수성 (행성) : 발견, 특성, 구성, 궤도, 이동 - 아르테 - 2025

수성 은 태양에 가장 가까운 행성이며 또한 태양계의 8 개 주요 행성 중 가장 작은 행성입니다. 찾기 쉽지는 않지만 육안으로 볼 수 있습니다. 그럼에도 불구하고이 작은 행성은 고대부터 알려져 왔습니다.

수메르 천문학 자들은 기원전 14 세기 경 천문학에 관한 논문 인 Mul-Apin에 그들의 존재를 기록했습니다. 그곳에서 그들은 Udu-Idim-Gu 또는 "점프의 행성"이라는 이름을 붙였고, 바빌로니아 사람들은 고대 로마인들에게 머큐리의 이름이 가진 것과 같은 의미로 신의 사자 인 Nabu라고 불렀습니다.

그림 1. 행성 수성. 출처 : Pixabay.

수성은 새벽이나해질 무렵에 (어려움) 볼 수 있기 때문에 고대 그리스인들은 그것이 같은 천체라는 것을 느리게 인식했기 때문에 새벽에 수성을 아폴로라고 불렀고해질 무렵에는 신들의 우편물 인 헤르메스를 불렀습니다.

위대한 수학자 피타고라스는 그것이 같은 별이라고 확신했고 수성이 지구에서 본 태양 디스크 앞을 지나갈 수 있다고 제안했습니다.

이 현상은 트랜짓이라고 알려져 있으며 매 세기 평균 13 번 발생합니다. 머큐리의 마지막 이동은 2019 년 11 월에 이루어졌고 다음은 2032 년 11 월에 이루어졌습니다.

마야인, 중국인, 힌두 인과 같은 고대 문화의 다른 천문학 자들도 수성에 대한 인상과 배경에있는 별들보다 더 빠르게 하늘에서 움직이는 다른 빛나는 점인 행성을 수집했습니다.

망원경의 발명은 찾기 힘든 물체에 대한 연구를 촉발 시켰습니다. 갈릴레오는 광학 기기로 수성을 처음으로 본 사람 이었지만, 천상의 메신저는 우주 시대가 도래 할 때까지 많은 비밀을 숨기고있었습니다.

일반적 특성

내부 행성

수성은 태양계의 8 개 주요 행성 중 하나이며 지구와 함께 금성 및 화성은 4 개의 내부 행성을 구성하며, 태양에 가장 가깝고 암석이 특징입니다. 그것은 모든 것 중에서 가장 작고 질량이 가장 낮은 하나이지만 다른 한편으로는 지구 다음으로 가장 밀도가 높습니다.

얻은 데이터

머큐리에 대한 데이터의 대부분은 1973 년 NASA가 발사 한 Mariner 10 탐사선에서 비롯되었으며, 그 목적은 인접한 금성과 수성에서 데이터를 수집하는 것이 었습니다. 그때까지는 작은 행성의 많은 특성이 알려지지 않았습니다.

태양 복사에 대한 장비의 민감도를 고려할 때 Hubble과 같은 망원경을 수성으로 향하는 것은 불가능하다는 점에 유의해야합니다. 이러한 이유로 탐사선 외에도 지구상의 데이터 중 상당 부분은 레이더를 사용하여 관측 한 것입니다.

분위기

Mercurian 대기는 매우 얇고 대기압은 지구 대기압의 1 조분의 1입니다. 얇은 가스층은 수소, 헬륨, 산소 및 나트륨으로 구성됩니다.

수성은 또한 지구 자기장과 모양이 비슷하지만 지구 자기장과 비슷한 형태로 거의 행성 자체만큼 오래 된 자체 자기장을 가지고 있지만 훨씬 덜 강렬합니다.

온도

수성의 온도는 모든 행성 중에서 가장 극심합니다. 낮에는 어떤 곳에서는 납을 녹일 정도로 430ºC에 달합니다. 그러나 밤에는 온도가 -180ºC로 떨어집니다.

그러나 수성의 낮과 밤은 우리가 지구에서 경험하는 것과 크게 다르기 때문에 나중에 표면에 도달 한 가상의 여행자가 그것들을 보는 방법에 대해 설명합니다.

행성의 주요 물리적 특성 요약

- 질량 : 3.3 × 10 ⁽²³⁾ kg

-적도 반경 : 2440km 또는 지구 반경의 0.38 배

-모양 : 수성은 거의 완벽한 구체입니다.

-태양까지의 평균 거리 : 58,000,000km

-온도 : 평균 167ºC

ᆞ 중력 : 3.70 m / s ²

-자기장 : 예, 약 220nT 강도.

-분위기 : 희미

ᆞ 밀도 : 5430 kg / m ³

-위성 : 0

ᆞ 반지 : 없습니다.

번역 운동

수성은 행성의 궤도가 타원형임을 나타내는 케플러의 법칙에 따라 태양 주위에서 병진 운동을 실행합니다. 수성은 모든 행성의 가장 타원형 또는 길쭉한 궤도를 따르므로 0.2056이라는 가장 높은 편심 률을 갖습니다.

수성-태양의 최대 거리는 7 천만 km이고 최소 4 천 6 백만 km입니다. 행성은 평균 48km / s의 속도로 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 약 88 일이 걸립니다.

이것은 날개 달린 메신저 이름에 따라 태양을 공전하는 행성 중 가장 빠르지 만 축을 중심으로 한 회전 속도는 상당히 느립니다.

그림 2. 지구 (파란색) 옆에있는 태양 (노란색) 주위의 수성의 궤도 애니메이션. 출처 : Wikimedia Commons.

그러나 재미있는 점은 수성이 이전 궤도와 동일한 궤적을 따르지 않는다는 것입니다. 즉, 이전 궤도와 동일한 시작점으로 돌아 가지 않고 세차 운동이라는 작은 변위를 겪습니다.

그래서 한동안 소행성 구름이나 아마도 불칸이라고 불리는 궤도를 방해하는 미지의 행성이 있다고 믿어졌습니다.

그러나 일반 상대성 이론은 시공간 곡률이 궤도를 대체 할 수 있기 때문에 측정 된 데이터를 만족스럽게 설명 할 수 있습니다.

수성의 경우 궤도는 세기 당 43 arc sec의 변위를 겪습니다.이 값은 아인슈타인의 상대성 이론에서 정확하게 계산할 수 있습니다. 다른 행성들은 지금까지 측정되지 않은 아주 작은 변위를 가지고 있습니다.

수은 운동 데이터

다음은 수성의 운동에 대해 알려진 숫자입니다.

-평균 궤도 반경 : 58,000,000km.

- 궤도 경사 : 지구 궤도면에 대해 7º.

-편심도 : 0.2056.

- 평균 궤도 속도 : 48km / h

- 환승 기간 : 88 일

- 교체 기간 : 58 일

- 태양 일 : 지구의 176 일

수은을 관찰하는시기와 방법

육안으로 볼 수있는 다섯 개의 행성 중에서 수성은 탐지하기가 가장 어려운데, 수성은 항상 수평선에 매우 가깝고 햇빛에 가려서 잠시 후에 사라지기 때문입니다. 그 외에도 궤도는 가장 편심 (타원형)입니다.

그러나 검색에서 하늘을 스캔하기에 더 적절한시기가 있습니다.

- 북반구 : 3 월 ~ 4 월 황혼기, 9 월 ~ 10 월 새벽 전.

-열대 지방 : 일년 내내 유리한 조건 하 : 맑은 하늘과 인공 조명에서 멀리 떨어져 있습니다.

- 남반구 : 해가 뜨기 전 9 ~ 10 월, 해가 진 후 3 ~ 4 월 행성이 수평선 위에 더 오래 남아 있기 때문에 일반적으로 이러한 위도에서보기가 더 쉽습니다.

그림 3. 수은은 지평선에서 매우 낮게 보입니다. 출처 : Pixabay.

수은은 별과 달리 깜박이지 않는 약간 황색을 띠는 흰색 점처럼 보입니다. 위상을 볼 수있는 쌍안경이나 망원경을 사용하는 것이 가장 좋습니다.

수은은 궤도에있는 위치에 따라 때때로 수평선에 더 오랫동안 표시됩니다. 그리고 그것은 전체 단계에서 더 밝지 만 역설적으로 왁싱 또는 약 해짐에서 더 좋아 보입니다. 수성의 단계를 알기 위해서는 천문학 전문 웹 사이트를 방문하는 것이 좋습니다.

어쨌든 가장 좋은 기회는 최대 연신율에있을 때입니다. 가능한 한 태양에서 멀리 떨어져 있으므로 가장 어두운 하늘이 관측을 용이하게합니다.

이 행성과 다른 행성을 관찰하기에 또 다른 좋은시기는 개기 일식 동안입니다. 같은 이유로 하늘이 더 어둡습니다.

회전 운동

빠른 궤도 운동과는 달리 수성은 천천히 회전합니다. 항성일로 알려진 축을 중심으로 한 바퀴 회전하는 데 거의 59 지구의 날이 걸립니다. 따라서 머큐리의 항성일은 거의 1 년 동안 지속됩니다. 실제로 2 "년"3 "일"이 지날 때마다.

중력을받는 두 물체 사이에서 발생하는 조력은 둘 중 하나 또는 둘 모두의 회전 속도를 늦추는 역할을합니다. 그럴 때 조석 결합이 존재한다고합니다.

조석 결합은 행성과 위성 사이에서 매우 빈번하지만 다른 천체 사이에서도 발생할 수 있습니다.

그림 4. 지구와 달 사이의 조석 결합. 수성과 태양의 경우는 더 복잡합니다. 출처 : Wikimedia Commons. Stigmatella aurantiaca

커플 링의 특별한 경우는 달과 같이 그들 중 하나의 회전 기간이 번역 기간과 같을 때 발생합니다. 항상 같은 얼굴을 보여 주므로 동기식 회전입니다.

그러나 수성과 태양의 경우 행성의 회전과 이동 기간이 같지 않고 3 : 2 비율이기 때문에 정확히 이런 식으로 발생하지 않습니다. 이 현상은 스핀 궤도 공명으로 알려져 있으며 태양계에서도 흔합니다.

덕분에 수성에서 특이한 일이 발생할 수 있습니다.

수성의 낮과 밤

태양 일이 태양이 한 지점에서 나타났다가 같은 장소에 다시 나타나는 데 걸리는 시간이라면, 수성에서 태양은 같은 날 (태양)에 두 번 상승합니다. 그림 5)

궤도 속도와 회전 속도가 같을 때가있는 것으로 밝혀 졌기 때문에 태양이 하늘에서 물러나서 원래 있던 지점으로 돌아갔다가 다시 전진하는 것 같습니다.

그림의 빨간색 막대가 산이면 위치 1에서 시작하는 정오가 맨 위에 있습니다. 위치 2와 3에서 태양은 서쪽에 위치 할 때까지 산의 일부를 비 춥니 다. 위치는 4입니다. 그 때까지 궤도의 절반을 이동했고 지구의 44 일이 경과했습니다.

위치 5, 6, 7, 8 및 9에서는 산속의 밤입니다. 5를 차지함으로써 그것은 이미 그것의 축에서 완전한 회전을했고, 태양 주위의 궤도에서 ¾를 되돌 렸습니다. 7시에 자정이고 지구의 88 일이 경과했습니다.

정오로 돌아가려면 또 다른 궤도가 필요합니다. 8 번에서 12 번 위치를 통과해야하며 88 일이 더 걸리며 총 176 일이 걸립니다.

이탈리아의 천문학 자 주세페 콜롬보 (1920-1984)는 수성의 운동의 3 : 2 공명을 연구하고 설명한 최초의 인물입니다.

그림 5. 수성의 낮과 밤 : 궤도 공명, ½ 궤도 후 행성은 축에서 3/4 회전합니다. 출처 : Wikimedia Commons.

구성

수성의 평균 밀도는 5,430 kg / m ^3으로 지구보다 약간 적습니다. Mariner 10 탐사선 덕분에 알려진이 값은 수성이 지구보다 작다는 점을 고려할 때 여전히 놀랍습니다.

그림 6. 수은-지구 비교. 출처 : Wikimedia Commons. NASA Mercury 이미지 : NASA / APL (MESSENGER에서 제공)

지구 내부에서는 압력이 더 높기 때문에 물질에 추가 압축이 발생하여 부피가 감소하고 밀도가 증가합니다. 이 효과를 고려하지 않으면 수성은 알려진 가장 높은 밀도를 가진 행성으로 판명됩니다.

과학자들은 무거운 원소의 함량이 높기 때문이라고 생각합니다. 그리고 철은 태양계에서 가장 흔한 무거운 원소입니다.

일반적으로 수은의 조성은 금속 함량이 70 %이고 규산염이 30 % 인 것으로 추정됩니다. 볼륨은 다음과 같습니다.

-나트륨

-마그네슘

-칼륨

-칼슘

-철

그리고 가스 중 :

-산소

-수소

-헬륨

-다른 가스의 흔적.

수성에 존재하는 철분은 다른 행성에서 추정되는 양을 훨씬 초과하는 양으로 그 중심에 있습니다. 또한 수성의 핵은 태양계에서 상대적으로 가장 큽니다.

또 다른 놀라움은 극에 얼음이 존재한다는 것인데, 이는 또한 어두운 유기물로 덮여 있습니다. 지구의 평균 기온이 매우 높기 때문에 놀랍습니다.

한 가지 설명은 수성의 극이 항상 영원한 어둠 속에 있으며 햇빛의 도착을 막는 높은 절벽으로 보호되며 회전축의 기울기가 0이기 때문입니다.

그 기원과 관련하여 물은 혜성이 가져온 수성에 도달했을 것으로 추측됩니다.

내부 구조

모든 지구 행성과 마찬가지로 수성에는 세 가지 특징적인 구조가 있습니다.

-중앙의 금속 코어, 내부 고체, 외부 녹음

-맨틀이라는 중간층

-외부 층 또는 지각.

수성의 핵이 훨씬 더 크다는 점을 제외하면 지구와 동일한 구조입니다. 비례 적으로 말하면 행성 부피의 약 42 %가이 구조에 의해 점유됩니다. 반면, 지구상에서 핵은 16 % 만 차지합니다.

그림 7. 수성의 내부 구조는 지구와 비슷합니다. 출처 : NASA.

지구에서이 결론에 어떻게 도달 할 수 있습니까?

수성의 중력 이상을 감지 한 MESSENGER 탐사선을 통한 무선 관측을 통해 이루어졌습니다. 중력은 질량에 의존하기 때문에 이상 현상은 밀도에 대한 단서를 제공합니다.

수성의 중력은 또한 탐사선의 궤도를 현저하게 변화 시켰습니다. 여기에 추가 된 레이더 데이터는 행성의 세차 운동을 보여줍니다. 행성의 회전축은 자체 회전을 가지고 있으며 이는 주철 코어의 존재를 나타냅니다.

요약 :

-중력 이상

-세차 운동

-메신저의 궤도 변경.

이 데이터 세트와 프로브가 수집 한 모든 데이터는 내부에 크고 단단한 금속 코어, 외부에 주철이 존재한다는 사실과 일치합니다.

수성의 핵심

이 기이 한 현상을 설명하는 몇 가지 이론이 있습니다. 그들 중 한 명은 수성이 젊음 동안 엄청난 영향을 받아 새로 형성된 행성의 지각과 맨틀의 일부를 파괴했다고 주장합니다.

그림 8. 층의 상대적인 크기를 보여주는 지구와 수성의 비교 섹션. 출처 : NASA.

코어보다 가벼운 재료가 우주로 던져졌습니다. 나중에 행성의 중력으로 인해 일부 파편이 뒤로 당겨져 새로운 맨틀과 얇은 지각이 만들어졌습니다.

거대한 소행성이 충돌의 원인이라면 그 물질은 원래 수성의 핵과 결합되어 오늘날의 높은 철 함량을 제공 할 수 있습니다.

또 다른 가능성은 처음부터 지구상에서 산소가 부족했기 때문에 철이 산화물을 형성하는 대신 금속 철로 보존된다는 것입니다. 이 경우 핵이 두꺼워지는 것은 점진적인 과정이었습니다.

지질학

수은은 바위가 많고 사막이며 넓은 평야가 충돌 분화구로 덮여 있습니다. 일반적으로 그 표면은 달의 표면과 매우 유사합니다.

크레이터가 많을수록 표면이 오래되기 때문에 충돌 횟수는 나이를 나타냅니다.

그림 9. 왼쪽의 Dominici Crater (가장 밝은 부분)와 Homer Crater. 출처 : NASA.

이 분화구의 대부분은 소행성과 혜성이 태양계의 행성과 달을 자주 충돌했던시기 인 늦은 폭격 당시부터 시작되었습니다. 따라서 행성은 오랫동안 지질 학적으로 비활성 상태였습니다.

가장 큰 분화구는 직경 1,550km의 Caloris 분지입니다. 이 함몰은 분지를 형성 한 거대한 충격으로 인해 2 ~ 3km 높이의 벽으로 둘러싸여 있습니다.

Caloris 분지의 대지, 즉 행성의 반대편에서 행성 내부를 이동하는 동안 발생하는 충격파로 인해 표면이 갈라집니다.

이미지는 분화구 사이의 영역이 평평하거나 완만하게 물결 치는 것을 보여줍니다. 존재하는 동안 수성은 화산 활동을했습니다. 왜냐하면이 평야는 아마도 용암 흐름에 의해 만들어 졌기 때문입니다.

수성 표면의 또 다른 특징은 절벽이라고 불리는 길고 가파른 절벽입니다. 이 절벽은 맨틀이 냉각되는 동안 형성 되었음에 틀림 없으며, 수축시 지각에 수많은 균열이 나타납니다.

수은이 줄어들고있다

태양계에서 가장 작은 행성의 크기가 줄어들고 있으며 과학자들은 지구와 달리 판 구조론이 없기 때문이라고 믿습니다.

지각판은 맨틀에 속하는보다 유동적 인 층인 무력 권 위에 떠있는 지각과 맨틀의 큰 부분입니다. 이러한 이동성은 지구에 tectonism이 부족한 행성이 가질 수없는 유연성을 제공합니다.

처음에는 수은이 지금보다 훨씬 더 뜨거웠지만 식 으면서 점차 수축합니다. 냉각이 중단되면, 특히 코어의 냉각이 중단되면 지구는 더 이상 줄어들지 않을 것입니다.

그러나이 행성에서 눈에 띄는 것은 그것이 얼마나 빨리 일어나고 있는지에 대한 일관된 설명이 아직 없습니다.

수성에 대한 임무

70 년대까지 내부 행성에서 가장 적게 탐험 된 행성 이었지만 그 이후로이 놀라운 작은 행성에 대해 훨씬 더 많이 알려진 덕분에 여러 무인 임무가 발생했습니다.

마리너 10

그림 10. Mariner 10. 출처 : Wikimedia Commons. 냄비

NASA의 Mariner 탐사선의 마지막 탐사선은 1973 년부터 1975 년까지 수성 상공을 세 번 날아갔습니다.이 탐사선은 태양이 비추는 측면에서만 표면의 절반 바로 아래를 매핑했습니다.

연료가 다 소모 된 Mariner 10은 표류하지만 금성과 수성에 대한 이미지, 자기장에 대한 데이터, 분광학 등에 대한 귀중한 정보를 제공했습니다.

MESSENGER (수성, 표면, 우주 환경, 지질 화학

이 탐사선은 2004 년에 발사되어 2011 년에 처음으로 수성 궤도에 진입했습니다. Mariner 10은 행성 상공 만 비행 할 수 있었기 때문입니다.

그의 공헌은 다음과 같습니다.

-Mariner 10 덕분에 이미 알려진 측면과 유사한 비 조명 측면을 포함한 표면의 고품질 이미지.

-중성자, 감마선, X 선 등 다양한 분광 기법을 이용한 지 화학적 측정.

-자기 측정.

-자외선, 가시 광선 및 적외선을 사용한 분광법으로 대기를 특성화하고 표면의 광물 학적 매핑을 수행합니다.

MESSENGER가 수집 한 데이터는 지구와 마찬가지로 수성의 활성 자기장이 코어의 액체 영역에서 생성되는 발전기 효과에 의해 생성된다는 것을 보여줍니다.

그것은 또한 태양풍의 작용으로 인해 2 백만 킬로미터 길이의 독특한 꼬리 모양을 가진 Mercurian 대기의 매우 얇은 외층 인 외권의 구성을 결정했습니다.

MESSENGER 탐사선은 2015 년 행성 표면에 충돌하여 임무를 종료했습니다.

BepiColombo

그림 11. 이탈리아 천문학 자 주세페 (베피) 콜롬보. 출처 : Wikimedia Commons.

이 탐사선은 2018 년에 유럽 우주국과 일본 항공 우주 탐사 국에 의해 발사되었습니다. 그것은 수성의 궤도를 연구 한 이탈리아 천문학 자 주세페 콜롬보를 기리기 위해 명명되었습니다.

MPO : Mercury Planetary Orbiter와 MIO : Mercury Magnetospheric Orbiter의 두 개의 위성으로 구성됩니다. 2025 년에 수성 근처에 도달 할 것으로 예상되며 그 목표는 행성의 주요 특성을 연구하는 것입니다.

일부 목표는 BepiColombo가 수성의 놀라운 자기장, 행성의 질량 중심, 행성에 대한 태양 중력의 상대 론적 영향 및 내부의 독특한 구조에 대한 새로운 정보를 가져 오는 것입니다.

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