Вращение Меркурия
Солнечная система > Планета Меркурий > Вращение Меркурия
Особенности вращения Меркурия вокруг Солнца: скорость, период, сколько планета тратит времени на орбиту в Солнечной системе, длительность дня и года с фото.
Из всех планет движение и период вращения Меркурия является самым необычным. Дело в том, что сам процесс осевых оборотов проходит замедленно. Если ось вращения Меркурия занимает 175.97 дней, то на облет орбиты вокруг Солнца уходит 88 дней. То есть, день длится в 1.999 раз больше года. Экваториальный скоростной показатель – 10.892 км/ч. Это приводит к солнечным дням, где на оборот тратится 58.647 дней.
Орбита вращения Меркурия
Если бы вы побывали в гостях у планеты, то смогли бы наблюдать, как Солнце поднимается до половины и задерживается на одной точке в течение всего дня. Это случается за 4 дня до момента перигелия из-за того, что орбитальная скорость превышает угловую, а звезда запускает обратное движение.
Вращение Меркурия вокруг Солнца
Давайте детальнее рассмотрим вращение Меркурия вокруг Солнца. Во время одного из меркурианских лет среднее солнечное движение достигает двух градусов в день в западной направленности, из-за чего день увеличивается втрое, чем вращение. В зависимости от года движение будет меняться. А момент афелия оно замедлится и даст 3 градуса в день. Но Солнце также замедлится и приостановит свое смещение к западу, перейдет восточнее и снова вернется к западному направлению. Ниже продемонстрирован наклон оси вращения Меркурия.
Ось вращения Меркурия
Стоит понимать, что в момент перемены солнечной скорости звезда увеличится в наблюдаемых размерах, а затем уменьшится.
Об особенностях и скорости вращения планеты не знали до 1965 года. Тогда полагали, что все зависит от планетарных приливов к Солнцу. Прорыв сделали советские исследователи, которым в 1962 году удалось отбить радиосигналы от поверхности Меркурия. Позже американцы использовали Аресибо и подтвердили результаты, а также период вращения, достигавший 58.647 дней.
Полезные статьи:
Положение и движение Меркурия
Строение Меркурия
Поверхность Меркурия
Исследования Меркурия
Конечно же, первым навел свой телескоп на Меркурий любопытный Галилео Галилей, и было это еще в начале XVII века. Но телескоп его был слишком слабым, чтобы что-то увидеть.
7 ноября 1631 года Пьер Гассенди воспользовался вычислениями Кеплера и пронаблюдал прохождение Меркурия по диску Солнца. Вскоре наблюдались фазы планеты и было доказано, что Меркурий вращается вокруг Солнца.
В 1737 году английский астроном Джон Бевис наблюдал редчайшее явление – покрытие Меркурия Венерой. Такое случается раз в несколько столетий, и в следующий раз будет 3 декабря 2133 года.
В дальнейшем астрономы много раз пытались изучать эту планету – вычислили период обращения и даже пытались составить карту. Но телескопические наблюдения Меркурия очень сложны, и данных было очень мало.
Кстати, даже телескоп Хаббл никогда не использовался для изучения Меркурия – яркое Солнце неподалёку может повредить чувствительную аппаратуру.
Радиоастрономические наблюдения Меркурия дали немало полезной информации – была измерена температура в разных точках, построена карта некоторых участков.
Больше всего информации о планете получено с помощью автоматических зондов, хотя организовать их полёт к Меркурию гораздо сложнее, чем к внешним планетам, например, к Марсу.
Первым около Меркурия в 1974-1975 годах трижды пролетел «Маринер-10». Он сблизился с планетой до 320 километров и сделал множество детальных фотографий, что позволило составить подробную карту почти половины Меркурия. Этот зонд передал множество ценной информации.
Схема полета «Маринер-10»
Второй аппарат «Месенджер» стартовал в 2004 году, а облетел планету в первый раз в 2008 году. После серии маневров около Венеры и Земли аппарат в 2011 году вышел на орбиту около Меркурия. Этот аппарат находился на орбите и исследовал планету до 2015 года, а затем упал на поверхность, оставив на месте падения кратер размером в 15 метров.
На этом снимке, сделанном «Мессенджером», показаны места расположения льда на полюсе и вблизи него.
Сейчас около Меркурия нет никаких земных аппаратов, да и было их за всю историю всего два. Но в20 октября 2018 года стартовала миссия BepiColombo, которая достигнет Меркурия в 2025 году. Столько много времени требуется для маневров около Венеры, Земли и Меркурия, чтобы погасить скорость и затем выйти на орбиту.
Версии дорог до Марса
Из-за непрерывного перемещения космических участников Солнечной системы прямого маршрута на Красную планету не предвидится.
Потому надо подобрать наилучший вариант, позволяющий проложить наименьшее расстояние от Марса до Земли.
Выбрав оптимальную траекторию, получится сократить расход запасов энергоносителя и потратить минимум времени.
Стартующее с поверхности Земли пилотируемое космическое судно получает импульс, к которому прибавляют скорость перемещения Земли по собственной орбите.
Срединный отрезок корабль пройдет по прямой траектории, скорость его передвижения фактически не изменится.
Чтобы определиться с наилучшим периодом времени и лететь до Марса по минимальному километражу, выбирают лучший маршрут из трех возможных.
Эллиптический путь движения
У эллиптического варианта пути планет и космических аппаратов есть второе название, гомановский. Получен второй термин благодаря достижениям Вальтера Гоманна, трудившегося над его разработкой. Параллельно с ним, практически в тот же временной период над этой проблемой работали советские изобретатели В. Ветчинкин и Ф. Цандер.
Эллиптическая трасса признана самой элементарной, благодаря чему космический корабль потребляет наименьший объем горючей смеси. Путь включает половину эллиптической магистрали вокруг Солнца.
Старт аппарата с космическими путешественниками должен произойти в благоприятный отрезок времени. На сегодняшний день быстрее всех до Красной планеты долетело непилотируемое техническое устройство Маринер-6. На пересечение космического пространства между двумя планетами им был потрачен 131 день.
Дольше всех достигали марсианских просторов аппараты Вигинг-2, Марс Обсервер и его одноклассник Полар Лэндер, им потребовалось по 330 дней.
С учетом того, что для сокращения расстояния на обратном пути космонавтам потребуется снова ждать благоприятного окна в движении планет, то на Марсе им придется провести еще более 2-х лет.
Параболическая трасса
Движение орбитальной станции по параболическому пути предполагает прибытие в финишную точку через 70 суток.
Только в этом случае придется выбирать, какую из задач решать первой: сколько лететь часов от Земли до Марса или сколько израсходовать горючего.
На преодоление этого космического отрезка понадобится в 4,3 раза больше топлива, причем перемещать его тоже должен корабль, из-за чего увеличиваются его вес и габариты, как следствие, уменьшается скорость.
Увеличение расхода топлива связано с необходимостью более интенсивного движения на старте и в период посадки.
Для этого межпланетному аппарату потребуется разгон до достижения третьей космической скорости.
Еще больше горючей смеси потребует приложение усилия для пилотируемого торможения.
По подсчетам астрофизиков, даже солидные энергетические расходы не слишком сильно сократят продолжительность полета, марсианские прогулки будут возможны спустя 5 месяцев, отсчитанных от старта, после чего надо еще выждать время для благополучной отправки назад, на Землю.
Гиперболическая траектория
Согласно гиперболической версии движения, космическая станция должна сначала пролететь мимо Марса, затем изменить вектор маршрута, чтобы проникнуть в гравитационное поле планеты.
Это самый скоростной вариант. По предположениям астрофизиков, межпланетное путешествие займет около 1-1,5 месяцев, в километрах путь будет самым большим.
Чтобы ее реализовать скорость аппарата в полете должна быть выше третьей космической, т.е. превышать 16,7 км/с.
Опыт движения в подобном темпе у землян уже есть.
С такими скоростными характеристиками в космическом пространстве перемещались космолеты Пионер-10 и Новые Горизонты.
У гиперболического варианта движения есть препоны. Не все аппараты способны лететь по указанной схеме, химическая разновидность двигателя не подходит. Для пересечения пространства между Землей и желаемой планетой потребуется скоростная ракета, способная преодолеть ограничения и разогнаться до требующейся скорости при умеренном топливном потреблении, такой результат теоретически могут дать корабли с электрическим или ядерным видом двигателя.
2 место. Титан
Да, Титан, спутник Сатурна, не является планетой, но в наш перечень очень колоритно вписывается. Это одно из немногих мест в Солнечной системе, где на данный момент возможно существование жизни (кроме Земли конечно) хотя бы в самой примитивной форме. Согласно актуальным исследованиям на Титане имеется углерод, водород, азот и кислород – всё необходимое для жизни. К тому же достаточно плотная атмосфера обеспечивает надёжную защиту от космического излучения. На Титане есть всё необходимое для жизнедеятельности колонии: от воды до возможности получения ракетного топлива. Титан очень привлекателен в экономическом плане, т.к. жидких углеродов там в сотни раз больше, чем всех нефтяных запасов на Земле. К тому же все эти сокровища находятся прямо на поверхности спутника в виде озёр.
Титан. Вид сквозь облака
Человеку на Титане может навредить низкое давление, низкая температура и наличие цианистого водорода в атмосфере. Без специальных скафандров на первых парах не обойтись. Неприятным фактором является и гравитация, которая ниже нашей в 7 раз. Из-за этого наш организм может пострадать. А ещё там нередко бывают сильные землетрясения.
Очень высока вероятность того, что Титан станет 3-м космическим объектом после Луны и Марса, на котором высадится человек. Сегодня его в первую очередь рассматривают как источник ресурсов, которые на Земле постепенно заканчиваются.
Расстояние между Землей и Марсом
DAPA Images
Чтобы понять сколько времени требуется, чтобы добраться до Марса, нужно узнать расстояние между двумя планетами.
Марс — четвертая планета от Солнца и вторая ближайшая к Земле. Но расстояние между Землей и Марсом постоянно меняется по мере того, как они двигаются вокруг Солнца.
Теоретически, Земля и Марс ближе всего друг к другу, когда Марс находится ближе всего к Солнцу (перигелий), а Земля — дальше всего от Солнца (афелий). Это позволило бы сократить расстояние до 54,6 миллиона километров.
Однако такого никогда не случалось в известной истории. Минимальное сближение планет произошло в 2003 году, когда они находились в 56 миллионах километров друг от друга.
Две планеты расположены дальше всего, когда они находятся дальше всего от Солнца с противоположных сторон от звезды. В этой точке расстояние между ними может достигать чуть больше 400 миллионов км.
Среднее расстояние между двумя планетами составляет 225 миллионов километров.
Сколько летели до Марса?
Несмотря на то, что на Марс не ступала нога человека, ученные давно заинтересовались планетой и с 1964 года стали отправлять различные устройства и аппараты для более детального изучения Красной планеты.
Первая миссия по изучению Марса была осуществлена в 1964 году, когда США отправили аппарат под названием Mariner-4 к орбите далекой планеты. Аппарат летел 228 дней. Он предоставил ученым 21 фотографию.
Mariner-6 был отправлен к Марсу в 1969 году. Полет к орбите Красной планеты длился 155 дней. В результате этой миссии ученые получили данные об атмосфере и температуре на поверхности.
Mariner-7 был отправлен в том же году, выступая как запасной вариант. Путь его занял 128 дней.
Mariner-9 был отправлен в 1971 году, добрался до Марса он за 168 дней. Этот аппарат стал первым искусственным спутником планеты, за свое недолгое существование (до октября 1972 года) он успел создать карту поверхности Марса.
Viking-1 стал первым аппаратом, чьей миссией была посадка на поверхность. Добирался он 304 дня.
Viking-2 добирался 333 дня и главной задачей было — поиск жизни. С помощью аппарата было сделано более 16 тысяч снимков. Фотографии были цветными, что дало абсолютно новый взгляд на Марс.
Mars Pathfinder, запущенный в 1996 году, достиг Красной планеты за 183 дня. Аппарат изучал местный грунт.
Mars Express — космическая станция Европейского космического агенства. Она находилась в пути 201 день.
Mars Reconnaissance Orbiter — первый разведчик, отправленный в 2005 году с целью найти место, где могли бы высадиться первые колонисты. Путь занял 210 дней.
Аппарат Maven, отправленный в 2013 году, занимался изучением атмосферы планеты и добирался до нее 307 дней.
Советскому Союзу не везло с изучением Марса, было много неудачных пусков и поломок в процессе полета. С Венерой получалось гораздо успешнее. Приведем данные: советский аппарат Марс-1 летел до Марса 230 дней.
Такая значительная разница в длительности полетов появляется из-за разного расположения двух планет. А техническое развитие не может серьезно повлиять на время пути — в большей части длительность зависит от сложных математических вычислений, заключающихся в анализе орбит двух небесных тел.
Изучение возможности полета человека к Марсу
Параллельно с первыми попытками запуска автоматических зондов к Марсу с 1960 года в СССР и США проходили разработки проектов пилотируемого полета к Марсу с ориентиром на запуск в 1971 году. Эти проекты отличались массой межпланетного корабля в сотни тонн и наличием особого отсека с высоким уровнем защиты от космической радиации, где экипаж должен был укрываться во время солнечных вспышек. Электропитание таких кораблей должно было осуществляться от ядерных реакторов или очень крупных солнечных батарей. В рамках подготовки к таким полетам были проведены наземные эксперименты по изоляции людей (“Марс-500” и марсианские полигоны в канадской Арктике, Гавайях и т.д.) и эксперименты по созданию замкнутых биосфер (“БИОС” и “Биосфера-2”). Как видно из названия эксперимента “Марс-500” существует вариант полета к Марсу примерно за 500 суток, что в 2 раза короче, чем при классической схеме (2-3 года).
Как видно в сравнении с классической схемой время пребывания в системе Марса в этом случае сокращается с 450 до 30 суток.
Краткая характеристика и особенности планеты
Из всех восьми планет Солнечной системы у Меркурия самая необычная орбита. Из-за незначительного удаления планеты от Солнца ее орбита самая короткая, но по форме представляет собой очень вытянутый эллипс. По сравнению с орбитальным путем других планет, первая планета имеет самый высокий эксцентриситет — 0,20 e. Другими словами, движение Меркурия напоминает гигантское космическое колебание. В перигелии быстрый сосед Солнца приближается на расстояние 46 миллионов км, нагреваясь до красного. В афелии Меркурий отдален от нашей звезды на расстояние 69,8 млн км, успев за это время несколько остыть на бескрайних просторах космоса.
Эта особенность орбитального полета легко объясняет широкий диапазон перепадов температур на планете, который является наиболее значительным в Солнечной системе. Однако главной отличительной особенностью астрофизических параметров маленькой планеты является смещение орбиты относительно положения Солнца. Этот процесс в физике называется прецессией, и что вызывает его, до сих пор остается загадкой. В 19 веке даже была составлена таблица изменения орбитальных характеристик Меркурия, но полностью объяснить такое поведение небесного тела не удалось. Уже в середине 20-х годов была высказана гипотеза о существовании некой планеты возле Солнца, которая влияет на положение орбиты Меркурия. В настоящее время подтвердить эту теорию техническими средствами наблюдения с помощью телескопа невозможно из-за близости исследуемой области к Солнцу.
Наиболее подходящим объяснением этой особенности орбиты планеты является рассмотрение прецессии с точки зрения теории относительности Эйнштейна. Ранее орбитальный резонанс Меркурия оценивался от 1 до 1. Фактически оказалось, что этот параметр имеет значение от 3 до 2. Ось планеты расположена под прямым углом к плоскости орбиты и сочетанию скорость вращения соседнего Солнца вокруг своей оси с орбитальной скоростью приводит к любопытному явлению… Светило, достигнув зенита, начинает разворачиваться, поэтому на Меркурии восход и заход Солнца происходят в части горизонта Меркурия.
Что касается физических параметров планеты, то они следующие и кажутся довольно скромными:
- средний радиус планеты Меркурий 2439,7 ± 1,0 км;
- масса планеты 3,33022 1023 кг;
- плотность Меркурия — 5 427 г / см³;
- ускорение свободного падения на экваторе Меркурия составляет 3,7 м / с2.
Первая планета Солнечной системы занимает иное положение, чем Земля. Минимальное расстояние между двумя планетами составляет 82 миллиона км, а максимальное — 217 миллионов км. Если вы полетите с Земли на Меркурий, космический корабль сможет достичь планеты быстрее, чем на Марс или Венеру. Это связано с тем, что маленькие планеты чаще находятся ближе к Земле, чем ее соседи.
Меркурий имеет очень высокую плотность и по этому параметру он ближе к нашей планете, превосходя Марс почти вдвое: 5,427 г / см3 против 3,91 г / см2 у Красной планеты. Однако ускорение свободного падения у обеих планет, Меркурия и Марса, практически одинаково: 3,7 м / с2. Ученые долгое время считали, что первая планета Солнечной системы раньше была спутником Венеры, но получение точных данных о массе и плотности планеты опровергло эту гипотезу. Меркурий — полностью независимая планета, образовавшаяся при формировании Солнечной системы.
Почему колонизация Меркурия невозможна в настоящее время
Впрочем, на данный момент и даже в ближайшем будущем колонизация Меркурия может быть осуществима только в воображении фантастов.
Во-первых, против этого играют близость планеты к Солнцу, отсутствие на ней плотной атмосферы и медленный период обращения вокруг оси (1 день на Меркурии = 176 земным). За счет этого практически невозможно не только “создать жизнь” на этой планете, но даже большинством компонентов необходимых для его поддержания, разжиться здесь не представляется возможным – “ввозить” с Земли придется буквально всё.
А во-вторых, к Меркурию нельзя лететь “по прямой”, из-за все той же близости Солнца и его силы притяжения. Космическому аппарату потребуется целая серия замысловатых “гравитационных маневров”, чтобы благополучно достигнуть первой планеты, что сильно удлиняет и удорожает любой полет.
Иными словами, с нашими нынешним уровнем развития техники, любая попытка создать колонию на этой планете, столкнется с таким объемом проблем и сложностей, что становится совершенно не целесообразной.
То что до Меркурия довольно сложно добраться, хорошо иллюстрирует полет исследовательского зонда «Мессенджер». Из-за мощной солнечной гравитации полет по прямой к этой планете невозможен.
Зачем может понадобится колонизация Меркурия?
С другой стороны – запасы (правда все ещё гипотетические) того же гелия-3, а также кобальта, урана, тория и других редких в наших условиях, но вполне типичных для Меркурия элементов, по всей вероятности сделают эту планету желанной целью в далеком будущем.
Кроме того, как уже говорилось – интерес представляют не только полезные ископаемые первой планеты, но и использование её поверхности как площадки для сбора солнечной энергии. Дело в том, что получая её в практически любых объемах, можно использовать её не только “местно”, но и для передачи во внешнюю часть Солнечной системы. Подсчитано, что с помощью направленного “экспорта” солнечной энергии можно разогреть “ледяной мир” – спутник Нептуна Тритон до температуры Земли за какие-то 200 лет. А ещё одна мечта фантастов – “солнечные парусники” получат, наконец, источник энергии сколь угодно большой мощности, к тому же всегда стабильный и никогда не иссякающий.
4 место. Луна
Луна (да, это не планета) наиболее привлекательна тем, что полёт к ней составляет всего 3 дня, и построить там базу не так затратно, как на других космических объектах. На спутнике Земли была обнаружена вода, небольшое количество которой сконцентрировано на полюсах. Собственно говоря, и всё – более Луна ничем не привлекательна как место для переселения.
К сожалению, среди всех рассмотренных вариантов терроформирование Луны пожалуй будет наиболее сложной. Она лишена и подходящей для жизни атмосферы, и существенного магнитного поля. Так что от метеоритов и радиации защиты практически никакой. К тому же нужно решать проблему всепроникающей лунной пыли, которая не только портит оборудование, но и проникает в лёгкие человека. В общем, для создания земных условий на Луне придется сильно постараться. Но её близкое расположение к Земле является неоспоримым преимуществом.
Сегодня Луна рассматривается, прежде всего, как место проведения научных исследований и как источник полезных ископаемых. В особенности землян привлекает наличие там гелия-3, в котором мы будем нуждаться в обозримом будущем.
Методы сокращения продолжительности полета
Ориентируясь на существующие темпы движения пилотируемых космолетов, чтобы без проблем долететь до намеченного объекта, людям понадобится приблизительно от 150 до 260 земных суток.
Решение проблем сокращения длительности полета заключается в ускорении, которое повлечет за собой уменьшение маршрутной дуги. Из-за ее уменьшения технически усложняется процедура посадки и предваряющего ее снижения космолета, т.е. после интенсивного разгона аппарат нужно еще и суметь притормозить.
Чтобы повысить скорость пилотируемого аппарата, надо по максимуму сократить его вес.
Значит, всерьез думать о высадке на Красной планете можно будет только после появления кораблей, снабженных электрическими, лучше ядерными двигателями, потому что для выработки электричества тоже требуется привычное химическое топливо.
Преимуществом двигателей, питающихся электроэнергией, состоит в возможности длительной работы. Однако в условиях космоса они не могут поставлять ее в необходимом и достаточном объеме. Правда скорость оборудованных ими космолетов выше, чем аналогов с химической разновидностью мотора.
Космические судна с ядерными двигателями долетят быстрее приведенных выше соперников, вдобавок сократят продолжительность полета приблизительно на 7 месяцев. Еще одной методикой уменьшения продолжительности полета до 5 месяцев является применение магнетизма, в результате чего жидкая горючая смесь переходит в состояние плазмы или ионизированного газа. Другая идея предполагает использование антивещества, которое позволит долететь за 45 суток.
