Merkur

Dvě fotografie povrchu Merkuru složené ze snímkování sondou MESSENGER na oběžné dráze kolem Merkuru v letech 2011 až 2013. Barvy jsou skutečné, jen jsou počítačově zesíleny. Různá barva povrchu odpovídá různému chemickému složení. Na levém snímku je nejvýraznějším útvarem (v pravé horní části) obří kruhová pánev Caloris basin, která vznikla dopadem komety nebo planetky. Zdroj: NASA / JHU Applied Physics Lab / Carnegie Institute Washington.

Základní charakteristika

MerkurMerkur – planeta nejbližší Slunci. Je to skalnatá planeta, posetá krátery podobně jako náš Měsíc. Jde o nejmenší planetu vůbec. Namísto klasické atmosféry má velmi řídkou exosféru, kterou tvoří částice zachycené ze slunečního větru (vodík, helium) a atomy vyražené z povrchu (sodík, draslík, kyslík). Teplota povrchu kolísá mezi −180 °C a 430 °C. Merkur se otočí kolem vlastní osy jednou za 59 našich dní. Jeho doba oběhu kolem Slunce trvá 88 dní. Jde o příklad spinorbitální rezonance v poměru 3:2 (na tři otočky připadnou dva oběhy kolem Slunce) způsobené slapovými silami. Dráha Merkuru kolem Slunce je protáhlá elipsa, která se stáčí vlivem přítomnosti ostatních planet. Malá část stáčení perihelia dráhy (43″ za století) je způsobena efekty obecné relativity. je planeta nejbližší ke SlunciSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×10⁶ km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×10⁶ km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×10⁶ K a zářivým výkonem 3,846×10²⁶ W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 600 milionů tun vodíku na hélium., proto se na nebi nikdy příliš od Slunce nevzdaluje. Trajektorie má značnou výstřednostExcentricita – výstřednost, poměr vzdálenosti ohniska od středu elipsy k délce hlavní poloosy. U pohybu těles v gravitačním poli jde o jeden ze základních dráhových elementů. e = 0,21 a dosti velký sklon k eklipticeEkliptika – zdánlivá dráha Slunce na obloze. Průsečnice, v níž rovina dráhy Země kolem Slunce protíná světovou sféru. Rovina ekliptiky je rovinou oběžné dráhy Země. i = 7°. Oběh kolem Slunce trvá 88 pozemských dní. Merkur se otočí kolem vlastní osy jednou za 59 našich dní (2/3 oběžné doby). Na tři otočky kolem osy tak připadají dva oblety Merkuru kolem Slunce. Tento poměr (3:2) způsobuje, že od jednoho svítání na Merkuru ke druhému uplynou dva Merkurovy roky (176 našich dní). Jde o příklad spinorbitální rezonanceRezonance – vlastnost pohybu dvou těles ve Sluneční soustavě, při které jsou jejich doby oběhu v poměru malých celých čísel. V takovém případě nastává mezi tělesy gravitační vazba (rezonance), která ovlivňuje stabilitu tohoto uspořádání. Rezonance může také nastat v rámci dvou různých pohybů jediného tělesa, zpravidla jeho oběhu kolem Slunce a rotace kolem osy. Pak hovoříme o spinorbitální rezonanci. způsobené slapovými silamiSlapová síla – rozdíl gravitačních sil působících na různé části tělesa. Například Země působí na naše nohy větší gravitační silou než na hlavu, rozdíl je ale zanedbatelný. Slapové síly Měsíce působící na Zemi jsou příčinou přílivu a odlivu a také příčinou výměny momentu hybnosti mezi Měsícem a Zemí, která vede k postupnému vzdalování Měsíce. Obdobná slapová vazba existuje mezi Zemí a Sluncem a je pravděpodobně hlavní příčinou současného vzdalování Země od Slunce. Ve větších měřítkách působí slapové síly například při prolínání dvou galaxií..

Dráha Merkuru kolem Slunce je protáhlá elipsa, jejíž stáčení činí přibližně 5 601" za století. Podstatná část stáčení je zdánlivá a při pohledu ze Země souvisí s precesí zemské osy (5 206" za století), dále se uplatňují gravitační poruchy od ostatních planet (532" za století) a nejmenší část (43" za století) je způsobena zakřivením časoprostoru v okolí Slunce. Tento jev byl předpovězen na základě Einsteinovy obecné relativityObecná relativita – teorie gravitace publikovaná Albertem Einsteinem v roce 1915. Její základní myšlenkou je tvrzení, že každé těleso svou přítomností zakřivuje prostor a čas ve svém okolí. Ostatní tělesa se v tomto pokřiveném světě pohybují po nejrovnějších možných drahách, tzv. geodetikách. v roce 1915. Podle některých simulací se zdá, že existuje rezonanceRezonance – vlastnost pohybu dvou těles ve Sluneční soustavě, při které jsou jejich doby oběhu v poměru malých celých čísel. V takovém případě nastává mezi tělesy gravitační vazba (rezonance), která ovlivňuje stabilitu tohoto uspořádání. Rezonance může také nastat v rámci dvou různých pohybů jediného tělesa, zpravidla jeho oběhu kolem Slunce a rotace kolem osy. Pak hovoříme o spinorbitální rezonanci. stáčení periheliaPerihelium – přísluní, bod na eliptické dráze kolem Slunce, který je Slunci nejblíže. Obdobně perigeum je stejný bod na orbitě kolem Země a periluna na orbitě kolem Měsíce. MerkuruMerkur – planeta nejbližší Slunci. Je to skalnatá planeta, posetá krátery podobně jako náš Měsíc. Jde o nejmenší planetu vůbec. Namísto klasické atmosféry má velmi řídkou exosféru, kterou tvoří částice zachycené ze slunečního větru (vodík, helium) a atomy vyražené z povrchu (sodík, draslík, kyslík). Teplota povrchu kolísá mezi −180 °C a 430 °C. Merkur se otočí kolem vlastní osy jednou za 59 našich dní. Jeho doba oběhu kolem Slunce trvá 88 dní. Jde o příklad spinorbitální rezonance v poměru 3:2 (na tři otočky připadnou dva oběhy kolem Slunce) způsobené slapovými silami. Dráha Merkuru kolem Slunce je protáhlá elipsa, která se stáčí vlivem přítomnosti ostatních planet. Malá část stáčení perihelia dráhy (43″ za století) je způsobena efekty obecné relativity. se stáčením perihélia JupiteruJupiter – největší a nejhmotnější (1,9×10²⁷ kg) planeta Sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole., která by v průběhu několika set milionů let mohla vést k vymrštění Merkuru ze Sluneční soustavy. Nepřesnosti jsou ale značné a taková předpověď je velmi nejistá.

Merkur je nejmenší ze všech planet naší Sluneční soustavy. Je to skalnatá planeta, posetá krátery podobně jako náš MěsícMěsíc – přirozený satelit Země, rotuje tzv. vázanou rotací (doba oběhu a rotace je shodná). Díky tomu stále vidíme přibližně jen přivrácenou polokouli Měsíce. Měsíc je prvním cizím tělesem, na kterém stanul člověk (Neil Armstrong, 1969, Apollo 11). Voda na Měsíci byla objevena v stinných částech kráterů a pod povrchem (Lunar Prospektor, 1998). Povrch Měsíce je pokryt regolitem (drobná drť s vysokým obsahem skla). Malé pevné jádro je obklopené plastickou vrstvou (v hloubce 1 000 km pod povrchem). Velké množství kráterů má rozměry od milimetrů po stovky kilometrů. Několik z nich je pojmenováno i po českých osobnostech (například kráter Anděl).. Merkur má velmi řídkou atmosféru, tvořenou hlavně molekulárním kyslíkem (42 %), sodíkem (29 %), molekulárním vodíkem (22 %) a heliem (6 %). Teplota na jeho povrchu po západu Slunce velmi rychle klesá až na −180 °C a přes den vystupuje na 430 °C.

Již v roce 1974 detekoval Mariner 10Mariner – deset sond NASA určených k výzkumu vnitřních planet sluneční soustavy. K Marsu byly poslány sondy s označením 3, 4, 6, 7, 8 a 9. První, Mariner 3, odstartovala 5. 12. 1964. Na řadu sond k Marsu navázal Mariner 10, který prolétl kolem Venuše a poté jako jediná sonda z počátku kosmické éry zamířil k Merkuru, kde na přelomu let 1974 a 1975 pořídil fotografie Merkuru a první informace o jeho magnetosféře. magnetické pole Merkuru a jeho magnetosféruMagnetosféra – oblast magnetického vlivu planety nebo jiného nebeského tělesa. U naší Země je dipólové magnetické pole vytvářeno v jádru elektrickými proudy o řádové hodnotě 10⁹ A. Toto pole je deformováno interakcí se slunečním větrem do charakteristického tvaru – magnetosféry Země. Magnetosféry planet jsou přirozeným ochranným štítem před nabitými částicemi slunečního větru a kosmického záření.. Podrobnější průzkum provedla sonda MESSENGERMESSENGER – sonda NASA, která zkoumala planetu Merkur. Startovala v srpnu 2004, v letech 2006 a 2007 prolétla dvakrát kolem Venuše. Kolem Merkuru poprvé prolétla v lednu 2008. Další průlety proběhly v říjnu 2008 a září 2009. V březnu 2011 byla navedena na oběžnou dráhu kolem Merkuru a od té doby prováděla komplexní měření. Název sondy je zkratkou z anglického MErcury, Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging. Sonda ukončila svou činnost 30. dubna 2015 řízeným pádem na povrch planety. na konci prvního desetiletí 21. století. V brzké době bychom se měli dočkat další sondy BepiColomboBepiColombo – společná mise k Merkuru Evropské kosmické agentury ESA a Japonské kosmické agentury JAXA. Start proběhl v roce 2018, k Merkuru sonda dolétla v roce 2025, na oběžnou dráhu bude navedena v roce 2026. Mise má za úkol hladet původ magnetického pole Merkuru, mapovat magnetosféru a provádět detailní testy obecné teorie relativity. Mise má dvě nezávislé sondy a je pojmenována po italském astronomovi Giuseppe Colombovi (1920–1984), objeviteli rezonance 3:2 mezi rotací a oběhem planety. Mimo jiné Colombo objevil mechanizmus gravitačního manévru, na jehož principu bylo možné realizovat první (a také všechny další) misi Marineru 10 k planetě Merkur., která provede detailní výzkum této sondami opomíjené planety. Merkur nemá radiační pásy, ale v magnetosféře probíhají silné magnetické bouře způsobené interakcí se slunečním větremSluneční vítr – proud nabitých částic ze Slunce, které zaplavují celou Sluneční soustavu. Zejména jde o protony, elektrony a alfa částice (jádra hélia). Typická rychlost částic u Země je kolem 500 km/s (rychlost zvuku v tomto prostředí je 50 km/s), teplota 3 eV (30 000 K) a koncentrace několik protonů v cm³. Částice vylétávající podél otevřených siločar mají vyšší rychlost (přibližně 750 km/s) a nazýváme je rychlý sluneční vítr. Sluneční vítr objevil anglický astronom Richard Carrington v roce 1859, kdy bylo za půl dne po slunečním vzplanutí narušeno magnetické pole Země. Pojmenování sluneční vítr pochází od amerického astronoma Eugena Parkera.. Magnetosféra Merkuru je ideálním prostředím pro výzkum interakce slunečního větru s magnetosférami planet. Jednak je Merkur nejblíže ke Slunci a jednak zde pozorování neruší hustá atmosféra, jak je tomu u jiných planetPlaneta – nebeské těleso, které: 1) obíhá okolo Slunce. 2) má dostatečnou hmotnost, aby jeho gravitace překonala vnitřní síly pevného tělesa (dosáhne kulového tvaru odpovídajícího hydrostatické rovnováze). 3) vyčistí okolí své dráhy od drobnějších těles. Planetami jsou Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. V poslední době se název planeta vžil i pro exoplanety obíhající kolem jiných hvězd, než je naše Slunce..

Magnetosféra planety Merkur. Kaspy jsou trychtýřovité oblasti magnetického pole v blízkosti pólů planety, kterými mohou pronikat nabité částice k planetě. Slovo vzniklo z anglického výrazu cusp (roh, cíp). Zdroj: NASA.

Základní parametry

hmotnost	3,3×1023 kg
průměr	4 870 km
průměrná hustota	5,43 g/cm3
teplota povrchu	-180 °C až 430 °C
doba otočení kolem osy	58,65 dne
doba oběhu kolem Slunce	88 pozemských dní
střední vzdálenost od Slunce	58×106 km
excentricita dráhy	0,21
inklinace	7°
počet měsíců	0
magnetické pole na rovníku	210 nT
magnetický dipólový moment	5×1012 T·m3
sklon magnetické osy k rotační	11°
sklon rotační osy	0,01°
složení atmosféry	O2 42 %, Na 29 %, H2 22 %, He 6 %

Mozaika snímků pořízených sondou MESSENGER při průletech
v letech 2008 a 2009. Zdroj: NASA.

Milníky ve výzkumu

1631	Astronomové poprvé pozorují přechod Merkuru přes sluneční kotouč. Přechod Merkuru přes sluneční disk předpověděl a vypočetl Kepler. Zemřel ale o rok dříve.
1859	Le Verrier předpověděl, že za nevysvětlenou část poruch dráhy Merkuru může existence planety Vulkán, která by měla obíhat blíže ke Slunci než Merkur.
1915	Einstein ukazuje, že za nevysvětlenou část poruch dráhy Merkuru může zakřivení prostoru a času způsobené přítomností Slunce.
1965	Radioastronomové Gordon Pettengill a Rolf Dyce určují rotační periodu Merkuru z odrazu radiových vln vyslaných radioteleskopem AreciboArecibo – do roku 2016 nejvýkonnější radioteleskop světa, ostrov Portoriko. Průměr antény 304 metrů, anténa vyplňuje celé údolí. Povrch tvoří 40 000 hliníkových desek. Postaven byl v roce 1963. Objevy: první extrasolární planeta, změření periody rotace Merkuru, objev podvojného pulsaru PSR 1913+16 (nepřímé potvrzení existence gravitačních vln), potvrzení Jarkovského jevu u planetky Golevka..
1974	Kosmická sonda Mariner 10Mariner – deset sond NASA určených k výzkumu vnitřních planet sluneční soustavy. K Marsu byly poslány sondy s označením 3, 4, 6, 7, 8 a 9. První, Mariner 3, odstartovala 5. 12. 1964. Na řadu sond k Marsu navázal Mariner 10, který prolétl kolem Venuše a poté jako jediná sonda z počátku kosmické éry zamířil k Merkuru, kde na přelomu let 1974 a 1975 pořídil fotografie Merkuru a první informace o jeho magnetosféře. prolétá kolem planety, pořizuje první fotografie povrchu a detekuje magnetické pole planety
1985	V atmosféře je nečekaně detekován sodíkSodík – Natrium, nejběžnější prvek ze skupiny alkalických kovů, hojně zastoupený v zemské kůře, mořské vodě i živých organizmech. Sodík je měkký, lehký a stříbrolesklý kov, který lze krájet nožem. Volný kov se poprvé podařilo připravit roku 1807 siru Humphry Davymu..
1991	Objev ledu v polárních oblastech z analýzy radiového impulzu, který vyslal radar o průměru 70 metrů (Goldstone Deep Space Communications Complex) a přijala radioteleskopická síť VLAVLA – Very Large Array, síť 27 radioteleskopů poskládaných do tvaru písmene Y umístěná v Socorru v Novém Mexiku. Průměr jedné antény je 25 metrů, hmotnost 230 tun. Elektronicky zpracovaná data poskytují rozlišení odpovídající základně 36 kilometrů a citlivost odpovídající jednomu dalekohledu o průměru 130 metrů. Síť provozuje National Radio Astronomy Observatory (NRAO) od roku 1980..
2008	První podrobné mapování planety sondou MESSENGERMESSENGER – sonda NASA, která zkoumala planetu Merkur. Startovala v srpnu 2004, v letech 2006 a 2007 prolétla dvakrát kolem Venuše. Kolem Merkuru poprvé prolétla v lednu 2008. Další průlety proběhly v říjnu 2008 a září 2009. V březnu 2011 byla navedena na oběžnou dráhu kolem Merkuru a od té doby prováděla komplexní měření. Název sondy je zkratkou z anglického MErcury, Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging. Sonda ukončila svou činnost 30. dubna 2015 řízeným pádem na povrch planety. (start 2004, průlety 2008, 2009)
2011	Sonda MESSENGER je jako první v historii navedena na oběžnou dráhu kolem Merkuru. V roce 2015 svou aktivitu končí řízeným pádem na povrch planety.
2025	Evropsko-japonská mise BepiColomboBepiColombo – společná mise k Merkuru Evropské kosmické agentury ESA a Japonské kosmické agentury JAXA. Start proběhl v roce 2018, k Merkuru sonda dolétla v roce 2025, na oběžnou dráhu bude navedena v roce 2026. Mise má za úkol hladet původ magnetického pole Merkuru, mapovat magnetosféru a provádět detailní testy obecné teorie relativity. Mise má dvě nezávislé sondy a je pojmenována po italském astronomovi Giuseppe Colombovi (1920–1984), objeviteli rezonance 3:2 mezi rotací a oběhem planety. Mimo jiné Colombo objevil mechanizmus gravitačního manévru, na jehož principu bylo možné realizovat první (a také všechny další) misi Marineru 10 k planetě Merkur., doletěla k Merkuru 2025. Skládá se ze dvou sond, na oběžnou dráhu budou navedeny v roce 2026.

Příprava evropské sondy BepiColomboBepiColombo – společná mise k Merkuru Evropské kosmické agentury ESA a Japonské kosmické agentury JAXA. Start proběhl v roce 2018, k Merkuru sonda dolétla v roce 2025, na oběžnou dráhu bude navedena v roce 2026. Mise má za úkol hladet původ magnetického pole Merkuru, mapovat magnetosféru a provádět detailní testy obecné teorie relativity. Mise má dvě nezávislé sondy a je pojmenována po italském astronomovi Giuseppe Colombovi (1920–1984), objeviteli rezonance 3:2 mezi rotací a oběhem planety. Mimo jiné Colombo objevil mechanizmus gravitačního manévru, na jehož principu bylo možné realizovat první (a také všechny další) misi Marineru 10 k planetě Merkur.. Zdroj: ESA.

Současný výzkum

Zatímco v 70. letech 20. století zmapovala sonda Mariner 10 necelou polovinu povrchu, moderní éra výzkumu přinesla o nejmenší planetě zcela nové poznatky. V letech 2011–2015 prováděla detailní globální výzkum americká sonda MESSENGERMESSENGER – sonda NASA, která zkoumala planetu Merkur. Startovala v srpnu 2004, v letech 2006 a 2007 prolétla dvakrát kolem Venuše. Kolem Merkuru poprvé prolétla v lednu 2008. Další průlety proběhly v říjnu 2008 a září 2009. V březnu 2011 byla navedena na oběžnou dráhu kolem Merkuru a od té doby prováděla komplexní měření. Název sondy je zkratkou z anglického MErcury, Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging. Sonda ukončila svou činnost 30. dubna 2015 řízeným pádem na povrch planety. (NASA), která se stala vůbec první umělou družicí Merkuru.V současné době k planetě směřuje evropsko-japonská mise BepiColomboBepiColombo – společná mise k Merkuru Evropské kosmické agentury ESA a Japonské kosmické agentury JAXA. Start proběhl v roce 2018, k Merkuru sonda dolétla v roce 2025, na oběžnou dráhu bude navedena v roce 2026. Mise má za úkol hladet původ magnetického pole Merkuru, mapovat magnetosféru a provádět detailní testy obecné teorie relativity. Mise má dvě nezávislé sondy a je pojmenována po italském astronomovi Giuseppe Colombovi (1920–1984), objeviteli rezonance 3:2 mezi rotací a oběhem planety. Mimo jiné Colombo objevil mechanizmus gravitačního manévru, na jehož principu bylo možné realizovat první (a také všechny další) misi Marineru 10 k planetě Merkur. (ESA/JAXA). Sonda v lednu 2025 úspěšně dokončila svůj šestý a poslední gravitační manévr u Merkuru a její navedení na oběžnou dráhu je naplánováno na listopad 2026. Po příletu se mateřské těleso rozdělí na dvě samostatné vědecké sondy: evropskou MPOMPO – Mercury Planetary Orbiter, modul sondy BepiColombo zabezpečující vhodné prostředí pro jedenáct přístrojů určených k průzkumu povrchu a nitra Merkuru. Modul dodala Evropská kosmická agentura ESA. (studium povrchu a nitra) a japonskou MioMio – modul sondy BepiColombo, který dodala japonská kosmická agentura JAXA. Za úkol má výzkum magnetosféry Merkuru z oběžné dráhy. (výzkum magnetosféry). Plný vědecký program obou družic odstartuje na začátku roku 2027. Díky dosavadním misím dnes víme o Merkuru řadu překvapivých faktů:

Kompozitní snímek pánve Caloris. Barevná mozaika je složena ze snímků sondy MESSENGER. Pánev Caloris byla zaplavena lávou, která se v této mozaice zobrazuje oranžově. Krátery vzniklé po zaplavení odhalily podpovrchový materiál. Tloušťka vulkanické vrstvy se odhaduje na 2,5 až 3,5 km.. Zdroj: NASA, JHU/APL, Carnegie Institution of Washington.