כוכב חמה

כוכב־חמה (בלועזית: Mercury, מרקורי) הוא כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש. מרחקו הממוצע ממנה הוא כ־58,000,000 קילומטרים, שהם כ־0.387 יחידות אסטרונומיות. מבחינת מסתו, הוא כוכב הלכת השמיני והקטן ביותר במערכת השמש, ואין לו ירחים.

כוכב־חמה קטן בהרבה מכדור הארץ, ודומה בגודלו לירח. קוטרו 4,878 קילומטרים. כוח המשיכה על פניו קטן פי 2.5 מאשר על־פני כדור הארץ. כמו כן, אין לו ירחים. אסטרונומים מעריכים שבמכתשים המצויים בקטבים של כוכב־חמה יש מים בצורה של קרח.

משך היום של כוכב־חמה מושפע במידה רבה מקרבתו לשמש. סחרורו העצמי (יום סידרי) של כוכב־חמה נמשך 58.65 יממות ארץ ומשך הקפתו את השמש (שנה סידרית) 87.97 יממות ארץ - יחס קרוב מאוד ל־2/3. בשל תהודה מסלולית זו יראה צופה על פני מרקורי זריחת שמש יחידה פעם בשנתיים (של מרקורי) - תופעה ייחודית במערכת השמש, שהיום הסולרי ארוך מהשנה. סחרור איטי זה, והיעדר אטמוספירה ממשית לכוכב־חמה יוצרים על פניו הבדלי טמפרטורה גדולים מאוד בין שני צדדיו. בחלקו הפונה לשמש הטמפרטורה שלו מגיעה ל־C° 430 ואילו בצידו האחר (שאינו חשוף לאור השמש) היא מגיעה ל־C° 180-.

נכון ל-2021, הגיעו לכוכב־חמה שלושה רכבי מחקר מכדור הארץ: הגשושית מארינר 10, שביקרה בו מספר פעמים החל משנת 1974, הגשושית מסנג'ר בין השנים 2008–2015, והגשושית בֶּפִּיקולומבו, שביצעה יעף ליד כוכב חמה באוקטובר 2021.

את כוכב־חמה ניתן לראות לעיתים בעין בלתי־מצוידת, אך מכיוון שהוא נותר בסביבת השמש, מקשים דמדומי הערב או הבוקר להבחין בו, זאת לעומת ארבעת כוכבי־הלכת האחרים שהיו ידועים לקדמונים - נוגה, מאדים, צדק ושבתאי.

השם
השם "כוכב־חמה" מופיע במקורות עתיקים, ואין פירושו שמדובר בכוכב ששמו חמה. בעברית מוזכר כוכב־חמה לראשונה בתלמוד הבבלי, בשמו המקורי כוכב, בטרם נודעה ההבחנה בין גרמי השמיים השונים - כוכבים וכוכבי־לכת. הוספת המילה "חמה" לשם כוכב־הלכת היא מאוחרת, וכנראה נועדה להדגיש שאינו גרם שמיים רגיל, על־סמך היותו הקרוב ביותר לשמש.

שמו בלועזית הוא מרקורי, על שמו של האל הרומי מרקוריוס. מכיוון שכוכב־חמה מופיע לסירוגין משני צדי השמש, חשבו הקדמונים בטעות שמדובר בשני כוכבים שונים ואף כינו אותו בשני שמות: "הרמס" כשהופיע בערב מצד אחד של השמש, ו"אפולו" כשהופיע בבוקר מצדה השני. בגלגל המזלות מרקורי מזוהה עם מזל תאומים.

יום רביעי נקשר באסטרולוגיה העתיקה בכוכב־חמה ובאל מרקוריוס המזוהה עמו. כתוצאה מכך בשפות רומאניות שמו של יום רביעי נגזר ישירות משמו בלטינית - Dies Mercurii (יום מרקורי), וכך בצרפתית השם הוא Mercredi, באיטלקית Mercoledì ובספרדית Miércoles.

מידע כללי
קרבתו היחסית של כוכב-חמה לשמש ודלילות (יש האומרים היעדר) האטמוספירה, הופכים את התנאים לבלתי־נסבלים לאדם. הטמפרטורה הממוצעת על־פני כוכב־חמה מגיעה ל־C° 179 (452 קלווין). בקטבים של כוכב הלכת - פער הטמפרטורות קטן יותר.

אור השמש על פני כוכב־חמה חזק פי 8.9 מאשר על כדור הארץ, ועוצמת הקרינה המגיעה אל פניו היא 9,126.6 וואט למ"ר. פני השטח של כוכב־חמה מכוסים מכתשים בדומה לירח. אחד ממאפייניו הבולטים ביותר של פני כוכב־חמה (ממה שצולם) הוא Caloris Basin, מכתש שקוטרו כ־1,350 ק"מ.

אטמוספירה
אטמוספירת כוכב־חמה היא דקה מאוד; למעשה, מתנגשות מולקולות גז שבאטמוספירה בפני השטח של כוכב הלכת לעיתים קרובות יותר מאשר שהן מתנגשות אחת בשנייה; לרוב מתייחסים אל כוכב־חמה כחסר אטמוספירה. ה"אטמוספירה" של כוכב־חמה מורכבת בעיקר מאשלגן, נתרן וחמצן. נהוג לכנות אטמוספירה כזו אקסוספירה.

האטומים המרכיבים את האטמוספירה אובדים לחלל ללא הרף, עם אורך חיים ממוצע של כשלוש שעות עבור אטומי האשלגן והסידן (במהלך היום) ורק מחצית מכך בפריהליון. האטמוספירה שאובדת כל העת מתחדשת במספר אמצעים: רוח השמש שנתפשת על ידי השדה המגנטי של כוכב הלכת, אדים הנוצרים על ידי התנגשויות מיקרומטאורים והתאיידות תרמית של קוטבי הקרח. האטמוספירה של כוכב־חמה דלילה מכדי שתוכל להעביר קול ודלילה מכדי שתוכל לפזר גלי אור, ולכן השמים שם ייראו תמיד שחורים.

הרכב פנימי
לכוכב־חמה ליבת ברזל גדולה באופן יחסי (אף בהשוואה לכדור הארץ). הרכבו של כוכב־חמה הוא בקירוב 70% מתכתי ו־30% סיליקט. הצפיפות הממוצעת 5,430 kg/m3, קטנה במקצת מצפיפות כדור הארץ. מסת כוכב־חמה היא רק 5.5% ממסת כדור־הארץ. ליבת המתכת תופסת 42% מנפחו של כוכב־הלכת (לשם השוואה, ליבת כדור־הארץ תופסת 17% בלבד). את הליבה מקיפה מעטפת שעוביה 600 ק"מ.

מסלול
מסלולו של כוכב־חמה הוא אליפטי מאוד. בנקודתו הקרובה ביותר אל השמש (פריהליון) הוא מרוחק ממנה רק 46 מיליון קילומטרים ואילו בנקודתו הרחוקה ביותר (אפהליון) הוא מרוחק ממנה 70 מיליון קילומטרים.

בשל קרבת כוכב־חמה לשמש פועל עליו כוח כבידה חזק יחסית ולכן התגלו במסלולו בסוף המאה ה־19 חריגות ממסלולו הצפוי לפי תורת הכבידה של ניוטון. לאחר פיתוח תורת היחסות הכללית אישש אלברט איינשטיין את נכונות התורה על ידי חישוב הסטייה היחסית מהמסלול הניוטוני והשוואתה למסלול הנצפה. התקבלה התאמה מצוינת בין המסלול שחזתה תורת היחסות לבין המסלול שנצפה בפועל.

סחרורו הצירי איטי מאוד: סחרור אחד שלו אורך 58.65 ימי ארץ ואילו מהירות הקפתו את השמש היא גדולה: שנה על פניו שווה באורכה ל־87.97 ימי ארץ. כך יוצא שכוכב־חמה משלים רק 1.5 סחרורים סביב עצמו בזמן הקפתו את השמש, ולכן היממה השמשית בו היא 176 יממות ארץ.

מגנטוספירה
למרות סחרורו הצירי האיטי, לכוכב־חמה יש מגנטוספירה חזקה באופן יחסי, 1% מחוזק השדה המגנטי הנוצר על ידי כדור הארץ. ייתכן כי שדה מגנטי זה נוצר באופן דומה לזה של כדור הארץ, על ידי דינמו של תנועה חופשית של נוזל הליבה; הערכות עכשוויות רומזות כי ליבת כוכב־חמה אינה חמה מספיק כדי להתיך תערובת ניקל־ברזל, אולם יכול להיות שחומרים עם נקודת היתוך נמוכה יותר, כגפרית, אחראיים לתופעה. כמו כן, אפשרי כי שדהו המגנטי הוא שריד של אפקט דינמו קדום שפסק, והשדה המגנטי "קפא" בחומרים מגנטיים ממוצקים.

מחקר

האסטרונומים הקדמונים
כוכב־חמה היה ידוע לפחות מאז התקופה השומרית (האלף השלישי לפנה"ס). התצפיות המתועדות המפורטות הקדומות ביותר נעשו על ידי הבבלים. לכוכב־חמה ניתנו שני שמות על ידי היוונים הקדמונים, אפולו, כאשר נראה בבקרים והרמס, כאשר נראה בערבים. בסביבות המאה ה־4 לפנה"ס התברר כי שני השמות מתייחסים בעצם לגוף אחד. הרקליטוס אף האמין כי כוכב־חמה ונוגה מקיפים את השמש ולא את כדור הארץ.

תצפיות בכוכב־חמה

עקב קרבתו לשמש ניתן לערוך תצפיות בכוכב־חמה רק כאשר הוא נמצא בסביבת  מרבי מהשמש, על מנת שלא יאבד בשל סינוור השמש. לכן ניתן לצפות בו רק לזמן קצר בדמדומי הערב או הבוקר. כמו כן, עקב קרבתו של כוכב־חמה לאופק, גם כשהוא נמצא במרחק זוויתי מקסימלי עובר האור ממנו דרך שכבה עבה ורוטטת של אטמוספירת כדור הארץ ולכן איכות התצפיות נפגמת.

בדומה לנוגה, נראה כוכב־חמה בשלבים דמויי ירח: "מולד" כשהוא בין הארץ לשמש ו"מלא" כשהוא מעבר לשמש והוא אינו נראה בשני המצבים האלו. שלב "חצי הירח" מתרחש כאשר המרחק הזוויתי בין השמש לכוכב־חמה הוא הגדול ביותר – כשהוא במרחק הזוויתי הגדול ביותר מערבה וזורח מוקדם לפני השמש, או כשהוא במרחק הזוויתי הגדול ביותר מזרחה ושוקע מאוחר אחרי השמש, (מרחקו מהשמש נע מ־18.5° בפריהליון ועד 28.3° באפהליון). בשונה מנוגה, כוכב־חמה בהיר ביותר כאשר הוא נראה מכדור הארץ במצב "מקומר" – כלומר בין מצב "חצי מלא" ל"מלא". כוכב־חמה נמצא בין כדור הארץ לשמש כל 116 יום בממוצע, ושהות זו עשויה לנוע מ־111 ימים ל־121 ימים בגלל מסלולו האקסצנטרי.

בשל נטיית מסלולו יחסית למישור המילקה עובר כוכב־חמה על־פני השמש רק אחת ל־7 שנים בממוצע. הפרש השנים בין מעברים סמוכים הוא בין 3 ל־13 שנים.

נאס"א
הגשושית הראשונה שביקרה את כוכב־חמה הייתה מארינר 10 של נאס"א, אשר במהלך שלושה יעפים קרובים בשנים 1974 ו־1975, סקרה כ־45% מפניו. מארינר 10 תמרנה בזריזות כדי לצלם חלק מחצי הכדור המואר במהלך כל יעף, חלפה מאחורי כוכב הלכת והמשיכה לצלם את הצד הפונה אל השמש בשעה שהחללית התרחקה. תמונותיה בעלות הרזולוציה הגבוהה ביותר צילמו עצמים שגודלם כק"מ וחצי. כמו ירח כדור־הארץ, פני השטח של כוכב־חמה זרועי צלקות שנוצרו על ידי התנגשויות.

הגשושית MESSENGER שוגרה ב־3 באוגוסט 2004 וביצעה יעף ראשון סביב כוכב־חמה ב־14 בינואר 2008 בו צולמו כ־20% מהכוכב. יעף שני באוקטובר 2008 ויעף נוסף בספטמבר 2009. ביעפים אלו יצולמו מרבית פני השטח שלא מופו על ידי מארינר 10. ב־18 במרץ 2011 נכנסה המסנג'ר למסלול אליפטי סביב כוכב־חמה והחלה בחקר כוכב הלכת במסלול. בדרכה הארוכה למסלול קבוע סביב כוכב־חמה ביצעה המסנג'ר מספר מעברים קרובים לכדור הארץ ולנוגה על מנת לחסוך בכמות הדלק בעת השיגור.

המסנג'ר תוכננה לחקור שש סוגיות עיקריות הקשורות בכוכב הלכת חמה:
סיבת צפיפותו הגבוהה של כוכב־חמה
ההיסטוריה הגאולוגית של כוכב־חמה
מקור השדה המגנטי של כוכב־חמה
מבנה ה של כוכב־חמה
האם יש קרח בקטבי כוכב־חמה
מה מקור האטמוספירה הדלילה בכוכב־חמה

למסנג'ר מכשור שיאפשר צילום תמונות ברזולוציה גבוהה בהרבה מזה של מארינר 10 ויצולמו שטחים נרחבים יותר. הגשושית גם מצוידת במכשור מגוון יותר כגון ספקטרומטר אשר יברר פיזור חומרים שונים על פני כוכב־חמה, מגנטומטר ומכשור נוסף למדידת מהירות חלקיקים טעונים. שינויים זעירים במסלול הגשושית יאפשרו להסיק מה הוא המבנה הפנימי של כוכב־חמה.

משימת בפיקולומבו 
סוכנות החלל היפנית JAXA, יחד עם סוכנות החלל האירופית, שיגרו ב־20 באוקטובר 2018 את הגשושית  שצפויה להיכנס בשלהי דצמבר 2025 למסלול סביב כוכב־חמה, עם שתי מקפות מחקר. באוקטובר 2021 שלחה הגשושית תמונות ראשונות של כוכב חמה, לאחר שביצעה לידו תמרון שתוכנן מראש.

המקפת של סוכנות החלל האירופית, Mercury Planetary Orbiter - MPO, תתנתק מן החללית כאשר זו תגיע לכוכב־חמה והיא תירש את השם בפיקולומבו. בנוסף תתנתק המקפת היפנית MIO, שמשמעותו ביפנית "ניווט בטוח". החלק שנשאר מבפיקולומבו המקורית ישמש כתחנת ממסר עבור שתי המקפות.

שתי המקפות תחקורנה במקביל את השדה המגנטי של חמה, וכן בנפרד את פני השטח באמצעות מגוון מצלמות וכלים אחרים. הנתונים עשויים לעזור להבין את ההיסטוריה הגאולוגית של כוכב־חמה.

השם של החללית ושל המשימה בכלל, נקראים על שמו של , שהציע לראשונה לבצע טיסות מעבר של חלליות ליד כוכבי לכת כדי להאיץ את מהירותן.
אותה שיטה תביא את החללית לביצוע תמרונים אליפטיים סביב לכדור הארץ (פעם אחת), וסביב לנוגה (פעמיים). בשלב מסוים יופעל מנוע היינון אשר יאט את החללית, עד לכניסה למסלול סביב לכוכב־חמה, לאחר שישה תמרונים אליפטיים.

Parker Solar Probe
כחלק ממסלולה אל עבר השמש, תבצע הגשושית Parker Solar Probe, אשר שוגרה ב־12 באוגוסט 2018, מספר יעפים סביב כוכב־חמה.

קישורים חיצוניים

 אתר הגשושית MESSENGER
 
 כוכב־חמה, באתר סוכנות החלל הישראלית

הערות שוליים

כוכב־חמה