm Merkuuri külgsuunalist päeva ehk 176 Maa päeva - selle Päikese päeva pikkus.

Nagu kirjeldas Kepleri planeetide liikumist käsitlev seadus, liigub Merkuur ümber Päikese nii kiiresti periheliooni läheduses, et näib, et Päike pöördub Merkuuri taevas ümber, liikudes korraks ida poole, enne kui jätkab lääne suunas liikumist. Neid kahte kohta Merkuuri ekvaatoril, kus see võnkumine toimub keskpäeval, nimetatakse kuumadeks poolusteks. Kuna päike kohal viibib, soojendades neid eelistatavalt, võib pinnatemperatuur ületada 700 kelvini (K; 800 ° F, 430 ° C). Kaks ekvaatorilist asukohta, mis asuvad kuumadest poolustest 90 ° nurga all, mida nimetatakse soojapoolusteks, ei lähe kunagi peaaegu nii kuumaks. Soojade pooluste vaatevinklist on Päike horisondil juba madal ja loojub, kui ta kõige eredamalt tõuseb ja lühikese käigu ümber pöörab. Elavhõbeda põhja- ja lõunapooluse pöördepostide läheduses on maapinna temperatuurid karjatava päikesevalguse käes veelgi külmem, alla 200 K (–100 ° F, –70 ° C). Pinna temperatuurid langevad Merkuuri pikkadel õhtutel enne päikesetõusu umbes 90 K-ni (–300 ° F, –180 ° C).

Elavhõbeda temperatuurivahemik on päikesesüsteemi neljast sisemisest maapealsest planeedist kõige ekstreemsem, kuid planeedi öökülg oleks veelgi külmem, kui Merkuur hoiaks ühte nägu püsivalt Päikese poole ja teist püsivas pimeduses. Kuni maapõhised radarivaatlused 1960ndatel teisiti tõestasid, uskusid astronoomid juba ammu, et see on nii, mis järgneb siis, kui Merkuuri pöörlemine toimub sünkroonselt - see tähendab, kui tema pöörlemisperiood on sama, mis tema 88-päevase revolutsiooni perioodil. Teleskoopilised vaatlejad, kes piirdusid Merkuuri perioodilise vaatlusega tingimustes, mille tingis Merkuuri nurgakaugus Päikesest, olid eksinud, jõudes järeldusele, et nad nägid igal vaatlusel Merkuuri pinnal samu vaevu eristatavaid tunnuseid sünkroonsel pöördel. Radariuuringutest selgus, et planeedi 58,6-päevane pöörlemisperiood ei erine mitte ainult selle orbitaalperioodist, vaid ka täpselt kahe kolmandiku sellest.

Elavhõbeda orbitaalne ekstsentrilisus ja tugevad päikese tõusulangused - deformatsioonid, mida Päikese gravitatsiooniline atraktiivsus on planeedi kehas esile kutsunud - selgitavad ilmselt seda, miks planeet pöörleb kolm korda iga kahe korra korral, kui ta Päikesest tiirleb. Arvatavasti oli elavhõbe moodustumisel keerutanud kiiremini, kuid loodejõud pidurdasid seda. Selle asemel, et aeglustada sünkroonset pöörlemisseisundit, nagu on juhtunud paljude planeedisatelliitidega, sealhulgas Maa Kuuga, jäi Merkuur 58,6-päevase pöörlemiskiirusega lõksu. Sellel kiirusel pukseerib Päike korduvalt ja eriti tugevalt loodete poolt esile kutsutud punnides elavhõbeda koorikus kuumade pooluste juures. Spinni püüdmise võimalusi 58,6-päevasel perioodil suurendas oluliselt loodete hõõrdumine noore planeedi tahke vahevöö ja sulatuuma vahel.