Sao Thủy


Bách khoa toàn thư mở Wikipedia




Sao Thủy Đặc điểm của quỹ đạo (Kỷ nguyênJ2000) Đặc điểm của hành tinh Cấu tạo của khí quyển

Sao Thủy ở khoảng cách 200 ngàn km chụp bởi Mariner 10
Bán trục lớn	57.909.176 km hay 0,38709893 đơn vị thiên văn.
Chu vi	360 × 106 km hay 2,406 đơn vị thiên văn hay 0,383 lần Trái Đất.
Độ lệch tâm	0,20563069 hay 12,311 lần Trái Đất.
Cận điểm	46.001.272 km hay 0,30749951 đơn vị thiên văn.
Viễn điểm	69.817.079 km hay 0,46669835 đơn vị thiên văn.
Chu kỳ theo sao	87,96935 ngày hay 0,2408470 năm hay 0,241 lần Trái Đất.
Chu kỳ giao hội	115,8776 ngày hay 0,31726 năm.
Vận tốc quỹ đạo:
- trung bình	47,87 km/s hay 1,607 lần Trái Đất.
- tối đa	58,98 km/s hay 1,947 lần Trái Đất.
- tối thiểu	38,86 km/s hay 1,327 lần Trái Đất.
Độ nghiêng	7,00487° với Hoàng Đạo hay 3,38° với xích đạo Mặt Trời.
Hoàng kinh của điểm nút lên	48,332°
Acgumen của điểm cận nhật	29,1248°
Tổng số vệ tinh	0
Đường kính:
- tại xích đạo	4879,4 km hay 0,383 lần Trái Đất.
- qua hai cực	4879,4 km hay 0,383 lần Trái Đất.
Độ dẹt	0
Diện tích	75 × 106 km² hay 0,147 lần Trái Đất.
Thể tích	61 × 109 km³ hay 0,056 lần Trái Đất.
Khối lượng	330 × 1021 kg hay 0,055 lần Trái Đất.
Khối lượng riêng	5427 kg/m³ hay 0,984 lần Trái Đất.
Gia tốc trọng trường tại xích đạo	3,701 m/s² hay 0,378 lần Trái Đất.
Vận tốc thoát ly	4,3 km/s hay 0,384 lần Trái Đất.
Chu kỳ quay quanh trục	58,6462 ngày hay 1407,5088 giờ hay 58,785 lần Trái Đất.
Vận tốc quay quanh trục tại xích đạo	10,892 km/h hay 0,0065 lần Trái Đất.
Độ nghiêng trục quay	~0,01° hay 0,0004 lần Trái Đất.
Xích kinh của cực bắc	18 h 44 m 2 s (hay 281,01°)
Xích vĩ của cực bắc	61,45°
Hệ số phản xạ	0,106 hay 0,289 lần Trái Đất.
Nhiệt độ tại bề mặt:
- tối thiểu	90K (hay -183°C)
- trung bình	440K (hay 167°C)
- tối đa	700K (hay 427°C)
Áp suất khí quyển tại bề mặt	không đáng kể kPa hay 0 lần Trái Đất.
K Na O Ar He O2 N2 CO2 H2O H2	31,7% 24,9% 9,5% 7,0% 5,9% 5,6% 5,2% 3,6% 3,4% 3,2%

Sao Thủy hay Thủy Tinh thật ra không phải là một ngôi sao, mà là hành tinh gần Mặt Trời nhất và cũng là hành tinh nhỏ nhất trong Thái Dương Hệ (chỉ lớn hơn hành tinh lùn (dwarf planet) Sao Diêm Vương). Sao Thủy không có một vệ tinh tự nhiên nào. Độ sáng biểu kiến của Sao Thủy thay đổi từ −2,0 đến 5,5, nhưng vì quá gần Mặt Trời nên sự quan sát hành tinh này qua viễn vọng kính hay qua các kỹ thuật khác rất khó khăn và ít khi thực hiện được.

Tên tiếng Việt của hành tinh này được rập khuôn theo tên do Trung Quốc đặt, chọn dựa theo nguyên tố thủy của Ngũ Hành; chữ Nho viết là 水星. Các văn hóa Tây phương đặt tên hành tinh này dựa vào tên thần Mercury, vị thần của thương mại và của trộm cướp trong thần thoại La Mã; trong thần thoại Hy Lạp tên của vị thần này là Hermes (Ερμής).

Sao Thủy có một cấu tạo gồm 70% kim loại và 30% chất silicat. Sắt chiếm một tỉ lệ rất lớn trong cấu tạo kim loại của Sao Thủy – tỉ lệ cao nhất trong các hành tinh của Thái Dương Hệ. Ở giữa tâm của Sao Thủy là một lõi hình cầu bằng sắt chiếm 42% thể tích của hành tinh và tạo ra từ trường cho hành tinh này, bằng khoảng 1% của Trái Đất. Phần đất và đá ở phía trên của lõi dầy vào khoảng 600 km.

Trước thế kỷ 5 trước Công nguyên, các nhà thiên văn học Hy Lạp cổ đại cho rằng hành tinh này là hai thiên thể khác nhau: một thấy được lúc bình minh mà họ gọi là Apollo, và một thấy được vào hoàng hôn mà họ gọi là Hermes.

Cấu trúc


1. Vỏ dày 100–200 km
2. Lõi dày 600 km
3. Nhân bán kính 1,800 km




Nhiệt độ và ánh sáng từ Mặt Trời



Nhiệt độ trung bình tại bề mặt của Sao Thủy là 440°K, thay đổi từ 90°K đến 700°K. Đây là một sự khác biệt hơn 600°K, trong khi sự khác biệt tại Trái Đất chỉ khoảng 50°K. Sự khác biệt về nhiệt độ trên Sao Thủy rất lớn vì chu kỳ quay quanh trục của hành tinh này rất dài – hơn 58 ngày của Trái Đất – và một bầu khí quyển rất mỏng.

Trung bình một mét vuông trên Sao Thủy nhận 9 lần ánh sáng Mặt Trời nhiều hơn một mét vuông trên Trái Đất.

Khí quyển



Sao Thủy có một bầu khí quyển cực mỏng, mỏng đến nỗi Sao Thủy được coi như một hành tinh không có không khí. Các phần tử chính của bầu khí quyển là: kali, natri và dưỡng khí (ôxy).

Với một khối lượng quá nhỏ, Sao Thủy không đủ sức bảo tồn bầu khí quyển của nó – các nguyên tử trong bầu khí quyển liên tục bị mất vào trong không gian vì sức hút của trọng lực quá yếu. May thay, những nguyên tử đó được thay thế bằng các nguyên tử khác đến từ sự bức xạ của Mặt Trời, sự bốc hơi của các phần tử nằm trong băng đá hay lòng đất và từ các thiên thạch hay vệ tinh nhỏ khi đập vào Sao Thủy.

Bề mặt

Radar image of Mercury's north pole

The so-called “Weird Terrain” was formed by the Caloris Basin impact at its antipodal point.

Bề mặt của Sao Thủy có rất nhiều hố to nhỏ và lởm chởm như bề mặt của Mặt Trăng. Hố được chụp hình rõ nhất là Caloris Basin, được tạo ra khi một thiên thạch từ ngoài không gian đập vào Sao Thủy, với đường kính khoảng 1350 km và một rặng núi cao gần 2 km ở chung quanh. Sao Thủy còn có những rãnh sâu, nhìn từ xa giống như những vết cào, hình thành hàng triệu năm trước đây khi lõi của hành tinh nguội, co lại và tạo nên những nếp nhăn ở lớp đất phía trên.
Bề mặt của Sao Thủy có thể chia ra làm 7 vùng địa lý chính sau đây:

<LI hasbox="2">Những vùng có nhiều hố
<LI hasbox="2">Những vùng có độ phản chiếu ánh sáng khác nhau
<LI hasbox="2">Những rặng núi

• Những gò núi đứng một mình<LI hasbox="2">Những bình nguyên phẳng
  <LI hasbox="2">Những rãnh sâu
  
• Những thung lũng
  

Quỹ đạo và vận tốc quay


Quỹ đạo của Sao Thủy (màu vàng).



Quỹ đạo của Sao Thủy nhìn ngang và nhìn xiên 10°.



Quỹ đạo của Sao Thủy là một hình elip rất hẹp, bán kính của trục chính là 70 triệu km trong khi bán kính của trục phụ chỉ có 46 triệu km. Vận tốc quỹ đạo của Sao Thủy rất cao vì ảnh hưởng trọng lực của Mặt Trời. Sao Thủy quay một vòng chung quanh Mặt Trời vào khoảng 88 ngày – một năm Sao Thủy, do đó, dài bằng 88 ngày của Trái Đất. Vận tốc quỹ đạo của Sao Thủy thay đổi từ 39 km/s đến 59 km/s. Chỗ nhanh nhất là đỉnh gần Mặt Trời của quỹ đạo – còn gọi là cận điểm – và chỗ chậm nhất là đỉnh xa Mặt Trời của quỹ đạo – còn gọi là viễn điểm.
Trục quay của Sao Thủy gần như thẳng đứng đối với mặt phẳng của quỹ đạo. Mãi đến năm 1965 các nhà khoa học, dùng radar, mới khám phá ra Sao Thủy tự quay chung quanh chính mình với một vận tốc quay quanh trục là 58,6 ngày cho mỗi vòng – một ngày Sao Thủy, do đó, dài hơn 58 ngày của Trái Đất. Nói một cách dễ hiểu là 2 năm Sao Thủy bao gồm 3 ngày Sao Thủy, hay một ngày Sao Thủy dài bằng 2/3 của một năm Sao Thủy.

Với một ngày dài như vậy, một quan sát viên đứng trên trên Sao Thủy, nếu chọn đúng chỗ, có thể nhìn thấy sự thay đổi của vận tốc quỹ đạo. Khi Sao Thủy tiến đến gần cận điểm thì vận tốc quỹ đạo nhanh hẳn lên và làm cho Mặt Trời có vẻ mọc chậm hẳn lại; lúc vận tốc quỹ đạo nhanh bằng đúng vận tốc quay, Mặt Trời có vẻ đứng tại một chỗ; lúc vận tốc quỹ đạo cao hơn vận tốc quay, Mặt Trời có vẻ chạy ngược trở lại rồi lặn xuống hướng đông. Khi sao Thủy qua khỏi cận điểm thì vận tốc quỹ đạo từ từ chậm lại, Mặt Trời, do đó, mọc trở lại và tiếp tục đi qua hướng tây.

Các nghiên cứu về Sao Thủy

Các nhà thiên văn cổ đại



Nghiên cứu qua kính thiên văn



Các chương trình thám hiểm


Tàu Messenger và Sao Thủy




Cho đến nay chỉ có Mariner 10, do NASA phóng lên vào tháng 11 năm 1973 và đến phạm vi của Sao Thủy vào tháng 3 năm 1974, là tàu vũ trụ độc nhất thám hiểm hành tinh này. Do đó, chỉ vào khoảng 45% bề mặt của Sao Thủy được khám phá.

Hiện nay (2005), đang trên đường đến Sao Thủy là Tàu vũ trụ Messenger. Theo dự định thì Messenger sẽ đến phạm vi của sao Thủy vào đầu năm 2011. Trong một năm bay quanh hành tinh cấu tạo từ kim loại nặng này, Messenger có nhiệm vụ lập bản đồ bề mặt của sao Thủy và tìm kiếm dấu hiệu của nước trong các miệng hố nằm ở đầu cực bị khuất trong bóng tối, nghiên cứu bề mặt đá rắn, tầng khí quyển loãng và tầng nhân nóng chảy của sao Thủy. Messenger được trang bị camera, quang phổ kế để xác định thành phần hoá chất, máy đo từ trường để thám sát trường từ và thiết bị đo độ cao để vẽ lại địa hình sao Thủy