MERCURIUS (PLANEET): ONTDEKKING, KENMERKEN, SAMENSTELLING, BAAN, BEWEGING - ARTE - 2025

Mercurius is de planeet die het dichtst bij de zon staat en ook de kleinste van de 8 grote planeten in het zonnestelsel. Het kan met het blote oog worden gezien, hoewel het niet gemakkelijk te vinden is. Desondanks is deze kleine planeet al sinds de oudheid bekend.

Soemerische astronomen hebben zijn bestaan ​​rond de 14e eeuw voor Christus vastgelegd in de Mul-Apin, een verhandeling over astronomie. Daar gaven ze het de naam Udu-Idim-Gu of "planeet van de sprong", terwijl de Babyloniërs het Nabu noemden, boodschapper van de goden, dezelfde betekenis die de naam Mercurius had voor de oude Romeinen.

Figuur 1. De planeet Mercurius. Bron: Pixabay.

Omdat Mercurius (met moeite) zichtbaar is bij zonsopgang of zonsondergang, realiseerden de oude Grieken zich traag dat het hetzelfde hemellichaam was, dus noemden ze Mercurius bij zonsopgang Apollo en die bij zonsondergang Hermes, de maliënkolder van de goden.

De grote wiskundige Pythagoras was er zeker van dat het dezelfde ster was en stelde voor dat Mercurius voor de zonneschijf gezien vanaf de aarde zou kunnen passeren, zoals hij doet.

Dit fenomeen staat bekend als doorvoer en komt gemiddeld 13 keer per eeuw voor. De laatste doorvoer van Mercurius vond plaats in november 2019 en de volgende is in november 2032.

Andere astronomen van oude culturen zoals de Maya's, Chinezen en Hindoes verzamelden ook indrukken van Mercurius en de andere lichtpunten die sneller aan de hemel bewogen dan de sterren op de achtergrond: de planeten.

De uitvinding van de telescoop leidde tot de studie van het ongrijpbare object. Galileo was de eerste die Mercurius met optische instrumenten zag, hoewel de hemelse boodschapper veel van zijn geheimen verborgen hield tot de komst van het ruimtetijdperk.

Algemene karakteristieken

Binnenste planeet

Mercurius is een van de 8 belangrijkste planeten in het zonnestelsel en vormen samen met de aarde, Venus en Mars de 4 binnenplaneten, het dichtst bij de zon en gekenmerkt door rotsachtig zijn. Het is de kleinste van allemaal en degene met de laagste massa, maar aan de andere kant is het na de aarde het dichtst.

Gegevens verkregen

Veel van de gegevens over Mercurius zijn afkomstig van de Mariner 10-sonde, gelanceerd door NASA in 1973, met als doel gegevens te verzamelen van naburige Venus en Mercurius. Tot dan toe waren veel kenmerken van de kleine planeet onbekend.

Opgemerkt moet worden dat het niet mogelijk is om telescopen zoals de Hubble naar Mercurius te richten, gezien de gevoeligheid van de apparatuur voor zonnestraling. Om deze reden is, naast de sondes, een groot deel van de gegevens op de planeet afkomstig van waarnemingen met radar.

Atmosfeer

De Mercuriaanse atmosfeer is erg dun en de atmosferische druk is daar een biljoenste van die van de aarde. De dunne gasvormige laag bestaat uit waterstof, helium, zuurstof en natrium.

Mercurius heeft ook een eigen magnetisch veld, bijna zo oud als de planeet zelf, vergelijkbaar in vorm met het magnetisch veld van de aarde, maar veel minder intens: amper 1%.

Temperaturen

Wat betreft de temperaturen op Mercurius, ze zijn de meest extreme van alle planeten: overdag bereiken ze op sommige plaatsen de verzengende 430 ° C, genoeg om lood te smelten. Maar 's nachts dalen de temperaturen tot -180 ºC.

De dag en nacht van Mercurius verschillen echter enorm van wat we op aarde ervaren, dus later wordt uitgelegd hoe een hypothetische reiziger die het oppervlak bereikt, ze zou zien.

Samenvatting van de belangrijkste fysieke kenmerken van de planeet

-Massa: 3,3 × 10 ²³ kg

-Equatoriale straal : 2440 km of 0,38 keer de straal van de aarde.

-Vorm: de planeet Mercurius is een bijna perfecte bol.

- Gemiddelde afstand tot de zon: 58.000.000 km

-Temperatuur: gemiddeld 167 ºC

Zwaartekracht: 3,70 m / s ²

-Eigen magnetisch veld: ja, ongeveer 220 nT intensiteit.

-Sfeer: afm

- Dichtheid: 5430 kg / m ³

-Satellieten: 0

-Ringen: heeft geen.

Vertaalbeweging

Mercurius voert een translatiebeweging rond de zon uit volgens de wetten van Kepler, wat aangeeft dat de banen van de planeten elliptisch zijn. Mercurius volgt de meest elliptische - of langwerpige - baan van alle planeten en heeft daarom de hoogste excentriciteit: 0,2056.

De maximale afstand tussen Mercurius en Zon is 70 miljoen kilometer en de minimale afstand 46 miljoen kilometer. De planeet heeft ongeveer 88 dagen nodig om één omwenteling rond de zon te voltooien, met een gemiddelde snelheid van 48 km / s.

Dit maakt het de snelste van de planeten die in een baan om de zon draaien, en doet zijn naam als een gevleugelde boodschapper eer aan, maar de rotatiesnelheid om zijn as is aanzienlijk langzamer.

Figuur 2. Animatie van de baan van Mercurius rond de zon (geel), naast die van de aarde (blauw). Bron: Wikimedia Commons.

Maar het grappige is dat Mercurius niet hetzelfde traject volgt als de vorige baan, met andere woorden, het keert niet terug naar hetzelfde startpunt als de vorige keer, maar ondergaat een kleine verplaatsing, precessie genaamd.

Daarom werd een tijdlang aangenomen dat er een asteroïdewolk was of misschien een onbekende planeet die de baan verstoorde, die Vulcanus werd genoemd.

De algemene relativiteitstheorie zou de gemeten gegevens echter op bevredigende wijze kunnen verklaren, aangezien de ruimte-tijdkromming de baan kan verplaatsen.

In het geval van Mercurius ondergaat de baan een verplaatsing van 43 boogseconden per eeuw, een waarde die precies kan worden berekend op basis van Einsteins relativiteitstheorie. De andere planeten hebben zelf zeer kleine verplaatsingen, die tot nu toe niet zijn gemeten.

Bewegingsgegevens van kwik

De volgende zijn de cijfers die bekend zijn over de beweging van Mercurius:

- Gemiddelde straal van de baan: 58.000.000 km.

- Helling van de baan : 7º ten opzichte van het baanvlak van de aarde.

-Excentriciteit: 0.2056.

- Gemiddelde baansnelheid : 48 km / u

- Overdrachtstermijn: 88 dagen

- Rotatieperiode: 58 dagen

- Zonnedag : 176 aardse dagen

Wanneer en hoe Mercurius te observeren

Van de vijf planeten die met het blote oog zichtbaar zijn, is Mercurius het moeilijkst te detecteren, omdat het altijd heel dicht bij de horizon lijkt, verduisterd wordt door zonlicht, en na korte tijd weer verdwijnt. Daarnaast is zijn baan de meest excentrieke (ovale) van allemaal.

Maar er zijn meer geschikte tijden van het jaar om de lucht te scannen tijdens uw zoektocht:

- Op het noordelijk halfrond : van maart tot april tijdens de schemering en van september tot oktober voor zonsopgang.

-In de tropen : het hele jaar door, onder gunstige omstandigheden: heldere lucht en ver van kunstlicht.

- Op het zuidelijk halfrond : in september en oktober vóór zonsopgang, en van maart tot april na zonsondergang. Vanaf deze breedtegraden is het over het algemeen gemakkelijker te zien omdat de planeet langer boven de horizon blijft.

Figuur 3. Mercurius is heel laag aan de horizon zichtbaar. Bron: Pixabay.

Mercurius ziet eruit als een ietwat geelachtig wit lichtpuntje dat niet flikkert, in tegenstelling tot sterren. Het is het beste om een ​​verrekijker of een telescoop te hebben waarmee u de fasen kunt zien.

Mercurius blijft soms langer zichtbaar aan de horizon, afhankelijk van waar het zich in zijn baan bevindt. En hoewel het in volledige fase helderder is, ziet het er paradoxaal genoeg beter uit tijdens het waxen of afnemen. Om de fasen van Mercurius te kennen, is het raadzaam websites te bezoeken die gespecialiseerd zijn in astronomie.

In elk geval zijn de beste kansen wanneer het zich op zijn maximale verlenging bevindt: zo ver mogelijk van de zon verwijderd, zodat de donkerste lucht het waarnemen ervan vergemakkelijkt.

Een ander goed moment om deze en de andere planeten te observeren is tijdens een totale zonsverduistering, om dezelfde reden: de lucht is donkerder.

Roterende beweging

In tegenstelling tot zijn snelle orbitale beweging, roteert Mercurius langzaam: het kost bijna 59 aardse dagen om één omwenteling rond zijn as te maken, die bekend staat als een siderische dag. Daarom duurt een siderische dag op Mercurius bijna net zo lang als het jaar: in feite verstrijken elke 2 "jaar" 3 "dagen".

De getijdekrachten die ontstaan ​​tussen twee lichamen onder zwaartekracht, zijn verantwoordelijk voor het vertragen van de rotatiesnelheid van een van hen of beide. Als dat gebeurt, zou er sprake zijn van getijdenkoppeling.

Getijdenkoppeling is zeer frequent tussen planeten en hun satellieten, hoewel het ook kan voorkomen tussen andere hemellichamen.

Figuur 4. Getijdenkoppeling tussen de aarde en de maan. Het geval van Mercurius en de zon is complexer. Bron: Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

Een speciaal geval van koppeling doet zich voor wanneer de rotatieperiode van een van hen gelijk is aan de translatieperiode, zoals de maan. Het toont ons altijd hetzelfde gezicht, daarom is het in synchrone rotatie.

Bij Mercurius en de Zon gebeurt het echter niet precies zo, aangezien de perioden van rotatie en translatie van de planeet niet gelijk zijn, maar in een verhouding van 3: 2. Dit fenomeen staat bekend als spin-baanresonantie en komt ook veel voor in het zonnestelsel.

Dankzij dit kunnen er vreemde dingen gebeuren op Mercurius, laten we eens kijken:

Dag en nacht op Mercurius

Als een zonnedag de tijd is die de zon nodig heeft om op een bepaald punt te verschijnen en dan weer op dezelfde plaats te verschijnen, dan komt de zon op Mercurius tweemaal op dezelfde dag op (zonne-energie), wat daar 176 aardse dagen kost (zie figuur 5)

Het blijkt dat er momenten zijn waarop de omloopsnelheid en de rotatiesnelheid gelijk zijn, dus het lijkt erop dat de zon zich terugtrekt in de lucht en terugkeert naar hetzelfde punt vanwaar hij vertrok, en dan weer naar voren beweegt.

Als de rode balk in de figuur een berg was, zou vanaf positie 1 's middags bovenaan zijn. Op positie 2 en 3 verlicht de zon een deel van de berg tot hij ondergaat in het westen, op positie 4. Tegen die tijd heeft hij de halve baan afgelegd en zijn 44 aardse dagen verstreken.

Op de posities 5, 6, 7, 8 en 9 is het nacht in de bergen. Door 5 te bezetten heeft hij al een volledige omwenteling om zijn as gemaakt, waarbij hij ¾ van een draai in zijn baan om de zon draait. Om 7 uur is het middernacht en zijn 88 aardse dagen verstreken.

Een andere baan is nodig om terug te keren naar het middaguur, door de posities 8 tot 12 te passeren, wat nog eens 88 dagen duurt, in totaal 176 aardse dagen.

De Italiaanse astronoom Giuseppe Colombo (1920-1984) was de eerste die de 3: 2-resonantie van de beweging van Mercurius bestudeerde en uitlegde.

Figuur 5. Dag en nacht op Mercurius: orbitale resonantie, na ½ baan is de planeet ¾ draai om zijn as gedraaid. Bron: Wikimedia Commons.

Samenstelling

De gemiddelde dichtheid van kwik is 5430 kg / m ³ , iets minder dan die van de aarde. Deze waarde, bekend dankzij de Mariner 10-sonde, is nog steeds verrassend, gezien het feit dat Mercurius kleiner is dan de aarde.

Figuur 6. Vergelijking tussen kwik en aarde. Bron: Wikimedia Commons. NASA Mercury-afbeelding: NASA / APL (van MESSENGER)

Binnen in de aarde is de druk hoger, dus er is een extra compressie op de materie, waardoor het volume afneemt en de dichtheid toeneemt. Als dit effect niet in aanmerking wordt genomen, blijkt Mercurius de planeet te zijn met de hoogste bekende dichtheid.

Wetenschappers denken dat het komt door een hoog gehalte aan zware elementen. En ijzer is het meest voorkomende zware element in het zonnestelsel.

Over het algemeen wordt de samenstelling van kwik geschat op 70% metallisch gehalte en 30% silicaten. In zijn volume zijn:

-Natrium

-Magnesium

-Kalium

-Calcium

-Ijzer

En onder de gassen zijn:

-Zuurstof

-Waterstof

-Helium

-Sporen van andere gassen.

Het ijzer dat aanwezig is in Mercurius bevindt zich in de kern, in een hoeveelheid die veel groter is dan geschat op andere planeten. Ook is de kern van Mercurius relatief de grootste van allemaal in het zonnestelsel.

Nog een andere verrassing is het bestaan ​​van ijs aan de polen, dat ook bedekt is met donker organisch materiaal. Het is verrassend omdat de gemiddelde temperatuur van de planeet erg hoog is.

Een verklaring is dat de polen van Mercurius altijd in eeuwige duisternis verkeren, beschermd door hoge kliffen die de komst van zonlicht voorkomen en ook omdat de helling van de rotatieas nul is.

Met betrekking tot de oorsprong ervan wordt gespeculeerd dat het water via kometen Mercurius heeft bereikt.

Interne structuur

Zoals alle aardse planeten zijn er drie karakteristieke structuren op Mercurius:

-De metalen kern in het midden, stevig van binnen, van buiten gesmolten

-Een tussenlaag genaamd mantel

-De buitenste laag of korst.

Het is dezelfde structuur die de aarde heeft, met het verschil dat de kern van Mercurius proportioneel gezien veel groter is: ongeveer 42% van het volume van de planeet wordt ingenomen door deze structuur. Daarentegen beslaat de kern op aarde slechts 16%.

Figuur 7. De interne structuur van Mercurius is vergelijkbaar met die van de aarde. Bron: NASA.

Hoe is het mogelijk om vanaf de aarde tot deze conclusie te komen?

Het was door middel van radio-waarnemingen gedaan via de MESSENGER-sonde, die zwaartekrachtafwijkingen op Mercurius ontdekte. Omdat de zwaartekracht afhangt van de massa, geven de anomalieën aanwijzingen over de dichtheid.

De zwaartekracht van Mercurius veranderde ook duidelijk de baan van de sonde. Bovendien onthulden radargegevens de precessiebewegingen van de planeet: de rotatieas van de planeet heeft zijn eigen draaiing, een andere indicatie van de aanwezigheid van een gietijzeren kern.

Samenvatten:

-Gravitationele anomalie

-Precessiebeweging

-Veranderingen in de baan van de MESSENGER.

Deze set gegevens, plus alles wat de sonde heeft verzameld, komt overeen met de aanwezigheid van een metalen kern, groot en solide van binnen en van gietijzer van buiten.

De kern van Mercurius

Er zijn verschillende theorieën om dit merkwaardige fenomeen te verklaren. Een van hen beweert dat Mercurius tijdens zijn jeugd een kolossale impact heeft gehad, die de korst en een deel van de mantel van de nieuw gevormde planeet heeft vernietigd.

Figuur 8. Vergelijkende doorsnede van de aarde en Mercurius, met de relatieve grootte van de lagen. Bron: NASA.

Het materiaal, lichter dan de kern, werd de ruimte in gegooid. Later trok de zwaartekracht van de planeet een deel van het puin terug en creëerde een nieuwe mantel en een dunne korst.

Als een enorme asteroïde de oorzaak van de inslag was, zou het materiaal ervan kunnen worden gecombineerd met dat van de oorspronkelijke kern van Mercurius, waardoor het het hoge ijzergehalte krijgt dat het tegenwoordig heeft.

Een andere mogelijkheid is dat zuurstof sinds het begin schaars is op de planeet, op deze manier wordt ijzer geconserveerd als metallisch ijzer in plaats van oxiden te vormen. In dit geval is de verdikking van de kern een geleidelijk proces geweest.

geologie

Mercurius is rotsachtig en woestijnachtig, met uitgestrekte vlaktes bedekt met inslagkraters. Over het algemeen lijkt het oppervlak behoorlijk op dat van de maan.

Het aantal inslagen is een indicatie van de ouderdom, want hoe meer kraters er zijn, hoe ouder het oppervlak.

Figuur 9. Dominici Crater (helderste hierboven) en Homer Crater aan de linkerkant. Bron: NASA.

De meeste van deze kraters dateren uit de tijd van het late zware bombardement, een periode waarin asteroïden en kometen regelmatig planeten en manen in het zonnestelsel troffen. Daarom is de planeet lange tijd geologisch inactief geweest.

De grootste van de kraters is het Caloris-bekken, met een diameter van 1.550 km. Deze depressie is omgeven door een muur van 2 tot 3 km hoog die is ontstaan ​​door de kolossale impact die het bassin vormde.

Aan de antipoden van het Caloris-bekken, dat wil zeggen aan de andere kant van de planeet, is het oppervlak gebarsten als gevolg van de schokgolven die worden geproduceerd tijdens de inslag die zich binnen de planeet voortbeweegt.

De beelden laten zien dat de gebieden tussen de kraters vlak of licht golvend zijn. Op een bepaald moment tijdens zijn bestaan ​​had Mercurius vulkanische activiteit, omdat deze vlaktes waarschijnlijk zijn ontstaan ​​door lavastromen.

Een ander onderscheidend kenmerk van het oppervlak van Mercurius zijn talrijke lange, steile kliffen, steile hellingen genaamd. Deze kliffen moeten zijn gevormd tijdens het afkoelen van de mantel, die bij het krimpen talloze scheuren in de korst veroorzaakte.

Mercurius krimpt

De kleinste van de planeten in het zonnestelsel wordt kleiner en wetenschappers denken dat dit komt doordat het geen platentektoniek heeft, in tegenstelling tot de aarde.

Tektonische platen zijn grote delen van korst en mantel die boven de asthenosfeer zweven, een meer vloeibare laag die bij de mantel hoort. Dergelijke mobiliteit geeft de aarde een flexibiliteit die planeten zonder tektonisme niet hebben.

In het begin was Mercurius veel heter dan nu, maar naarmate het afkoelt, trekt het geleidelijk samen. Zodra de koeling stopt, vooral die van de kern, stopt de planeet met krimpen.

Maar wat opvalt op deze planeet is hoe snel het gaat, waarvoor nog geen consistente verklaring is.

Missies naar Mercurius

Het was de minst onderzochte van de binnenplaneten tot de jaren 70, maar sindsdien hebben er verschillende onbemande missies plaatsgevonden waardoor er veel meer bekend is over deze verrassende kleine planeet:

Mariner 10

Figuur 10. Mariner 10. Bron: Wikimedia Commons. POT

De laatste Mariner-sonde van NASA vloog drie keer over Mercurius, van 1973 tot 1975. Hij slaagde erin om iets minder dan de helft van het oppervlak in kaart te brengen, alleen aan de zijde die door de zon werd verlicht.

Nu de brandstof op is, is de Mariner 10 stuurloos, maar hij heeft onschatbare informatie opgeleverd over Venus en Mercurius: afbeeldingen, gegevens over het magnetische veld, spectroscopie en meer.

MESSENGER (MErcury, Surface, Space ENvironment, GEochemistry

Deze sonde werd gelanceerd in 2004 en slaagde erin om in 2011 in de baan van Mercurius te komen, de eerste die dit deed, aangezien Mariner 10 alleen over de planeet kon vliegen.

Onder zijn bijdragen zijn:

-Hoogwaardige afbeeldingen van het oppervlak, inclusief de niet-verlichte zijde, die vergelijkbaar was met de reeds bekende zijde dankzij de Mariner 10.

-Geochemische metingen met verschillende spectrometrische technieken: neutronen, gammastraling en röntgenstraling.

-Magnetometrie.

-Spectrometrie met ultraviolet, zichtbaar en infrarood licht, om de atmosfeer te karakteriseren en een mineralogische mapping van het oppervlak uit te voeren.

De door MESSENGER verzamelde gegevens laten zien dat het actieve magnetische veld van Mercurius, net als dat van de aarde, wordt geproduceerd door een dynamo-effect dat wordt gecreëerd door het vloeibare gebied van de kern.

Het bepaalde ook de samenstelling van de exosfeer, een zeer dunne buitenste laag van de Mercuriaanse atmosfeer, die een bijzondere staartvorm heeft van 2 miljoen kilometer lang, als gevolg van de werking van de zonnewind.

De MESSENGER-sonde beëindigde zijn missie in 2015 door in het oppervlak van de planeet te botsen.

BepiColombo

Figuur 11. De Italiaanse astronoom Giuseppe (Bepi) Colombo. Bron: Wikimedia Commons.

Deze sonde werd in 2018 gelanceerd door de European Space Agency en de Japan Aerospace Exploration Agency. Het werd genoemd ter ere van Giuseppe Colombo, de Italiaanse astronoom die de baan van Mercurius bestudeerde.

Het bestaat uit twee satellieten: MPO: Mercury Planetary Orbiter en MIO: Mercury Magnetospheric Orbiter. Het zal naar verwachting in 2025 de buurt van Mercurius bereiken en het doel is om de belangrijkste kenmerken van de planeet te bestuderen.

Sommige doelen zijn dat BepiColombo nieuwe informatie verschaft over het opmerkelijke magnetische veld van Mercurius, het zwaartepunt van de planeet, de relativistische invloed van de zwaartekracht van de zon op de planeet, en de eigenaardige structuur van het inwendige ervan.

Referenties

1. Colligan, L. 2010. Ruimte! Kwik. Marshall Cavendish Benchmark.
2. Elkins-Tanton, L. 2006. Het zonnestelsel: de zon, Mercurius en Venus. Chelsea House.
3. Esteban, E. Mercury de ongrijpbare. Hersteld van: aavbae.net.
4. Hollar, S. Het zonnestelsel. De innerlijke planeten. Britannica Educational Publishing.
5. John Hopkins Applied Physics Laboratory. Boodschapper. Hersteld van: messenger.jhuapl.edu.
6. Kwik. Hersteld van: astrofisicayfisica.com.
7. POT. Vuur en ijs: een samenvatting van wat het Messenger-ruimteschip heeft ontdekt. Hersteld van: science.nasa.gov.
8. Seeds, M. 2011. Het zonnestelsel. Zevende editie. Cengage leren.
9. Thaller, M. NASA-ontdekkingsalarm: een nadere blik op de spin en de zwaartekracht van Mercurius onthult de innerlijke vaste kern van de planeet. Hersteld van: solarsystem.nasa.gov.
10. Wikipedia. Mercurius planeet). Hersteld van: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Mercurius planeet). Hersteld van: en.wikipedia.org.
12. Williams, M. De baan van Mercurius. Hoe lang is een jaar op Mercurius? Hersteld van: universetoday.com.