水星（惑星）：発見、特性、構成、軌道、運動 - アルテ

水星は太陽に最も近い惑星であり、太陽系の8つの主要な惑星の中で最小です。見つけにくいですが、肉眼で見ることができます。それにもかかわらず、この小さな惑星は古くから知られています。

シュメールの天文学者たちは、紀元前14世紀頃、天文学に関する論文であるマルアピンにその存在を記録しました。そこでは彼らにそれをウドゥイディムグまたは「ジャンプの惑星」の名前を与えました、一方バビロニア人はそれを神の使者ナブと呼びました、それは水星の名前が古代ローマ人のために持っていたのと同じ意味です。

図1.惑星水星。出典：Pixabay。

水星が夜明けまたは夕暮れに見えるように（困難に）、古代ギリシャ人はそれが同じ天体であることに気づくのが遅かったので、彼らは夜明けのアポロと水星を神の郵便であるエルメスの夕暮れに呼んだ。

偉大な数学者ピタゴラスは、それが同じ星であることを確信しており、水星がそうであるように、地球から見た太陽円盤の前を通過できると提案しました。

この現象はトランジットと呼ばれ、毎世紀平均13回発生します。水星の最後の通過は2019年11月に行われ、次の通過は2032年11月になります。

マヤ、中国、ヒンズー教などの古代文化の他の天文学者も、背景にある星よりも速く空を移動した水星やその他の輝点の印象を収集しました。

望遠鏡の発明は、とらえどころのないオブジェクトの研究を促しました。ガリレオは、光学機器で水星を見た最初のものでしたが、天体のメッセンジャーは宇宙時代の到来までその秘密の多くを隠していました。

一般的な特性

内惑星

水星は太陽系の8つの主要な惑星の1つであり、地球と一緒に、金星と火星は4つの内部惑星を構成し、太陽に最も近く、岩が多いという特徴があります。それはすべての中で最も小さく、質量が最も小さいものですが、一方で地球の次に密度が高いです。

得られたデータ

水星に関するデータの多くは、1973年にNASAによって打ち上げられたマリナー10プローブからのものです。その目的は、隣接する金星と水星からデータを収集することでした。それまでは、小さな惑星の多くの特徴は不明でした。

太陽放射に対する装置の感度を考えると、ハッブルなどの望遠鏡を水星に向けることはできないことに注意してください。このため、惑星のデータの大部分は、プローブに加えて、レーダーを使用して行われた観測から得られます。

雰囲気

マーキュリアの大気は非常に薄く、気圧は地球の気圧の1兆分の1です。薄いガス層は、水素、ヘリウム、酸素、ナトリウムで構成されています。

水星はまた、地球自体の磁場と同じくらい古い独自の磁場を持っています。地球の磁場と形状は似ていますが、強度ははるかに低く、わずか1％です。

気温

水星の温度は、すべての惑星の中で最も極端です。日中、一部の場所では430℃に達し、鉛を溶かすのに十分です。しかし、夜になると気温は-180℃まで下がります。

しかし、水星の昼と夜は、地球で経験するものとは大きく異なるため、後で、水面に到達した仮想の旅行者がどのようにそれらを見るかについて説明します。

惑星の主な物理的特徴のまとめ

-質量： 3.3×10 ²³ kg

-赤道半径： 2440 kmまたは地球の半径の0.38倍。

-形状：水星はほぼ完璧な球体です。

-太陽までの平均距離：58,000,000 km

-温度：平均167℃

-重力： 3.70 m / s ²

-自分の磁場：はい、約220 nTの強度。

-雰囲気：薄暗い

-密度： 5430 kg / m ³

-衛星： 0

・リング：ありません。

翻訳運動

水星は、惑星の軌道が楕円であることを示すケプラーの法則に従って、太陽の周りを並進運動します。水星はすべての惑星の中で最も楕円形の、または細長い軌道をたどっているため、最も高い離心率は0.2056です。

水星と太陽の最大距離は7000万キロ、最小は4600万キロです。惑星は、太陽の周りを1回転するのに約88日かかり、平均速度は48 km / sです。

これにより、太陽の周りを回る惑星の中で最速になり、翼の付いたメッセンジャーとしてその名にふさわしくなりますが、その軸の周りの回転速度はかなり遅くなります。

図2.太陽（黄色）の周りの水星の軌道のアニメーション、地球（青）の軌道の隣。出典：ウィキメディア・コモンズ。

しかし、面白いことに、水星は以前の軌道と同じ軌道をたどらない、つまり、前回と同じ開始点には戻らないが、歳差運動と呼ばれる小さな変位を受ける。

そのため、ヴァルカンと呼ばれる小惑星雲またはおそらく軌道を乱す未知の惑星があったと信じられていました。

しかし、時空の曲率は軌道を変位させることができるため、一般相対性理論は測定データを十分に説明できます。

水星の場合、軌道は世紀あたり43秒の変位を受けます。この値は、アインシュタインの相対論から正確に計算できます。他の惑星はそれ自身の非常に小さな変位を持っていますが、これは今まで測定されていません。

水銀運動データ

以下は水星の動きについて知られている数です：

-軌道の平均半径：58,000,000 km。

- 軌道の傾き：地球の軌道面に対して7º。

-偏心： 0.2056。

- 平均軌道速度：48 km / h

- 転送期間： 88日

- ローテーション期間： 58日

- 太陽の日：176地球の日

水星を観察する時期と方法

肉眼で見える5つの惑星の中で、水星は検出が最も困難です。水星は常に地平線の非常に近くに見え、日光に遮られ、しばらくすると消えます。その上、その軌道はすべての中で最も奇抜な（楕円形）です。

ただし、検索で空をスキャンするのに適切な時期は1年です。

- 北半球では：3月から4月までは夕暮れ、9月から10月までは明け方。

-熱帯地方：年間を通じて、好条件で：晴天で人工光から遠く離れています。

- 南半球：日の出前の9月と10月の間、および日没後の3月から4月。惑星は地平線上に長く留まるので、これらの緯度から見た方が一般に簡単です。

図3.水星は地平線上に非常に低く見えます。出典：Pixabay。

水星は、星とは異なり、ちらつきのないわずかに黄色がかった白い光の点のように見えます。双眼鏡や望遠鏡を使って、位相を確認できるようにすることをお勧めします。

水星は、軌道のどこにあるかによっては、水平線上に長時間表示されることがあります。そして、それは完全な段階でより明るいですが、逆説的にそれはワックスがけまたは衰退でよりよく見えます。水星の段階を知るためには、天文学に特化したウェブサイトにアクセスすることをお勧めします。

いずれにせよ、最も良い機会は、それがその最大伸長時であるときです。太陽から可能な限り離れているため、最も暗い空がその観測を容易にします。

これと他の惑星を観察するもう1つの良い時期は、同じ理由で皆既日食の最中です。空が暗いです。

回転運動

水星はその速い軌道運動とは対照的にゆっくりと回転します。軸の周りを1回転するのに地球の日数は約59日です。これは恒星日として知られています。したがって、水星での恒星の日はその年とほぼ同じ長さになります。実際、2「年」ごとに「3」日が経過します。

重力の引力の下で2つの物体の間に発生する潮汐力は、それらの一方または両方の回転速度を低下させる原因となります。それが起こるとき、潮汐結合が存在すると言われています。

潮汐結合は、惑星と衛星の間で非常に頻繁に発生しますが、他の天体の間でも発生する可能性があります。

図4.地球と月の間の潮汐結合。水星と太陽の場合はもっと複雑です。出典：ウィキメディア・コモンズ。Stigmatella aurantiaca

カップリングの特殊なケースは、月のように、それらの1つの回転の周期が並進の周期と等しい場合に発生します。常に同じ顔を見せているため、同期回転しています。

しかし、水星と太陽では、惑星の自転と並進の周期は等しくなく、3：2の比率であるため、これは正確にはこの方法では起こりません。この現象はスピン軌道共鳴と呼ばれ、太陽系でもよく見られます。

これのおかげで、水星で奇妙なことが起こります、見てみましょう：

水星の昼と夜

太陽の日が、ある時点で太陽が現れ、同じ場所に再び現れるのにかかる時間である場合、水星では、太陽は同じ日に2回昇り（太陽）、そこに176地球日かかる（参照）図5）

軌道速度と回転速度が等しい場合があることがわかりますので、太陽が空に後退し、太陽が出たところと同じ点に戻ってから再び前進するようです。

図の赤いバーが山の場合、位置1から開始すると、最上部が正午になります。位置2と3では、太陽は山の一部を照らし、西に沈むまで位置4に達します。それまでに、軌道の半分を移動し、44地球日が経過しました。

5、6、7、8、9の位置では、山での夜です。5を占有することで、その軸はすでに完全に回転しており、太陽の周りの軌道を1/4回転しています。7時は真夜中で、地球の88日が過ぎています。

正午に戻るには別の軌道が必要です。位置8〜12を通過する必要があり、さらに88日、合計で176地球日かかります。

イタリアの天文学者ジュゼッペコロンボ（1920-1984）は、水星の運動の3：2共振を研究して説明した最初の人物です。

図5.昼と夜の水星：軌道共鳴。、軌道の後で、惑星はturned回転しました。出典：ウィキメディア・コモンズ。

組成

水銀の平均密度は5,430 kg / m ³であり、地球の密度よりわずかに低いです。水星が地球よりも小さいことを考慮すると、マリナー10プローブのおかげで知られているこの値は、まだ驚くべきものです。

図6.水星と地球の比較。出典：ウィキメディア・コモンズ。NASAマーキュリー画像：NASA / APL（メッセンジャーから）

地球内部では圧力が高いため、物質に余分な圧縮が加えられ、体積が減少して密度が増加します。この影響が考慮されない場合、水星は既知の最高密度の惑星であることがわかります。

科学者はそれが重い元素の高い含有量によるものであると信じています。そして、鉄は太陽系で最も一般的な重元素です。

一般に、水星の組成は70％の金属含有量と30％のケイ酸塩であると推定されています。そのボリュームには：

-ナトリウム

-マグネシウム

-カリウム

-カルシウム

-鉄

そしてガスの中には：

-酸素

-水素

-ヘリウム

-他のガスの痕跡。

水星に存在する鉄はそのコアにあり、他の惑星で推定されている量をはるかに超えています。また、水星のコアは、太陽系の中で最も大きなコアです。

さらにもう1つの驚きは、極に氷が存在することです。これは、暗い有機物に覆われています。惑星の平均気温が非常に高いので、それは驚くべきことです。

説明の1つは、水星の極は常に永久的な暗闇にあり、太陽光線の到達を妨げる高い崖によって保護されていること、および回転軸の傾きがゼロであるためです。

その起源に関しては、水は彗星によってもたらされた水星に達したかもしれないと推測されています。

内部構造

すべての地球型惑星と同様に、水星には3つの特徴的な構造があります。

-中心のメタルコア、内側は固体、外側は溶融

-マントルと呼ばれる中間層

-外層またはクラスト。

これは地球と同じ構造ですが、水星の核がはるかに大きいという違いがありますが、比例して言えば、惑星の体積の約42％がこの構造によって占められています。一方、地球では、核は16％しか占めていません。

図7.水星の内部構造は地球のそれと似ています。出典：NASA。

地球からこの結論に到達することはどのように可能ですか？

それは、水星の重力異常を検出したMESSENGERプローブを介して行われた電波観測によるものでした。重力は質量に依存するため、異常は密度についての手がかりを提供します。

水星の重力もプローブの軌道を著しく変えました。これに加えて、レーダーデータは惑星の歳差運動を明らかにしました。惑星の回転軸には独自のスピンがあり、鋳鉄のコアの存在のもう1つの指標です。

まとめ：

-重力異常

-歳差運動

-メッセンジャーの軌道の変化。

この一連のデータと、プローブが収集して管理したすべてのデータは、金属製のコア、内部は大きくて固体、外側は鋳鉄の存在と一致します。

水星の中核

この奇妙な現象を説明するいくつかの理論があります。彼らのうちの1人は、水星がその若さの間に巨大な影響を被り、それが新しく形成された惑星の地殻とマントルの一部を破壊したと主張している。

図8.地球と水星の比較断面図。層の相対的なサイズを示しています。出典：NASA。

芯よりも軽い素材を宇宙に投入。その後、惑星の引力が破片の一部を引き戻し、新しいマントルと薄い地殻を作り出しました。

巨大な小惑星が衝撃の原因であった場合、その材料は水星の元のコアのそれと結合し、今日持っている高い鉄含有量を与えます。

もう1つの可能性は、酸素が発生して以来、地球上で酸素が不足していたことです。このようにして、鉄は酸化物を形成する代わりに金属鉄として保存されます。この場合、核の肥厚は徐々に進行しています。

地質学

水銀は岩が多く砂漠で、広い平野は衝撃クレーターで覆われています。一般的に、その表面は月の表面と非常によく似ています。

影響の数は、クレーターが多いほど表面が古くなるため、年齢を示します。

図9.ドミニシクレーター（上が最も明るい）と左側のホーマークレーター。出典：NASA。

これらのクレーターのほとんどは、小惑星や彗星が太陽系の惑星や月に頻繁に衝突した後期の激しい爆撃の時期にさかのぼります。したがって、惑星は長い間地質学的に不活発でした。

最大のクレーターは、直径1,550 kmのカロリス盆地です。この窪地は、盆地を形成した巨大な衝撃によって作成された高さ2〜3 kmの壁に囲まれています。

カロリス盆地の対極、つまり惑星の反対側では、惑星内部を移動する衝撃の間に生成される衝撃波により、表面に亀裂が生じます。

画像から、クレーター間の領域は平坦であるか、穏やかに起伏していることがわかります。これらの平野はおそらく溶岩流によって作成されたため、その存在の間のある時点で水星は火山活動をしました。

マーキュリーの表面のもう1つの際立った特徴は、断崖と呼ばれる多くの長くて急な崖です。これらの崖は、マントルの冷却中に形成されたに違いない。収縮すると、地殻に多数の亀裂が生じた。

水星は縮小しています

太陽系の最小の惑星はサイズが小さくなっており、科学者はこれが地球とは異なりプレートテクトニクスを持たないためであると信じています。

テクトニックプレートは、地殻とマントルの大きな部分であり、アセノスフェアの上に浮かんでいます。このような移動性は、テクトニズムのない惑星にはない柔軟性を地球に与えます。

最初は水星は今よりもずっと暑かったが、冷えるにつれて次第に縮む。冷却、特にコアの冷却が停止すると、惑星は縮小しなくなります。

しかし、この惑星で印象的であるのは、それがどれほど速く起こっているかであり、それについてはまだ一貫した説明がありません。

水星へのミッション

それは70年代まで内部惑星の中で最も探査されていませんでしたが、それ以来、いくつかの無人ミッションが続いています。そのおかげで、この驚くべき小さな惑星についてより多くが知られています。

マリナー10

図10.マリナー10.出典：ウィキメディア・コモンズ。ポット

NASAの最後のマリナープローブは1973年から1975年までの3回、水星上空を飛行しました。それは、表面の半分の下、太陽に照らされた側だけをマップすることに成功しました。

燃料が使い果たされると、マリナー10は漂流しますが、金星と水星に関する非常に貴重な情報（画像、磁場に関するデータ、分光法など）を提供します。

メッセンジャー（水銀、表面、宇宙環境、地球化学

この探査機は2004年に打ち上げられ、マリナー10は惑星上空しか飛行できなかったため、2011年に初めて水星の軌道に入った。

彼の貢献の中には：

-非照射面を含む、高品質の表面画像。マリナー10のおかげで既知の面と同様でした。

-中性子、ガンマ線、X線などのさまざまな分光測定手法による地球化学的測定。

-磁気測定。

-紫外、可視および赤外光による分光測定。大気の特性を明らかにし、表面の鉱物学的マッピングを実行します。

メッセンジャーによって収集されたデータは、地球のそれと同様に、水星の活発な磁場が核の液体領域によって作成されたダイナモ効果によって生成されることを示しています。

また、太陽風の作用により、長さ200万kmの特異な尾の形をした、非常に薄いマーキュリア大気の外層である外気圏の構成も決定しました。

MESSENGERプローブは、惑星の表面に衝突して2015年にミッションを終了しました。

ベピコロンボ

図11.イタリアの天文学者ジュゼッペ（ベピ）コロンボ。出典：ウィキメディア・コモンズ。

このプローブは、欧州宇宙機関と宇宙航空研究開発機構によって2018年に打ち上げられました。水星の軌道を研究したイタリアの天文学者、ジュゼッペ・コロンボにちなんで名付けられました。

これは、2つの衛星で構成されています：MPO：水星惑星オービターとMIO：水星磁気圏オービター。2025年に水星の近くに到達すると予想されており、その目的は惑星の主な特性を研究することです。

いくつかの目的は、BepiColomboが水星の驚くべき磁場、惑星の重心、惑星への太陽重力の相対論的影響、およびその内部の独特の構造に関する新しい情報をもたらすことです。

参考文献

コリガン、L。2010。宇宙！水星。マーシャルキャベンディッシュベンチマーク。
Elkins-Tanton、L.2006。太陽系：太陽、水星、金星。チェルシーハウス。
エステバン、E。マーキュリーはとらえどころのない。回復元：aavbae.net。
ホラー、S。太陽系。インナープラネット。ブリタニカ教育出版。
ジョン・ホプキンス応用物理学研究所。メッセンジャー。回復：messenger.jhuapl.edu。
水星。から回復：astrofisicayfisica.com。
ポット。火と氷：メッセンジャー宇宙船が発見したものの要約。回収元：science.nasa.gov。
種子、2011年。太陽系。第7版。Cengage Learning。
ターラー、M。NASAディスカバリーアラート：水星のスピンと重力を詳しく見ると、惑星の内部の固体コアが明らかになります。回復元：solarsystem.nasa.gov。
ウィキペディア。水銀（惑星）。回復元：es.wikipedia.org。
ウィキペディア。水銀（惑星）。から回復：en.wikipedia.org。
ウィリアムズ、M。水銀の軌道。水星の年はどのくらいですか？から回復：universetoday.com。

水星（惑星）：発見、特性、構成、軌道、運動 - アルテ - 2025