Планеты солнечной системы живут своей собственной жизнью. Мы привыкли рассматривать этот процесс через призму земных циклов, однако в таком случае от нас ускользает самое главное и интересное. Попробуем «переместиться» на Меркурий и взглянуть на локальную действительность с местной точки зрения.
В данной статье я использую некоторые термины из области астрономии, объяснение которых можно найти тут.
Астрономические параметры Меркурия
Для того, чтобы понять особенности меркурианского времени, необходимо учесть ряд астрономических фактов (см. схему 1).
Длина орбиты Меркурия составляет 359,9674 млн км (земных).
В виду достаточно большого эксцентриситета, который равен 0,20564, орбита Меркурия сильно «вытянута»; в перигелии она подходит к Солнцу на 46 млн км, в афелии удаляется почти на 70 (69,82) млн км.
Если большую ось орбиты разделить на пять равных частей, на перигелий придется примерно две, а на афелий три таких части. Соответственно соотношение между ними будет близко к 3/2. Как мы увидим ниже, эта числовая константа, 3/2, весьма характерна для времени Меркурия.
Меркурий — самая быстрая планета солнечной системы. Её средняя орбитальная скорость – 47,36 км/с. Орбитальная скорость в перигелии составляет 58,35, в афелии —38,44 км/с. (См. схему 2). Этот момент важно учитывать для понимания локальных процессов, ниже будет понятно, почему.
У Меркурия практически отсутствует наклон оси вращения (всего порядка 0,33°), т.е. плоскость экватора у него почти совпадает с плоскостью орбиты. Поэтому движение видимого Солнца всегда проходит в плоскости экватора. К тому же, на Меркурии нет сезонных изменений климата, продолжительность суток на различных широтах в любое время года остаётся неизменной. Кроме того, тут нет и прецессии с нутацией, точка «весеннего равноденствия» имеет практически постоянную привязку к орбите.
Скорость осевого вращения Меркурия очень небольщая, на экваторе она чуть больше 3 км/с (10,892 км/ч). В СС медленней вокруг своей оси вращается только Венера. (Впрочем, нам пока не известны реальные скорости осевого вращения планет-гигантов, мы видим движение только внешних слоёв их газовых оболочек).
Наклонение плоскости орбиты Меркурия к плоскости орбиты Земли (к эклиптике) составляет 7°. Для ориентации в видимом небе планеты мы вполне можем использовать хорошо знакомые нам на Земле зодиакальные созвездия, движение которых проходит в плоскости местного экватора, как и движение Солнца.
Нужно заметить, что на Меркурии нет атмосферы. Днем лучи Солнца там не рассеиваются, как на Земле. По всей вероятности в светлое время суток тут можно будет наблюдать светило на фоне темного неба и других звёзд, хотя из-за яркости и размеров видимого Солнца (в среднем в 6 раз ярче и в 3 раза больше, чем на Земле) они будут восприниматься, конечно, заметно бледнее, чем ночью.
Цикличность Меркурия
О циклах Меркурия нам достоверно известно следующее:
Сидерический период обращения (длительность меркурианского года) — 87,969 земных суток. Период вращения (звёздные сутки или оборот вокруг своей оси на 360°) — 58,646 земных суток (1407,5 земных часа). Суточный цикл (”от рассвета до рассвета”, солнечные сутки) — 175,942 земных суток.
В качестве единиц измерения тут использованы земные солнечные сутки (ЗСС).
Для понимания локальной цикличности эти данные нам ничего не дают. Чтобы сориентироваться во времени Меркурия, нам необходимо провести несколько несложных вычислений:
87,969 / 175,942 = 0,4999886 ≈ 0,5
87,969 / 58,646 = 1,5
Итак, за один год на Меркурии проходит ровно 1,5 звёздных и 0,5 солнечных суток.
Поразительная математика, не правда ли?!
Это значит, что за два орбитальных витка вокруг Солнца Меркурий совершает три оборота вокруг своей оси на 360° (меркурианские звёздные сутки, МЗС) и всего один привычный для нас суточный цикл «день-ночь» (меркурианские солнечные сутки, МСС). При этом в течение всего первого года заданная точка на поверхности планеты («точка привязки») находится в зоне освещенности, весь второй год — на теневой стороне.
В момент прохождения планетой перигелия Солнце всегда находится в зените на одной и той же долготе, поэтому её называют «горячей долготой». В момент прохождения планетой перигелия горячая долгота попадает в плоскость сечения и видимое Солнце будет находиться над ровно по середине неба, а на следующем орбитальном витке эта же долгота будет находиться ровно на противоположной стороне планеты, т.е. тут будет «строго» полночь. (См. схему 3).
На фоне существенного изменения орбитальной скорости от афелия к перигелию, медленное осевое вращение приводит к интересному явлению: в определённый момент (в диапазоне ±21° от большой оси в районе перигелия) угловая скорость движения Меркурия по орбите становится больше (в перигелии она достигает значения 1,268) угловой скорости его осевого вращения (~1,24).
В следствие этого, видимое Солнце как бы «зависает» и остаётся в районе зенита достаточно продолжительное время. Фактически же оно совершает «обратное» движение, что хорошо заметно на долготе, отстоящей от «горячей» на 90°, где в момент прохождения перигелия наступает рассвет. Здесь краешек Солнца появляется над горизонтом, заходит обратно и затем снова восходит — уже на целый год.
Надо учитывать, что в среднем видимый размер Солнца на Меркурии почти в 3 раза больше, чем на Земле. В перигелии оно почти в 4 раза больше (~2º. т.е занимает примерно 1/90 часть небосвода), чем на нашей планете, а в афелии — в 2,5 (~1,3º). Поэтому в районе горячей долготы «попятное» («ретроградное») движение светила может быть визуально не слишком заметно из-за его огромных размеров на небосклоне.
Напоследок можно отметить ещё один любопытный факт. Орбита Меркурия очень медленно изменяет свое положение относительно звёзд. Такое изменение называется прецессией перигелия. Процесс этот предположительно совершает полный цикл относительно Солнца за 260 000 земных лет, что в меркурианских годах составляет 1 079 500, или почти 540 000 МСС. Соответственно, переход Солнца (восхода Солнца в заданной точке привязки) в следующий знак зодиака происходит примерно раз в 45 000 МСС или 90 000 меркурианских лет.
День и ночь на Меркурии
Схема (4) даёт общее представление о солнечных сутках Меркурия. Рассмотрим этот процесс чуть подробнее.
Предположим, что наша точка привязки находится на «горячей долготе». Тогда восход у нас произойдёт точно в момент прохождения афелия (точка G), и день (МерДень, первая половина солнечных суток от «восхода» до «заката»), который начнётся в этот момент, будет продолжаться целый год.
После «восхода» движение видимого Солнца будет постепенно замедляться, при этом видимый размер его на небе будет постоянно расти.
При подходе планеты к точке L центр Солнца достигнет зенита и перейдёт на западную половину неба, в точке L’ оно «развернётся» и, в момент прохождения перигелия (в точке A), снова окажется в зените, на этот раз во время «ретроградного» движения на восточную половину неба, где, «зависнув» ненадолго в точке А’, снова развернётся и вновь окажется в зените а районе точки B.
Затем этого оно будет неуклонно и постепенно ускоряясь двигаться к закату (при этом визуально уменьшаясь в размерах), пока полностью не скроется за горизонтом в момент следующего прохождения афелия (в точке G). Здесь наступает ночь (МерНочь), которая продлится весь следующий год.
Видимое движение звёзд по небу Меркурия происходит значительно быстрее, чем на Земле, однако, без видимой неравномерности, ибо зависит прежде всего от осевого вращения планеты, не от орбитального. Соответственно, ночью практически невозможно визуально определить изменение её орбитальной скорости.
За ночь мы успеем увидеть все созвездия неба «полтора» раза, т. е. через восток пройдут 18 зодиакальных созвездий. Так, если Солнце восходит, предположим, в Тельце (как в текущую эпоху), то и закат его случится в Тельце, поскольку за один свой день Меркурий сделает 1,5 оборота (540°) вокруг своей оси.
В момент «заката» (в G) на востоке появится Скорпион, который, «пройдя» через всё небо, скроется за горизонт как раз, когда на востоке снова появится Телец (примерно в точке K), но на этот раз «без Солнца». Затем Телец, пройдя через все небо, снова исчезнет на западе в момент повторного появления Скорпиона на востоке (около точки С), который, «пройдя» через все небо, исчезнет за горизонтом на западе в момент следующего восхода Солнца в Тельце (в точке G) и т;д.
В следующей статье все это рассмотрено подробнее:
Как устроено время на планете Меркурий
Также смотрите предыдущую статью, где описаны основные гелиоцентрические параметры орбит планет, которыми я пользуюсь в этой и других статьях:
Космические параметры, которые всем нужно правильно понимать
—
Тимофей Решетов
