HIGANY (BOLYGÓ): FELFEDEZÉS, JELLEMZŐK, ÖSSZETÉTEL, PÁLYA, MOZGÁS - ARTE - 2025

A higany a legközelebbi bolygó a Naphoz, és egyúttal a legkisebb a Naprendszer 8 fő bolygójáról. Szabad szemmel látható, bár nem könnyű megtalálni. Ennek ellenére ezt a kis bolygót az ókorok óta ismerték.

A sumír csillagászok a Kr. Sz. Tizennegyedik század körül jelentették létezésüket a Mul-Apinban, a csillagászatról szóló értekezésben. Ott Udu-Idim-Gu vagy "ugrás bolygójának" nevet adták, míg a babiloniak Nabu-nak, az istenek hírnövének hívták, ugyanolyan jelentéssel, mint a Merkúr neve az ókori rómaiak számára.

1. ábra: A higany bolygó. Forrás: Pixabay.

Mivel a higany hajnalban vagy alkonyatkor látható (nehézséggel), az ókori görögök lassan tudták, hogy ez ugyanaz az égitest. Hajnalkor a higanyt Apollónak, alkonyatkor pedig Hermesnek hívták, az istenek leveleinek.

A nagy matematikus, Pythagoras biztos volt benne, hogy ugyanaz a csillag, és azt javasolta, hogy a Merkúr áthaladjon a Földről látható napelemek előtt, ahogy van.

Ezt a jelenséget tranzitnak nevezik, és évszázadonként átlagosan tizenháromszor fordul elő. A higany utolsó tranzitjára 2019 novemberében került sor, a következőre pedig 2032 novemberében kerül sor.

Az ókori kultúrák más csillagászai, például a maja, a kínai és a hinduk szintén benyomásokat gyűjtöttek a Merkúrról és a többi világító pontról, amelyek az égen gyorsabban mozogtak, mint a háttérben lévő csillagok: a bolygók.

A távcső feltalálása a megfoghatatlan tárgy kutatását ösztönözte. Galileo volt az első, aki optikai műszerekkel látta meg a Merkúrot, bár az égi hírnök titkait sok rejtettével őrizte az űrkorszak érkezéséig.

Általános tulajdonságok

Belső bolygó

A higany a Naprendszer nyolc fő bolygójának egyike, és a Földdel, a Vénusz és a Mars együtt alkotja a 4 belső bolygót, amelyek a Naphoz legközelebb vannak, és sziklás jellegűek. Ez a legkisebb az összes közül és a legkisebb tömegű, de másrészt a Föld utáni legsűrűbb.

A kapott adatok

A Merkúrra vonatkozó adatok nagy része a Mariner 10 szondából származik, amelyet a NASA indított 1973-ban, amelynek célja az volt, hogy adatokat gyűjtsön a szomszédos Vénuszról és a Merkúrról. Addig a kicsi bolygó sok jellemzője ismeretlen volt.

Meg kell jegyezni, hogy nem lehet olyan távcsöveket mutatni, mint például a Hubble a Merkúr felé, tekintettel a berendezések napsugárzásra való érzékenységére. Ezért a szondák mellett a bolygón lévő adatok jó része a radar segítségével végzett megfigyelésekből származik.

Légkör

A Merkúr légköre nagyon vékony, és az ottani légköri nyomás egy billió a Földénél. A vékony gáznemű réteg hidrogént, héliumot, oxigént és nátriumot tartalmaz.

A higanynak is van saját mágneses tere, majdnem olyan régi, mint maga a bolygó, alakja hasonló a Föld mágneses mezőjéhez, de sokkal kevésbé intenzív: alig 1%.

A hőmérséklet

A higany hőmérséklete a legszélsőségesebb az összes bolygó között: a nap folyamán bizonyos helyeken 430 ºC-ig megégik, elegendő az ólom megolvadásához. De éjszaka a hőmérséklet -180 ºC-ra esik.

A Merkúr nappali és éjszakai életkora azonban nagyban különbözik attól, amit a Földön tapasztalunk, így később elmagyarázzuk, hogy a felszínre jutó hipotetikus utazó látná őket.

A bolygó főbb fizikai jellemzőinek összefoglalása

-Mass: 3,3 × 10 ²³ kg

-Ekvatori sugár : 2440 km vagy a Föld sugarainak 0,38-szorosa.

-Alak: a Merkúr bolygó szinte tökéletes gömb.

- Átlagos távolság a Naptól: 58 000 000 km

-Hőmérséklet: átlagosan 167 ºC

-Súly: 3,70 m / s ²

- Saját mágneses mező: igen, körülbelül 220 nT intenzitással.

-A légkör: tompa

-Sűrűség: 5430 kg / m ³

-Satellit: 0

-Gyűrűk: nincs.

Fordítási mozgalom

A higany Kepler törvényei szerint transzlációs mozgást hajt végre a Nap körül, ami azt jelzi, hogy a bolygók pályái elliptikusak. A higany az összes bolygó leg elliptikusabb vagy meghosszabbított pályáját követi, és ezért a legnagyobb excentrikus: 0,2056.

A Merkúr-Nap maximális távolsága 70 millió kilométer, a minimum pedig 46 millió. A bolygó körülbelül 88 napot vesz igénybe, hogy egy fordulatot teljesítsen a Nap körül, átlagos sebessége 48 km / s.

Ez lehetővé teszi, hogy a bolygók leggyorsabban keringjenek a Nap körül, és szárnyas hírvivőnek nevezzék, ám a tengelye körüli forgási sebesség lényegesen lassabb.

2. ábra: A Merkúr pályájának animálása a Nap körül (sárga), a Föld (kék) mellett. Forrás: Wikimedia Commons.

De a vicces dolog az, hogy a Merkúr nem követi az előző pálya ugyanazt a pályáját, vagyis nem tér vissza az előző idő ugyanazon kiindulási pontjára, hanem egy kis elmozduláson megy keresztül, amelyet precessziónak hívnak.

Ezért hitték egy ideig, hogy van egy aszteroida felhő vagy talán egy ismeretlen bolygó, amely zavarja a pályát, amelyet Vulcannak hívtak.

Az általános relativitáselmélet azonban kielégítõen magyarázhatja a mért adatokat, mivel a tér-idõ görbéje elmozdítja a pályát.

A higany esetében a pályára egy 43 ív másodperc elmozdulás esik át századonként, ezt az értéket pontosan kiszámolhatjuk Einstein relativitáselméletéből. A többi bolygónak nagyon kicsi a saját elmozdulása, amelyet eddig még nem mértek.

Higanymozgás-adatok

A következő számok ismertek a Merkúr mozgásáról:

-A pálya kézi sugáriránya : 58 000 000 km.

- A pálya dőlésszöge: 7º a Föld körüli síkjához képest.

- Excentritás: 0,2056.

- Átlagos sebesség: 48 km / h

- Átigazolási idő: 88 nap

- Forgási időszak: 58 nap

- Napenergia napja: 176 Föld nap

Mikor és hogyan kell megfigyelni a higanyt

A szabad szemmel látható öt bolygó közül a higanyt a legnehezebb felismerni, mert mindig a horizonton nagyon közel van, a nap fénye eltakarja, és rövid idő után eltűnik. Ezen kívül pályája a leginkább excentrikus (ovális).

De vannak évszakok, amelyek alkalmasak az ég átvizsgálására a keresés során:

- Az északi féltekén: március-április alkonyatkor, és szeptember-október hajnal előtt.

-A trópusokon: egész évben, kedvező feltételek mellett: tiszta égbolt és messze a mesterséges fénytől.

- A déli féltekén: szeptemberben és októberben a napkelte előtt és március-április között a naplemente után. Általában könnyebb megfigyelni ezeket a szélességi fokokat, mert a bolygó hosszabb ideig marad a horizont felett.

3. ábra. A higany nagyon alacsonyan van látva a láthatáron. Forrás: Pixabay.

A higany kissé sárgásfehér fénypontnak tűnik, amely a csillagokkal ellentétben nem villog. A legjobb, ha távcsövek vagy távcsövek vannak, amelyekkel láthatja a fázisokat.

A higany néha hosszabb ideig látható marad a láthatáron, attól függően, hogy hol van pályája. És bár a teljes fázisban világosabb, paradox módon jobban néz ki a viaszolás vagy csökkenés során. A Mercury fázisának ismerete érdekében tanácsos felkeresni a csillagászatra szakosodott webhelyeket.

Mindenesetre a legjobb lehetőségek akkor vannak, ha a maximális nyúlása van: amennyire csak lehetséges a Naptól, tehát a sötétebb ég megkönnyíti a megfigyelését.

Egy másik jó alkalom ennek és a többi bolygónak a megfigyelésére a teljes napfogyatkozás ideje alatt, ugyanezen okból: az ég sötétebb.

Forgó mozgás

A gyors orbitális mozgással ellentétben a higany lassan forog: csaknem 59 Föld nap szükséges ahhoz, hogy tengelye körül forogjon egy fordulat, amelyet oldalsó napnak hívnak. Ezért a higany melléknapja szinte olyan hosszú, mint az év: valójában minden 2 "év" 3 "nap" elhalad.

A gravitációs vonzás alatt álló két test között fellépő árapályerők felelősek az egyik vagy mindkettő forgási sebességének lelassításáért. Amikor ez megtörténik, állítólag az árapály-összekapcsolás létezik.

Az árapály-kapcsolás nagyon gyakori a bolygók és műholdaik között, bár más égi testek között előfordulhat.

4. ábra: Árapály-kapcsolás a Föld és a Hold között. A Merkúr és a Nap esete összetettebb. Forrás: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

A kapcsolás különleges esete akkor fordul elő, ha egyikük forgási periódusa megegyezik a fordítás periódusával, mint például a Hold. Mindig ugyanazt az arcot mutatja, tehát szinkron forgásban van.

A Merkúr és a Nap esetében azonban nem pontosan így történik, mivel a bolygó forgási és fordítási periódusai nem azonosak, hanem 3: 2 arányban vannak. Ezt a jelenséget spin-orbit rezonanciának nevezik, és a Naprendszerben is gyakori.

Ennek köszönhetően különféle dolgok történhetnek a Merkúron, lássuk:

Nappali és éjszakai higany

Ha egy napfolyamat az az idő, amíg a Nap egy ponton megjelenik, majd ugyanazon a helyen újra megjelenik, akkor a Merkúron a Nap kétszer emelkedik ugyanazon a napon (napenergia), ami 176 Föld napot vesz igénybe ott (lásd: 5. ábra)

Kiderül, hogy vannak esetek, amikor a keringési sebesség és a forgási sebesség egyenlő, tehát úgy tűnik, hogy a Nap visszahúzódik az égen, és visszatér ugyanabba a pontba, ahonnan elhagyta, majd ismét tovább halad.

Ha az ábrán látható piros sáv hegy, akkor az 1. helyről délre indul a tetején. A 2. és 3. pozícióban a Nap megvilágítja a hegy egy részét, amíg nyugatra nem áll, a 4. helyzetbe. Addigra a pálya felére haladt, és már 44 Földnap telt el.

Az 5., 6., 7., 8. és 9. helyzetben éjszaka van a hegyekben. Azáltal, hogy öt helyet foglal el, már teljes fordulatot tett a tengelyén, és ¾ fordulatot fordított a körüli pályán a Nap körül. 7kor éjfél van és 88 Föld nap telt el.

Délre való visszatéréshez újabb pályára van szükség, és át kell haladnia a 8–12. Pozíciókon, ami újabb 88 napot vesz igénybe, összesen 176 Föld napot.

Az olasz csillagász Giuseppe Colombo (1920-1984) volt az első, aki megvizsgálta és elmagyarázta a Merkúr mozgásának 3: 2 arányú rezonanciáját.

5. ábra: Nappali és éjszakai higany: orbitális rezonancia, ½ pálya után a bolygó ¾ fordulatot fordított a tengelyére. Forrás: Wikimedia Commons.

Fogalmazás

A higany átlagos sűrűsége 5430 kg / m ³, kissé kevesebb, mint a Földé. Ez a Mariner 10 szondának köszönhetően ismert érték továbbra is meglepő, figyelembe véve, hogy a higany kisebb, mint a Föld.

6. ábra: A higany-föld összehasonlítás. Forrás: Wikimedia Commons. NASA higanykép: NASA / APL (a MESSENGER-től)

A Földön belül a nyomás magasabb, tehát van egy további kompresszió az anyagon, amely csökkenti a térfogatot és növeli a sűrűséget. Ha ezt a hatást nem veszik figyelembe, akkor a Merkúr lesz a legnagyobb ismert sűrűségű bolygó.

A tudósok úgy vélik, hogy ennek oka a nehéz elemek magas tartalma. És a vas a leggyakoribb nehéz elem a Naprendszerben.

Általában véve a higany összetétele 70% fémtartalom és 30% szilikát. Kötetében:

-Nátrium

-Magnézium

-Kálium

-Kalcium

-Vas

És a gázok között:

-Oxigén

-Hidrogén

-Hélium

-Más gázok nyomai.

A Merkúrban jelen levő vas a magjában van, olyan mennyiségben, amely messze meghaladja a más bolygókra becsült mennyiséget. A Merkúr magja a Naprendszerben viszonylag legnagyobb is.

További meglepetés az, hogy a pólusokon jég létezik, amelyet sötét szerves anyag is befed. Meglepő, mert a bolygó átlagos hőmérséklete nagyon magas.

Ennek egyik magyarázata az, hogy a higany pólusai mindig állandó sötétségben vannak, magas sziklákkal védettek, amelyek megakadályozzák a napfény bejutását, valamint azért is, mert a forgástengely dőlésszöge nulla.

Eredetét illetően feltételezik, hogy a víz eljuthatott a üstökösök által hozott Merkúrba.

Belső felépítés

Mint minden szárazföldi bolygó, a Merkúr három jellemző szerkezettel rendelkezik:

-A középen lévő fémmag, belül szilárd, kívül olvadt

- A köpenynek nevezett közbenső réteg

-A külső réteg vagy kéreg.

Ugyanaz a szerkezet, mint a Földön, azzal a különbséggel, hogy a higanymag sokkal nagyobb, arányosan: a bolygó térfogatának körülbelül 42% -át ez a szerkezet foglalja el. Másrészről, a Földön a mag csak 16% -ot foglal el.

7. ábra. A higany belső szerkezete hasonló a Föld szerkezetéhez. Forrás: NASA.

Hogyan lehet erre a következtetésre jutni a Földről?

A MESSENGER szondán keresztül végzett rádiós megfigyelések révén, amelyek gravitációs anomáliákat fedeztek fel a Merkúron. Mivel a gravitáció a tömegtől függ, az anomáliák a sűrűségre utalnak.

A higany gravitációja is jelentősen megváltoztatta a szonda pályáját. Ehhez a radar adatai felfedték a bolygó precessziós mozgásait: a bolygó forgástengelyének saját forogása van, ez egy további jel az öntöttvas mag jelenlétéről.

Összegezve:

-Gravitációs anomália

-Precessziós mozgás

- Műveletek a MESSENGER pályáján.

Ez az adatkészlet, valamint az összes olyan adat, amelyet a szonda összegyűjtött, egyetért azzal, hogy van egy fémmag, amely belsejében nagy és szilárd, valamint öntöttvas van jelen.

A Merkúr magja

Számos elmélet magyarázza ezt a furcsa jelenséget. Az egyik állítja, hogy a higany fiatalkorában óriási hatást gyakorolt, amely elpusztította a kéreg és az újonnan kialakult bolygó köpenyének részét.

8. ábra: A Föld és a higany összehasonlító metszete, amely a rétegek relatív méretét mutatja. Forrás: NASA.

Az anyagot, amely a magnál könnyebb volt, az űrbe dobták. Később a bolygó gravitációs vonzása visszahúzta a törmeléket, és új köpenyt és vékony héjat hozott létre.

Ha egy hatalmas aszteroida okozta a hatást, akkor az anyag kombinálódhat az eredeti Mercury mag anyagával, és így magas a vastartalma, amely napjainkban van.

Egy másik lehetőség az, hogy kezdete óta az oxigén kevés volt a bolygón, így a vas fémes vasként konzerválódik, nem pedig oxidokat képez. Ebben az esetben a mag megvastagodása fokozatos folyamat volt.

geológia

A higany sziklás és sivatagi, széles síkságai ütőkráterekkel vannak borítva. Általában véve, a felülete meglehetősen hasonló a Hold felületéhez.

Az ütések száma az életkorot jelzi, mivel minél több kráter van, annál idősebb a felület.

9. ábra: Dominici kráter (a legfényesebb fent) és Homer kráter a bal oldalon. Forrás: NASA.

E kráterek többsége a késői súlyos bombázások idejéből származik, amikor az aszteroidák és üstökösök gyakran csaptak bolygókra és holdjaira a Naprendszerben. Ezért a bolygó hosszú ideje geológiailag inaktív.

A kráterek közül a legnagyobb a 1550 km átmérőjű Caloris-medence. Ezt a mélyedést egy 2-3 km magas fal veszi körül, amelyet a medencét alkotó kolosszális ütések okoztak.

A Caloris-medence antipódjain, azaz a bolygó ellentétes oldalán a felület megrepedt a bolygón belüli utazás során keletkező ütéshullámok miatt.

A képek azt mutatják, hogy a kráterek közötti régiók sík vagy enyhén hullámosak. Létezésének egy pontján a higany vulkáni aktivitással bírt, mivel ezeket a síkságot valószínűleg lávaáramlás hozta létre.

A Merkúr felületének másik megkülönböztető tulajdonsága a hosszú, meredek szikla, amelyet lejtőknek hívnak. Ezeknek a szikláknak a köpeny lehűlésekor kellett kialakulniuk, amelyek összehúzódásakor számos repedést okoztak a kéregben.

A higany csökken

A Naprendszerben a legkisebb bolygók méretét veszítik, és a tudósok szerint ez azért van, mert a Földtől eltérően nincs lemeztektonika.

A tektonikus lemezek kéreg és köpeny nagy részei, amelyek az asztenoszféra felett lebegnek, ez a folyadékréteg a köpenyhez tartozik. Az ilyen mobilitás olyan rugalmasságot ad a Földnek, amelyben a tektonizmus hiányzó bolygók nem rendelkeznek.

Kezdetében a higany sokkal melegebb volt, mint most, de ahogy lehűl, fokozatosan összehúzódik. Amint a hűtés leáll, különösen a magé, a bolygó leáll.

De ezen a bolygón feltűnő az, hogy milyen gyorsan történik, amelyre még mindig nincs következetes magyarázat.

Küldetések a Merkúr felé

A 70-es évekig a belső bolygók közül volt a legkevésbé feltárt, de azóta több pilóta nélküli misszió zajlott, amelynek köszönhetően sokkal többet tudunk erről a meglepő kis bolygóról:

Mariner 10

10. ábra. Tengerész 10. Forrás: Wikimedia Commons. EDÉNY

A NASA utolsó Mariner szondája háromszor, 1973 és 1975 között repült a Merkúr felett. A felületnek csak a felét képezte fel, csak a Nap megvilágított oldalán.

Az elhasznált üzemanyaggal a Mariner 10 csekély, de felbecsülhetetlen értékű információt nyújtott a Vénuszról és a Merkúrról: képeket, adatokat a mágneses mezőről, spektroszkópiát és még sok más.

MESSENGER (Higany, Felület, Űrkörnyezet, Geokémia

Ezt a szondát 2004-ben indították el, és 2011-ben sikerült belépnie a Merkúr pályájára, az első ilyen volt, mivel a Mariner 10 csak a bolygó fölött tudott repülni.

Közreműködései között szerepel:

- A felület kiváló minőségű képei, beleértve a nem megvilágított oldalt is, amely hasonló volt a Mariner 10-nek köszönhetően már ismert oldalhoz.

-Geokémiai mérések különféle spektrometriás technikákkal: neutron, gamma és röntgen.

-Magnetometry.

-Spektrometria ultraibolya, látható és infravörös fénnyel, a légkör jellemzésére és a felület ásványtani térképezésére.

A MESSENGER által összegyűjtött adatok azt mutatják, hogy a Merkúr aktív mágneses mezőjét, akárcsak a Földét, a sejtmag folyékony része által létrehozott dinamikus hatás hozza létre.

Meghatározta az exoszféra összetételét is, a Mercurian légkör nagyon vékony külső rétegét, amelynek sajátos farok alakja 2 millió kilométer hosszú, a napszél hatására.

A MESSENGER szonda 2015-ben fejezte be küldetését azáltal, hogy összeomlott a bolygó felszínén.

BepiColombo nevű

11. ábra: Az olasz csillagász Giuseppe (Bepi) Colombo. Forrás: Wikimedia Commons.

Ezt a szondát az Európai Űrügynökség és a Japán Űrkutatási Ügynökség 2018-ban indította. Neve Giuseppe Colombo, az olasz csillagász, aki a Merkúr pályáját vizsgálta.

Két műholdból áll: MPO: Mercury Planetary Orbiter és MIO: Mercury Magnetospheric Orbiter. Várhatóan 2025-ben eléri a higanyt, és célja a bolygó főbb jellemzőinek tanulmányozása.

Néhány cél a BepiColombo számára, hogy új információkat nyújtson a Merkúr figyelemre méltó mágneses mezőjéről, a bolygó tömegközéppontjáról, a Naprendszer gravitációjának a relativista hatásáról a bolygóra és a belső sajátos felépítéséről.

Irodalom

1. Colligan, L. 2010. Hely! Higany. Marshall Cavendish Benchmark.
2. Elkins-Tanton, L. 2006. A Naprendszer: a Nap, a Higany és a Vénusz. Chelsea ház.
3. Esteban, E. Mercury a megfoghatatlan. Helyreállítva: aavbae.net.
4. Hollar, S. A Naprendszer. A belső bolygók. Britannica Oktatási Kiadó.
5. John Hopkins Alkalmazott Fizikai Laboratórium. Hírnök. Helyreállítva: messenger.jhuapl.edu.
6. Higany. Helyreállítva: astrofisicayfisica.com.
7. EDÉNY. Tűz és jég: Összefoglaló arról, amit a Messenger űrhajó fedezett fel. Helyreállítva: science.nasa.gov.
8. Seeds, M. 2011. A Naprendszer. Hetedik kiadás. Cengage tanulás.
9. Thaller, M. NASA felfedező riasztás: A Merkúr spinjének és gravitációjának közelebbi pillantása feltárja a Bolygó belső szilárd magját. Helyreállítva: solarsystem.nasa.gov.
10. Wikipedia. Merkúr bolygó). Helyreállítva: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Merkúr bolygó). Helyreállítva: en.wikipedia.org.
12. Williams, M. A higanypálya. Mennyi a higanyév egy évben? Helyreállítva: universetoday.com.