научная статья по теме ПОВЕРХНОСТЬ МЕРКУРИЯ -ОТ ПЕРВЫХ ЗАРИСОВОК ДО ФОТОГРАФИЙ АМС "МЕССЕНДЖЕР" Космические исследования

Текст научной статьи на тему «ПОВЕРХНОСТЬ МЕРКУРИЯ -ОТ ПЕРВЫХ ЗАРИСОВОК ДО ФОТОГРАФИЙ АМС "МЕССЕНДЖЕР"»

Астрономия

Поверхность Меркурия -от первых зарисовок до фотографий АМС "Мессенджер"

Ж. Ф. РОДИОНОВА,

кандидат физико-математических наук

Е. А. КОЗЛОВА,

кандидат физико-математических наук ГАИШ МГУ

Ближайшая к Солнцу планета, Меркурий, после длительного перерыва снова стала объектом для фотографирования и исследования. В 19741975 гг. АМС "Маринер-10" в результате трех пролетов около Меркурия сфотографировала 45% ее поверхности - Западное полушарие. В январе 2008 г. АМС "Мессенджер" получила фотографии части не исследованного ранее Восточного полушария. На новыи снимках запечатленыi участки поверхности, покрытые кратерами и меж-кратерны/ми равнинами. При сравнении с картами Меркурия, составлен-ны ми по наземны м наблюдениям, вы/яснилось, что французский астроном Э. Антониади еще в 1934 г. не только видел

некоторы е темны е и светлы/е детали области, сфотографированной "Мессенджером", но и дал им названия. По морфологическим особенностям кратерыi Меркурия существенно отличаются от луннын. Лазерный альтиметр АМС "Мессенджер" показал,

что перепад выюот на Меркурии не очены большой - 2-3 км. Напомним, что на Венере перепад выюот составляет около 14 км, на Земле - 20 км, на Марсе - более 30 км, то есть амплитуда выюот на планетах земной группы/ возрастает с увеличением расстояния от Солнца.

© Родионова Ж.Ф., Козлова Е.А.

29

Панель солнечной батареи

Солнцезащитный экран

Спектрометр энергичных частиц и плазмы

Штанга длиной 3.6 м

Фотокамера

Рентгеновский спектрометр

Спектрометр состава атмосферы и поверхности

Магнитометр

Расположение научных приборов на AMC "Мессенджер". Рисунок. NASA - JPL.

НАУЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ПРОГРАММА

Американская АМС "Мессенджер" (англ. messenger - курьер; название станции составлено из первых букв следующих слов: MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, Ranging - поверхность Меркурия, окружающее пространство, геохимия, измерение дальности) осуществила мечту многих ученых - сфотографировала Восточное полушарие Меркурия. Она создавалась как очередная межпланетная станция по программе "Диска-вери" (открытие), предусматривающей использование небольших и недорогих космических аппаратов. Размеры станции -1.27 х 1.42 х 1.85 м, на штанге длиной 3.6 м (чтобы избежать помех от приборов) укреплен магнитометр, масса АМС - 1093 кг, масса топлива - 600 кг, масса научной аппаратуры - 52.2 кг. Солнечное излучение, достигающее Меркурия, в 11 раз выше, чем у Земли, поэтому приняты меры от перегрева: приборы и системы станции надежно защищены экраном и другими теплозащитными средствами. Предусмотрено, что "Мес-сенджер" будет находиться над солнечной стороной Меркурия всего 25 мин из 12-часового витка орбиты. На АМС установлено семь научных приборов: камера MDIS для съемки поверхности, рентгеновский спектрометр XRS для исследования верхнего слоя грунта, гамма-ней-

тронный спектрометр GRNS для картографирования поверхности, спектрометр энергичных частиц и плазмы EPPS для регистрации заряженных частиц в магнитосфере планеты, спектрометр состава атмосферы и поверхности MASCS для определения состава среды вблизи планеты, трех-компонентный магнитометр MAG для изучения магнитного поля и лазерный высотомер MLA для топографической съемки поверхности.

Станция была запущена 3 августа 2004 г. По программе полета ей предстоит пролететь 7.9 млрд. км и сделать 15 витков по гелиоцентрической орбите, прежде чем она выйдет на орбиту вокруг Меркурия (Земля и Вселенная, 2004, № 6; 2005, № 2). Часть пути станция уже преодолела и дважды, 24 октября 2006 г.

и 6 июня 2007 г., пролетела около Венеры,гравитационное поле которой изменило траекторию ее полета. Это позволило несколько раз сблизиться с Меркурием. Исследования Меркурия намечено провести в два этапа: сначала обзорные с пролетной траектории полета при двух встречах с планетой (14 января и 6 октября 2008 г.), а затем (30 сентября 2009 г.) -детальные. При четвертом сближении, 18 марта 2011 г., АМС "Мессенджер" должна выйти на орбиту искусственного спутника Меркурия. Исследования планеты будут выполняться с орбиты спутника в течение одного земного года.

Первый пролет АМС "Мессенджер" состоялся 14 января 2008 г. на расстоянии 200 км от поверхности Меркурия. Она сфотографировала восточную половину ранее не засня-

2-й маневр

Пролеты у Венеры в 2006 г. и 2007 г.

3-й маневр 4-й маневр

6-й маневр

Выход на орбиту вокруг Меркурия в 2011 г. Пролеты у Меркурия

2008 г. и

2009 г.

августа 2005 г.

Старт 3 августа 2004 г.

Схема полета AMC "Мессенджер" к Меркурию (2004-2012). Рисунок. NASA - JPL.

того полушария планеты. Таким образом, уже через год можно будет составить первую глобальную фотокарту Меркурия. Во время двух запланированных пролетов гравитационное поле планеты будет затормаживать станцию, и при следующей, третьей, встрече она перейдет на орбиту искусственного спутника Меркурия высотой 200 х 15193 км, наклонением 80° и периодом обращения 720 мин. Низкий участок орбиты АМС разместится над ее Северным полушарием, что позволит подробно изучить крупнейшую равнину Жары и предполагаемые "холодные ловушки" в кратерах близ Северного полюса, в которые не попадает свет

Солнца и где, как предполагается, есть лед.

Во время работы станции на орбите вокруг Меркурия планируется за первые шесть месяцев выполнить съемку всей ее поверхности в различных диапазонах спектра и получить цветные изображения местности, определить химический и минералогический состав пород, измерить содержание летучих элементов в приповерхностном слое грунта, чтобы обнаружить места концентрации льда. В последующие месяцы предполагается провести очень детальные исследования отдельных объектов местности, наиболее важных для понимания истории геологического развития плане-

ты. Такие объекты будут отобраны по результатам глобальной съемки, выполненной на первом этапе. Лазерный высотомер проведет измерения высоты рельефа поверхности Меркурия, чтобы составить обзорные топографические карты. С помощью магнитометра определят характеристики магнитного поля планеты и возможных магнитных аномалий на Меркурии.

ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ МЕРКУРИЯ

Вследствие вытянутой эллиптической орбиты Меркурия его расстояние от Солнца меняется от 49.5 млн. км в перигелии до 69.7 млн. км в афелии.

Равнина Жары

Пустыня Феникса

Часть Восточного полушария Меркурия. Видны кратеры, эскарпы, горные хребты. В северовосточной части снимка находится равнина Жары, окруженная с запада и юга темной поверхностью - пустыней Феникса. Снимок сделан AMC "Мессенджер" 14 января 2008 г. с расстояния 27тыс. км от Меркурия (разрешение - 10 км). NASA.

Радиус планеты - 2439 км (для сравнения: радиус Луны составляет 1738 км), то есть Меркурий на 700 км больше, чем спутник Земли. Несмотря на небольшие размеры Меркурия, его плотность почти такая же, как у Земли, - 5.44 г/см3. Предполагается, что это связано с наличием у Меркурия массивного железного ядра. Эксцентриситет орбиты Меркурия - 0.21. Ось вращения планеты перпендикулярна плоскости ее орбиты. Солнечные сутки на Меркурии длятся 176 земных суток, один оборот вокруг Солнца Меркурий совершает за 88 земных суток. Сидерический период вращения Меркурия равен 58.6 земных суток, то есть за время одного оборота вокруг Солнца планета делает три оборота относительно звезд. Из-за особенностей движения Меркурия в перигелии подсолнечными становятся поочередно точки на меридианах 0° и 180°. В этих районах, получивших название "горячие долготы", температура поверхности в полдень достигает 690 К и опускается ночью до 100 К. Меридианы 90° и 270° становятся

подсолнечными в афелии, данные области названы "холодными долготами". Находящийся на "холодных долготах" наблюдатель увидел бы, как Солнце поднимается из-за горизонта и заходит за него трижды за одни сутки.

Телескопические наблюдения поверхности Меркурия начались еще в XIX в. Однако увидеть какие-либо детали на его поверхности очень трудно из-за близости планеты к Солнцу. Меркурий зарисовывали такие известные астрономы, как И. Шретер (1745-1816), Дж. Скиапа-релли (1835-1910), Э. Анто-ниади (1870-1944), П. Ло-велл (1855-1916), О. Доль-фюс (р. 1924). Дж. Скиапа-релли между 1881 г. и 1889 г. наблюдал Мерку-

рий в 22-см и 49-см телескопы-рефракторы в дневное время, когда планета была очень высоко над горизонтом. Дж. Скиапарел-ли считал, что вращение Меркурия синхронно с 88-дневным орбитальным периодом, то есть что эта планета делает оборот вокруг своей оси точно за такое же время, как и один оборот вокруг Солнца. В этом случае к Солнцу всегда обращено одно и то же полушарие, поверхность которого постоянно раскалена, а вот на противоположной стороне планеты царят вечный мрак и холод. Так как авторитет Дж. Скиапарелли был велик, а условия наблюдения Меркурия затруднительны, почти сто лет синхронное вращение плане-

ты сомнению не подвергалось. В 1934 г. Э. Антониа-ди, используя 83-см телескоп в Медоне (Франция), составил карту, на ней он указал названия, которые дал темным и светлым деталям. Э. Антониади наблюдал 17 августа 1927 г. большую темную зону длиной 2500 км, изогнутую по дуге и направленную на северо-восток, ее он так-

же изобразил на своей карте.

В 1965 г. радиолокационными наблюдениями с помощью крупнейшего радиотелескопа "Аресибо" американские ученые Г. Пет-тенгилл и Р. Дайс впервые надежно определили, что Меркурий делает один оборот вокруг оси не за 88 сут, а за 59 сут. Это стало крупнейшим открытием

нашего времени в планетной астрономии, которое потрясло основы представлений о Меркурии. За ним последовало еще одно открытие: профессор Падуанского университета Д. Коломбо обратил внимание на то, что время оборота Меркурия вокруг оси соответствует 2/3 времени его обращения вокруг Солнца. Может быть,

2 Земля и Вселенная, № 4

33

со

360

270

60

30

Запад

-30

-60

I

APOLLÜNIA

Ж

f PIERIA

Ж

S-ALARUM!

CY LLENE

360

270

S.LYCAONIS

AURORA

TR1CRENA

SOL! TUDO HERMAE TRISMEGISTI

60

30

Восток

-30

-60

Карта Меркурия с названиями деталей альбедо, принятыми MAC в 1973 г.

это результат резонанса между двумя вращениями, возникше

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком