§ 34. ПЛАНЕТЫ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ

МЕРКУРИЙ

Меркурий — наименьшая из планет земной группы — изучен слабо. Его трудно наблюдать, потому что он не удаляется от Солнца на угол, больший 28°, и бывает в таком состоянии (наибольшей элонгации) короткое время, так как период обращения его вокруг Солнца всего лишь 88 дней.

Поэтому существенно новые сведения о Меркурии были получены при трехкратном сближении с ним АМС «Маринер-10» (на 48 тыс. км, 704 км и 320 км от поверхности) в 1974—1975 гг.

Радиолокационные наблюдения разрушили долго существовавшее убеждение о равенстве периодов обращения и осевого вращения у Меркурия. Период вращения был определен в 59±3 дня, а затем с помощью изображений, полученных «Маринером-10», уточнен: . Уточнен был и радиолокационный результат: . Оказалось, что и старые наземные зарисовки Меркурия вполне объединяются периодом вращения . С другой стороны, значение почти точно составляет 2/3 периода обращения планеты. Ось вращения Меркурия близка к нормали к плоскости орбиты. Следовательно, в движении Меркурия наблюдается спин-орбитальный резонанс, который мог быть осуществлен с помощью приливного действия на планету со стороны Солнца. Следует заметить, что угловая скорость вращения при периоде дня соответствует угловой скорости движения Меркурия по орбите, когда он находится в перигелии. Но не следует придавать этому факту слишком большое значение, так как эксцентриситеты планетных орбит подвержены большим изменениям и эксцентриситет орбиты Меркурия мог быть совсем иным, скажем, десять миллионов лет назад.

Солнечные сутки на Меркурии длятся 176 дней — в два раза длиннее периода обращения вокруг Солнца. Таким образом, дневная сторона планеты должна нагреваться очень сильно, а ночная — столь же сильно охлаждаться. Между тем измерения температуры Меркурия указывают на умеренную зависимость интегральной температуры планеты от угла фазы, которая дает повод считать, что ночная температура Меркурия в среднем близка к 150 К. Измерения температуры Меркурия в инфракрасной области дают значения для подсолнечной точки на среднем расстоянии планеты от Солнца и до 670 К — в перигелии. Это — расчетное значение, так как на очень малом диске Меркурия (7—8" в поперечнике) измерения отдельных его участков недоступны телескопической астрономии. Инфракрасная аппаратура «Маринера-10» справилась с этой задачей: из измерений в длинах волн 45 и 11 мкм получено для дневной стороны , в перигелии 750 К, а в предрассветной точке . Подсолнечная точка не наблюдалась.

По фотометрическим свойствам Меркурий напоминает Луну: то же альбедо и лишь несколько большее значение фазового коэффициента [см. формулу (33.25)], что свидетельствует о еще большей неровности его поверхности. Изображения поверхности Меркурия, переданные «Маринером-10», полностью это подтверждают.

Поверхность Меркурия усеяна кольцевыми горами — кратерами и цирками — с еще большей густотой, чем у Луны, а немногочисленные сравнительно гладкие равнины подобны лунным морям, но светлые, а не темные. Встречаются нередко длинные — в планетарном масштабе — крутые откосы (эскарпы) и возвышенные гребни, на которых часто посажены кратеры. Здесь, как и в случае Луны (см. § 35), мы встречаемся с двумя факторами, образующими поверхность планеты: сжатие при остывании коры, сопровождающееся сморщиванием и растрескиванием поверхности, после чего наступила сравнительно короткая пора бурной «бомбардировки» крупными и мелкими метеорными телами с разбрасыванием грунта и пробуждением вулканических явлений вплоть до лавовых излияний, образующих ровные «бассейны», которые больше не подвергались метеорному разрушению. Но замечаются следы вулканической деятельности в последующие эпохи, а признаков ветровой или водяной эрозии даже у старых кратеров не видно.

Последнее согласуется с полным отсутствием какой-либо атмосферы на Меркурии. Это значит, что у самой поверхности планеты нет газовых молекул. Аппаратура, установленная на «Маринере-10», обнаружила вокруг Меркурия резонансное рассеяние атомами водорода и гелия. Водород присутствует в ничтожном количестве: всего 70 атомов в 1 см3 у поверхности планеты. Гелий представлен богаче: 4,5 тыс. атомов в 1 см3. Благодаря своей близости к Солнцу Меркурий подвергается также сильному облучению корпускулярными потоками, которые могут и нагревать его поверхность и способствовать выделению из поверхностных горных пород адсорбированных газов, которые питают ничтожную атмосферу планеты по мере ее рассеяния в пространстве. Меркурий обладает небольшим магнитным полем (около 1/2000 поля Земли), наклоненным к плоскости орбиты на 78°. Это поле способно защитить планету от солнечных корпускулярных потоков, если энергия частиц невелика. Наличие магнитного поля позволяет думать, что Меркурий обладает расплавленным металлическим ядром, скорее всего железным. В пользу этого говорит очень высокая средняя плотность Меркурия: 5,44 г/см3. Дифференциация вещества в нем при разогреве вынесла более легкие породы в мантию и кору планеты, где плотность вещества порядка 2—3 г/см3, в то же время более тяжелые опустились к центру.