Merkuur (0)

Tartu Kutsehariduskeskus
Majutus - ja toitlustusosakond
Merkuur
Nele Lange
TeP08
Tartu
Sisukord:
Mõõtmed………………………………………………………………………lk 3
Pöörlemine…………………………………………………………………..lk 3-4
Vaadeldavus …………………………………………………………………lk 4-5
Heledus…………………………………………………………………………lk 6
Päritolu…………………………………………………………………………lk 6
Atmosfäär…………………………………………………………………….lk 6-7
Temperatuur……………………………………………………………………lk 7
Magnetväli…………………………………………………………………….lk 7-8
Keemiline koostis……………………………………………………………….lk 8
Huvitavad efektid Merkuuri taevas……………………………………………lk 9
Merkuuri uurimine viimastel sajanditel……………………………………lk 9-10
Merkuur
Merkuur on nime saanud vanarooma kaubanduse, reiside ja varguse jumalalt Mercuriuselt, kellele Vana-Kreekas vastas Hermes . Oma nime võlgneb Merkuur nähtavasti kiirele liikumisele taevavõlvil ( Mercurius on kergejalgne jumalate käskjalg).
Mõõtmed:
Merkuur on Päikesesüsteemi kõige väiksem planeet. Ta on Maa kaaslasest Kuust pisut suurem (läbimõõt on 40% võrra suurem). Ta on mõõtmetelt, kuid mitte massilt väiksem Jupiteri kaaslasest Ganymedesest ja Saturni kaaslasest Titanist. Merkuuri suurus on võrreldav ka Jupiteri kaaslase Kallisto ja Neptuuni kaaslase Tritoni omaga .
Merkuuri läbimõõt ekvaatori tasandil on 4879,4 km (38,252% Maa läbimõõdust). Lapikus puudub. Planeedi pindala on 75 miljonit ruutkilomeetrit.
Mass on 3,303× 1023 kg (18 korda väiksem (5,5271%) Maa massist). Mass mõõdeti kosmoseaparaadi Mariner 10 trajektoori häirituse järgi lähedastel möödumistel planeedist 1974 ja 1975.
Raskusjõud Merkuuri ekvaatoril on 2,78 m/s² (2,57 korda väiksem kui Maa ekvaatoril). Et raskusjõud on palju suurem kui Kuul, siis väljapaisatud materjal jõuab 65%-ni sellest kaugusest mis Kuul. Raskuskiirendus on 3,71 m/s² (0,38 raskuskiirendusest Maal).
Esimene kosmiline kiirus on 3,0 km/s Paokiirus (planeedi gravitatsiooniväljast lahkumiseks vajalik kiirus) on 4,25 km/s (0,38 paokiirusest Maal).
PÖÖRLEMINE:
Nagu näitasid kosmoseaparaadilt Mariner 10 edastatud fotod, on Merkuuri pöörlemisperiood 58 Maa ööpäeva ja 15,5088 tundi (58,6462 ööpäeva; 58 ööpäeva 15 tundi 36 minutit; 5 067 360 s), mis moodustab 2/3 tiirlemisperioodist. See vaatlus kinnitas teoreetilisi kaalutlusi, mille kohaselt Merkuuri pöörlemine ja tiirlemine on Päikese tekitatud loodetest põhjustatud resonantsis proportsiooniga 3:2.
Pöörlemistelg on orbiidi tasandiga peaaegu risti (ekvaatori kalle 2 kraadi). Seetõttu on ekvaatoril kaks teineteise vastas olevat punkti, kus periheelis on alati keskpäev, ja kaks 90 kraadi võrra nihutatud punkti, kus afeelis on alati keskpäev. Samuti tuleneb pöörlemistelje asendist, et Merkuuril ei ole aastaaegu nagu Maal.
Merkuuri ööpäev ühest päikesetõusust teiseni kestab 176 Maa ööpäeva (kaks tiirlemisperioodi pikkust). Pöörlemiskiirus on seega äärmiselt väike.
Kauges minevikus võis Merkuuri pöörlemine olla kiirem. Oletatakse, et pöörlemisperiood võis olla 8 tundi. Päikese poolt põhjustatud loodete tõttu on see aeglustunud.
VAADELDAVUS:
Kuigi kauguse ja näiva suuruse poolest on Merkuur võrreldav Marsiga, on ta läheduse tõttu Päikesele Maalt palju raskemini vaadeldav, sest suurema osa ajast pole ta Päikese säras eristatav .
Merkuuri on võimalik vaadelda aastas kahel või kolmel perioodil lühikest aega heledas koidu- või ehataevas madalal silmapiiri kohal. Eestis on ta jälgitav ainult kevadise ja sügisese pööripäeva paiku, mil hämarik on lühike.
Ta on nähtav tavalise pikksilmaga ning ka palja silmaga. Ta paistab oranži värvi tähena tähesuurusega tavaliselt 1...–1. Pikksilmast on soodsatel tingimustel äratuntavad üksnes mõned tumedad pinnad, eeskätt varjupiiri lähedal. Teleskoobist on enamasti näha üksnes ähmane sirp . Ka kõige tugevamate teleskoopidega ei ole pinnavorme praktiliselt näha. Asi on selles, et horisondi läheduse tõttu peab valgus läbima pika teekonna läbi Maa atmosfääri ning moondub turbulentsi ning valguse murdumise ja neeldumise tõttu. Enne päikesetõusu või pärast päikeseloojangut paistab Merkuur nii madalal, et tema kiirgus peab läbima 10 korda paksema Maa atmosfääri kihi kui juhul, kui ta paistaks otse pea kohal. Hubble'i kosmoseteleskoobiga ei lubata Merkuuri üldse vaadelda, et vältida teleskoobi kahjustumist päikesevalguse toimel.
Merkuuril on faasid nagu Kuul (vaata Kuu faasid). Alumises konjunktsioonis paistab ta õhukese sirbina. Ülemises konjunktsioonis oleks nähtav kogu pind. Kummaski faasis tõuseb ja loojub ta aga koos Päikesega, mistõttu teda Maalt vaadelda ei saa. Esimeses ja viimases veerandis on Merkuur suurimal näilisel kaugusel Päikesest vastavalt ida ja lääne pool ning tema pind on poolvalgustatud. Suurim näiline kaugus Päikesest (eemaldumus) on 18,5° (periheelis) kuni 28,3° (afeelis). Suurimal näival kaugusel Päikesest lääne pool tõuseb Merkuur kõige rohkem aega enne Päikest ning suurimal näival kaugusel Päikesest ida pool tõuseb ta kõige rohkem aega pärast Päikest. Harva on Merkuur üle ühe tunni võrra Päikesest ees või rohkem kui ühe tunni võrra järel.
Näiv suurus on 5...15 sekundit. Alumises konjunktsioonis on see umbes 10 sekundit (1/180 Kuu näivast suurusest ), ülemises konjunktsioonis umbes 4,5 sekundit (1/380 Kuu näivast suurusest).
Kui alumine konjunktsioon toimub kahest orbiidisõlmest ühe lähedal (keskmiselt iga 7 aasta tagant, näiteks 7. mail 2003 ja 8. novembril 2006), saab teda tugeva päikesefiltriga varustatud teleskoobist näha musta viilukesena Päikese eest möödumas. Järgmine kord on 9. mail 2016.
Merkuur on alumises konjunktsioonis keskmiselt 116 ööpäeva tagant, kuid see intervall varieerub planeedi orbiidi ekstsentrilisuse tõttu 111 ööpäevast 121 ööpäevani. Tema vastassuunaline liikumine Maalt vaadatuna kestab 8...15 ööpäeva. Kõikumist põhjustab muu hulgas orbiidi suur ekstsentrilisus.
Merkuur on sagedamini hõlpsasti nähtav lõunapoolkeralt kui põhjapoolkeralt, sest ta on suurimal võimalikul näival kaugusel Päikesest lääne pool alati siis, kui lõunapoolkeral on varasügis, ning ida pool siis, kui lõunapoolkeral on talve lõpp. Mõlemal ajal on Merkuur ekliptika suhtes maksimaalselt kaldu, nii et lõunapoolkera parasvöötmes, näiteks Argentinas ja Uus- Meremaal , tõuseb ta esimesel juhul mitu tundi enne päikesetõusu ning teisel juhul loojub alles mitu tundi pärast päikesetõusu. Põhjapoolkeral jääb ta sel ajal päikesele liiga lähedale.
Merkuur on palja silmaga nähtav ka täieliku päikesevarjutuse ajal. See on ka ainuke aeg, mil teda saab vaadelda kõrgel taevas.
Merkuuri minimaalne kaugus Maast on 82 Gm.
Heledus:
Merkuur on Päikesesüsteemi tumedaim planeet: ta peegeldab päikesevalgusest ainult 5–6%. Planeedi pind on tumedam isegi basaldist . Visuaalne geomeetriline albeedo on 0,10.
Tähesuurus on olenevalt asendist –1,9...5,5. Seega võib ta paista Siiriusest heledamana. Keskmises vastasseisus on näiv heledus 1,71m.
Merkuur paistab kõige heledamana siis, kui ta on veerand- ja täisfaasi vahel. Sel ajal on ta küll Maast kaugemal kui teistes faasides , kuid suurema kauguse kompenseerib valgustatud ala suurus. (Veenuse puhul on olukord vastupidine .)
Värvuselt on Merkuur kollast või tumehalli värvi.
Päritolu:
Merkuur on moodustunud umbes samamoodi nagu Maa. Planeedid moodustusid umbes 4,5 miljardit aastat tagasi. Sel ajal langes planeetidele palju hajusainet ja kivipuru, mis oli järele jäänud planeedid moodustanud udukogust. Tõenäoliselt eristusid päris alguses tihe metalliline tuum ja silikaatidest koor. Kui suurem kivirahe oli vaibumas, voolas laava planeedi pinnale, kattes vana koore. Sel ajal tekkisid kraatritevahelised tasandikud. Hiljem Merkuur jahtus . Tuum tõmbus kokku. See tõi kaasa koore pragunemise ning pikkade ja kõrgete kaljurünkade moodustumise . Pärast seda ujutas laava madalmikud üle ning moodustas siledad tasandikud. Seejärel tekkis mikrometeoriitide toimel tolmune pind, mida nimetatakse ka regoliidiks. Suuremad meteoriidid tekitasid kiirtega kraatreid . Merkuuri pind ei ole miljoneid aastaid enam muutunud, kui jätta kõrvale aeg-ajalt aset leidvad kokkupõrked meteoriitidega.
Atmosfäär:
Väikese paokiiruse ja kõrge pinnatemperatuuri tõttu on Merkuuri atmosfäär äärmiselt hõre ning koosneb põhiliselt vesinikust, heeliumist, kaaliumist, naatriumist, hapnikust, süsinikdioksiidist, neoonist ja argoonist. Jälgi on ka krüptoonist ja ksenoonist. Gaasimolekulid põrkuvad Merkuuri pinnaga sagedamini kui üksteisega. Võib öelda, et Merkuuril atmosfäär praktiliselt puudub. Nagu näitavad Mariner 10-l tehtud eksperimendid , on Merkuuri atmosfääri kogurõhk umbes 2×10–9 millibaari ehk Maa omast 500 miljardit korda väiksem, mis Maal tähendab laboris tekitatud vaakumi rõhku.
Atmosfääri molekulid eralduvad pidevalt kosmosesse. Näiteks kaaliumi - või naatriumi aatomite keskmine "eluiga" on Merkuuri päeva ajal umbes 3 tundi (ja periheelis pool sellest).
Haihtuvat atmosfääri täiendab pidevalt mitu mehhanismi: Merkuuri magnetväli hoiab kinni päikesetuult; suuremate kehade ja mikroosakeste kokkupõrked Merkuuri pinnaga tekitavad auru; auru eraldub ka temperatuurist tingitud aurumise tõttu. On ka võimalik, et gaasi eraldub sügavalt planeedi seest. Heelium võib tulla nii päikesetuulest kui ka radioaktiivsest uraanist ja tooriumist pinnasekivimites.
Merkuuril puuduvad tuule poolt tekitatud pinnavormid, nagu liivaluited ja liiva- või tolmujutid. Seetõttu arvatakse, et Merkuuril ei ole ka varem olnud märkimisväärset atmosfääri.
Temperatuur:
Atmosfääri hõreduse tõttu (hõre atmosfäär ei talleta soojust) kõigub temperatuur suuresti. Merkuuri keskmine pinnatemperatuur on 452 kelvinit (179°C), minimaalne 90°K (-173°C; enne koitu) ja maksimaalne 700°K (427°C; sellel temperatuuril on võimalik tina sulatada). Päeval on keskmine pinnatemperatuur 623°K, öösel 193°K. Veenusel on küll pisut kuumem, kuid temperatuur on seal stabiilsem.
Merkuuri elliptilise orbiidi ning pöörlemis- ja tiirlemisperioodi vahekorra tõttu esinevad teatavatel pikkuskraadidel temperatuuri aastased ja ööpäevased perioodilised muutused.
Magnetväli:
Merkuuril on Maa magnetväljast 100 korda nõrgem (ekvaatoril 0,24 A/m) dipolaarne magnetväli, mis avastati Mariner 10 möödalendudel saadud andmete põhjal. Magnetväli on pöörlemistelje suhtes 7 kraadi kaldu ning moodustab magnetosfääri. Magnetosfäär ulatub pisut üle 1000 km võrra planeedi pinna kohale.
Varem arvati, et väiksuse tõttu on planeet üleni tahkestunud, mistõttu magnetvälja tekitavat dünamoefekti ei saa olla. On võimalik, et see magnetväli tekib nagu Maa omagi ringleva vedela tuumamaterjali poolt tekitatud dünamo tõttu. Praeguste hinnangute järgi ei ole Merkuuri tuum piisavalt kuum, et nikkel ja raud saaksid olla vedelas olekus. Võib-olla tekitavad magnetvälja madalama sulamistemperatuuriga ained, näiteks väävel. Dünamoteooriale on probleemiks ka Merkuuri pöörlemise aeglus . On ka võimalik, et Merkuuri magnetväli on jäänus varasemast dünamoefektist, mis on nüüdseks lakanud, kuid jätnud endast järele tahkestunud magnetilistest materjalidest koosneva püsimagneti.
Merkuuri magnetväli on mõistatuseks, sest ta sunnib oletama, et kas Merkuur on kunagi olnud palju suurem või Päike palju heledam, olles väljakutseks üldtunnustatud arusaamale Päikese ja planeetide tekkimisest.
Keemiline koostis:
Merkuur koosneb umbes 60–70% ulatuses metallidest ja 30% ulatuses silikaatidest.
Pinnastruktuuri sarnasuse tõttu arvatakse, et Merkuuri koore tihedus on umbes sama mis Kuu omal.
Merkuuri kõrge metallisisalduse seletamiseks on mitu teooriat. Ühe teooria järgi oli metallide ja silikaatide vahekord algselt samasugune nagu tavalistel kondriitmeteooridel ning tema mass oli praegusest umbes 2,25 korda suurem, kuid ta põrkas Päikesesüsteemi varases staadiumis kokku planetoidiga, mille mass moodustas 1/6 sellest massist. See kokkupõrge jättis planeedi ilma suurest osast koorest ja vahevööst, jättes järele põhiliselt metallirikka tuuma. Analoogiline seletus on antud Kuu moodustumisele ( hiiglase mõju teooria). Teise teooria järgi moodustus Merkuur Päikesesüsteemi algstaadiumis enne Päikese energiatoodangu stabiliseerumist. Merkuur oli algselt praegusest umbes kaks korda suurema massiga. Algpäikese kokkutõmbumisel võis temperatuur Merkuuri lähedal olla 2500 ja 3500 kelvini vahel, võib-olla lühemat aega koguni 10 000 kelvinit. Suur osa Merkuuri pinnasekivimitest aurustus ning tekkis kivimiauruatmosfäär, mille nebulaartuul kaasa viis.
Huvitavad efektid Merkuuri taevas:
Teatavates punktides Merkuuri pinnal saaks vaatleja näha ühe ja sama Merkuuri päeva jooksul kahte päikesetõusu. Asi on selles, et umbes neli ööpäeva enne periheeli on Merkuuri orbitaalkiirus täpselt võrdne pöörlemiskiirusega, nii et Päike lakkab taevas liikumast, ning periheelis ületab orbitaalkiirus pöörlemiskiiruse, nii et Päike hakkab taevas tagurpidi liikuma. Neli ööpäeva pärast periheeli taastub Päikese normaalne ida-läänesuunaline liikumine. Õiges kohas asuv vaatleja näeks, kuidas Päike pooleldi tõuseb, seejärel loojub tagasi samal horisondil ning lõpuks tõuseb uuesti, et jätkata oma normaalset ringkäiku. Need efektid kutsub esile Merkuuri orbiidi suur ekstsentrilisus koos pöörlemis- ja tiirlemisperioodi resonantsiga suhtes 3:2.
Mõnel laiuskraadil saaks vaatleja jälgida, kuidas Päike tõuseb ning muutub seniidile lähenedes üha suuremaks . Seniidis Päike jääb seisma, liigub veidi aega vastassuunas ning jääb uuesti seisma. Lõpuks liigub Päike aina väiksemaks jäädes uuesti horisondi poole. Tähed aga liiguvad taevas kolm korda kiiremini kui Päike. Teistes kohtades on jälle teistsugused efektid.
Merkuuri uurimine viimastel sajanditel:
1880. aastatel leidis Merkuuri pinda uurinud Giovanni Schiaparelli, et Merkuur peab pöörlemis- ja tiirlemisperioodi võrdsuse tõttu olema alati pööratud ühe küljega Päikese poole, nii nagu Kuu on alati pööratud ühe küljega Maa poole. 1962. aastal uuriti Merkuuri raadiokiirgust ning leiti, et Merkuuri pime pool on liiga soe selleks, et see nii saaks olla. Kui pime pool oleks alati Päikesest ära pööratud, peaks ta olema palju külmem. 1965 määrasid Gordon Pettengill ja Rolf B. Dyce radarvaatluste abil Merkuuri pöörlemisperioodiks 59±5 Maa ööpäeva. Osutus, et pöörlemisperioodi ja tiirlemisperioodi suhe on 3:2. Orbiidi ekstsentrilisus hoiab seda suhet stabiilsena. Selles mängivad rolli Päikese poolt põhjustatud looded . Merkuur on ainus taevakeha Päikesesüsteemis, millel on tiirlemise ja pöörlemise resonants, mille proportsioon ei ole 1:1. Astronoomide esialgne arvamus tulenes asjaolust, et ajal, mil Merkuur oli kõige paremini vaadeldav, oli ta alati pööratud Maa poole ühe ja sama küljega. 1971 täpsustati radarvaatluste abil Merkuuri pöörlemisperioodiks 58,65± 0,25 Maa ööpäeva. Mariner 10 lähivaatluste põhjal määrati pöörlemisperioodiks 58,646±0,005 Maa ööpäeva.
Võiks arvata, et Merkuuril ei saa olla vett ega jääd, sest atmosfäär on hõre ja Päike kütab planeedi pinna väga kuumaks. Ent 1991. aasta radarivaatlused annavad alust oletada, et Merkuuri põhjapoolusel (mida Mariner 10 ei kaardistanud) võib olla pinnal või pinna lähedal tolmu all pisut veejääd. Kui seal tõesti vett on, siis tõenäoliselt ta paikneb kraatripõhjades, mis jäävad alati päikesevarju, sest põhjapoolusel on Päike alati madalal horisondi kohal. Seal võib olla külmem kui -161ºC. Vett on sinna arvatavasti toonud komeedid . Võib ka olla, et vesi oli seal algusest peale olemas ning ei saanud madala temperatuuri tõttu ära aurata.
Et ükski kosmoseaparaat ei ole teinud tiiru ümber Merkuuri ega laskunud planeedi pinnale, on meie teadmised Merkuurist umbes samasugused nagu teadmised Kuust 1950. aasta paiku.