Osnovni astronomski podaci
Merkur je u nekoliko aspekata ekstremni planet. Zbog blizine Sunca - njegova prosječna orbitalna udaljenost iznosi 58 milijuna km (36 milijuna milja) - ima najkraću godinu (revolucionarno razdoblje od 88 dana) i prima najintenzivnije sunčevo zračenje od svih planeta. S radijusom od oko 2.440 km, Merkur je najmanji glavni planet, manji čak i od Jupiterovog najvećeg mjeseca, Ganymedea, odnosno najvećeg Saturnovog mjeseca, Titana. Osim toga, Merkur je neobično gust. Iako je njegova srednja gustoća otprilike zemljina, ona ima manju masu i manje je komprimirana vlastitom gravitacijom; ispravljena za samokompresiju, gustina Merkura je najveća na bilo kojem planetu. Gotovo dvije trećine mase Merkura sadržano je u većoj željeznoj jezgri koja se proteže od središta planeta do radijusa od oko 2100 km (1300 milja), odnosno oko 85 posto puta do njegove površine. Stjenovita vanjska ljuska planeta - njezina površinska kora i ispod nje - prostira se samo nekih 300 km (200 milja).
Promatrački izazovi
Kao što se vidi sa Zemljine površine, Merkur se skriva u sumrak i sumrak, nikad ne dosegavši više od oko 28 ° u kutnoj udaljenosti od Sunca. Potrebno je oko 116 dana da se uzastopna izduženja - tj. Da se Merkur vrati na istu točku u odnosu na Sunce - na jutarnjem ili večernjem nebu. To se naziva sinodički period Merkura. Njegova blizina horizonta također znači da se Merkur uvijek vidi kroz više Zemljine turbulentne atmosfere, koja zamagli pogled. Čak i iznad atmosfere, orbitirani orbiti u svemiru, poput svemirskog teleskopa Hubble, ograničeni su visokom osjetljivošću svojih instrumenata da usmjeravaju onoliko blizu Sunca koliko bi bilo potrebno za promatranje Merkura. Kako se orbita Merkura nalazi unutar Zemljine, ona povremeno prolazi izravno između Zemlje i Sunca. Ovaj događaj, u kojem se planet može promatrati teleskopskim ili svemirskim instrumentima kao mala crna točka koja prelazi svijetli solarni disk, naziva se tranzit (vidi pomrčina), a događa se desetak puta u stoljeću. Sljedeći tranzit Merkura dogodit će se 2019. godine.
Merkur također predstavlja poteškoće u proučavanju svemirske sonde. Budući da se planet nalazi duboko u Sunčevom gravitacijskom polju, potrebno je mnogo energije da bi se oblikovala putanja svemirskog broda kako bi se on iz Zemljine orbite odveo do Merkura na takav način da može izaći u orbitu oko planete ili sletjeti na to. Prva svemirska letjelica koja je posjetila Merkur, Mariner 10, bila je u orbiti oko Sunca kad je napravila tri kratka leta planete u 1974–75. U razvoju kasnijih misija na Merkur, poput američke svemirske letjelice lansirane 2004. godine, inženjeri svemirskih letova izračunali su složene rute, koristeći gravitacijske asistencije (vidi svemirski let: Planetarni letovi) od opetovanih letenja Venere i Merkura tijekom nekoliko godina. U dizajnu misije Messenger, nakon provođenja promatranja s umjerenih udaljenosti tijekom planetarnih leta u 2008. i 2009., svemirska letjelica ušla je u izduženu orbitu oko Merkura radi detaljnih istraživanja 2011. Pored toga, ekstremna vrućina, ne samo od Sunca nego također obnovljena iz samog Merkura, izazvala je dizajnere svemirskih letjelica da instrumente ostave dovoljno hladne za rad.
Orbitalni i rotacijski efekti
Merkurova orbita je nagnuta od planeta, naginjući se oko 7 ° od ekliptike, ravnine koju definira Zemljina orbita oko Sunca; to je ujedno i najekscentričnija ili izdužena planetarna orbita. Kao rezultat izdužene orbite, Sunce se čini više nego dvostruko svjetlije na nebu Merkura kada je planeta najbliža Suncu (u periheliju), na 46 milijuna km (29 milijuna milja), nego kad je najudaljenija od Sunca (kod afelija), na gotovo 70 milijuna km (43 milijuna milja). Period rotacije planeta od 58,6 Zemljinih dana u odnosu na zvijezde - tj. Dužinu bočnog dana - uzrokuje da Sunce polako zalazi na zapadu na nebu Merkura. Budući da Merkur također kruži oko Sunca, njegova se razdoblja rotacije i revolucije kombiniraju na način da Sunce treba tri Merkurijeva siderealna dana, odnosno 176 Zemaljskih dana, da napravi puni krug - duljinu sunčevog dana.
Kao što je opisano Keplerovim zakonima kretanja planeta, Merkur putuje oko Sunca tako brzo blizu perihelija da se čini da Sunce obrće tok na nebu Merkura, nakratko se krećući prema istoku prije nego što nastavi svoj zapadni napredak. Dvije lokacije na Merkurovom ekvatoru, gdje se ta oscilacija odvija u podne, nazivaju se vrućim polovima. Kako se iznad njih nalazi sunce, pri čemu ih preferira grijanje, površinske temperature mogu prelaziti 700 kelvina (K; 430 ° C, 800 ° F, 4 ° C). Dvije ekvatorijalne lokacije 90 ° od vrućih stupova, zvane topli stubovi, nikada se ne zagrijavaju. Iz perspektive toplih stupova, Sunce je već nisko na horizontu i sprema se zalazak kad svijetli najsjajnije i izvrši svoj kratki preokret kursa. U blizini sjevernog i južnog rotacijskog pola Merkura, temperature tla su još hladnije, ispod 200 K (-100 ° F, -70 ° C), osvijetljene pašeći sunčevom svjetlošću. Površinske temperature padaju na oko 90 K (–300 ° F, −180 ° C) tijekom Merkurove duge noći prije izlaska sunca.
Raspon temperature Merkura najekstremniji je od četiriju unutarnjih, zemaljskih planeta Sunčevog sustava, ali noćna bi planeta bila još hladnija kada bi Merkur jedno lice vječno držao prema Suncu, a drugi u vječnoj tami. Sve dok se zemaljska radarska opažanja nisu dokazala drugačije u šezdesetim godinama, astronomi su dugo vjerovali da bi to mogao biti slučaj koji će uslijediti ako je Merkurijeva rotacija sinkrona - odnosno, ako je njegovo razdoblje rotacije isto kao razdoblje revolucije od 88 dana. Teleskopski promatrači, ograničeni na periodično gledanje Merkura pod uvjetima koje diktira kutna udaljenost Merkura od Sunca, zavedeni su u zaključku da su njihovi vidljivi isti jedva razlučiva obilježja na površini Merkura u svakoj prigodi gledanja ukazivali na sinkronu rotaciju. Radarske studije otkrile su da se razdoblje rotacije od 58,6 dana na planeti ne razlikuje samo od orbitalnog razdoblja nego i točno dvije trećine.
Orkitalna ekscentričnost Merkura i snažna solarna plima - deformacije podignute u tijelu planeta Sunčevom gravitacijskom privlačnošću - naizgled objašnjavaju zašto se planet rotira tri puta za svaka dva puta kada kruži oko Sunca. Merkur se pretpostavljao brže okretao kad se formirao, ali usporile su ga plimne sile. Umjesto da uspori u stanje sinkrone rotacije, kao što se dogodilo s mnogim planetarnim satelitima, uključujući Zemljin Mjesec, Merkur je postao zarobljen brzinom rotacije od 58,6 dana. S tim tempom Sunce neprestano trza i posebno snažno izbočiva izbočine u Merkurovoj kori na vrućim polovima. Šanse da uđu u spin u 58.6-dnevnom razdoblju uvelike su povećane plimnim trenjem između čvrstog plašta i rastaljenog jezgra mladog planeta.
