Date astronomice de bază
Mercur este o planetă extremă în mai multe privințe. Din cauza apropierii de Soare - distanța sa orbitară medie este de 58 de milioane de km (36 de milioane de mile) - are cel mai scurt an (o perioadă de revoluție de 88 de zile) și primește cea mai intensă radiație solară a tuturor planetelor. Cu o rază de aproximativ 2.440 km (1.516 mile), Mercur este cea mai mică planetă majoră, mai mică chiar decât cea mai mare lună a lui Jupiter, Ganymede sau cea mai mare lună a lui Saturn, Titan. În plus, Mercur este neobișnuit de dens. Deși densitatea sa medie este aproximativ cea a Pământului, are mai puțin masă și deci este mai puțin comprimată de propria sa gravitație; atunci când este corectată pentru autocompresie, densitatea lui Mercur este cea mai ridicată a oricărei planete. Aproape două treimi din masa lui Mercur este conținută în miezul său de fier, care se extinde din centrul planetei până la o rază de aproximativ 2.100 km (1.300 mile), sau aproximativ 85 la sută din drumul către suprafața sa. Cochilia exterioară stâncoasă a planetei - scoarța sa de suprafață și mantaua de dedesubt - au doar 300 km (200 mile) grosime.
Provocări observaționale
După cum se vede de pe suprafața Pământului, Mercur se ascunde în amurg și în amurg, nu ajunge niciodată la mai mult de aproximativ 28 ° în distanța unghiulară de Soare. Este nevoie de aproximativ 116 zile pentru alungirile succesive - adică, pentru ca Mercur să se întoarcă în același punct în raport cu Soarele - dimineața sau seara cerului. Aceasta se numește perioada sinodică a lui Mercur. Apropierea sa de orizont înseamnă, de asemenea, că Mercur este întotdeauna văzut prin mai mult din atmosfera turbulentă a Pământului, care neclară vederea. Chiar și deasupra atmosferei, observatoarele orbitante, cum ar fi Telescopul spațial Hubble, sunt restricționate de sensibilitatea ridicată a instrumentelor lor de a se orienta cât mai aproape de Soare, așa cum ar fi necesar pentru observarea lui Mercur. Deoarece orbita lui Mercur se află în interiorul Pământului, ocazional trece direct între Pământ și Soare. Acest eveniment, în care planeta poate fi observată telescopic sau de instrumentele navei spațiale ca un punct negru mic, care traversează discul solar luminos, se numește tranzit (vezi eclipsa) și se produce de aproximativ zeci de ori într-un secol. Următorul tranzit al Mercur va avea loc în 2019.
Mercur prezintă, de asemenea, dificultăți de studiu prin sondă spațială. Deoarece planeta este situată adânc în câmpul gravitațional al Soarelui, este necesară o mare cantitate de energie pentru a modela traiectoria unei nave spațiale pentru a o duce de pe orbita Pământului până la cea a lui Mercur, astfel încât să poată intra pe orbită în jurul planetei sau să aterizeze pe aceasta. Prima navă spațială care a vizitat Mercur, Mariner 10, a fost pe orbită în jurul Soarelui când a făcut trei scurte acoperișuri ale planetei în 1974–75. În dezvoltarea misiunilor ulterioare către Mercur, cum ar fi navele spațiale Messenger americane lansate în 2004, inginerii de zboruri spațiale au calculat rutele complexe, folosind asistențe de gravitație (a se vedea spaceflight: zboruri planetare) de pe flybys repetate ale lui Venus și Mercury de-a lungul câtorva ani. În proiectul misiunii Messenger, după ce a efectuat observații de la distanțe moderate pe parcursul zborurilor planetare în 2008 și 2009, nava spațială a intrat pe o orbită alungită în jurul Mercur pentru investigații de aproape în 2011. În plus, căldura extremă, nu numai de la Soare, dar de asemenea, reradicat de la Mercur în sine, i-a provocat pe designerii de nave spațiale să mențină instrumentele suficient de cool pentru a putea opera.
Efecte orbitale și de rotație
Orbita lui Mercur este cea mai înclinată dintre planete, înclinându-se cu aproximativ 7 ° față de ecliptică, planul definit de orbita Pământului în jurul Soarelui; este, de asemenea, cea mai excentrică sau alungită orbită planetară. Ca urmare a orbitei alungite, Soarele apare mai mult de două ori mai luminos pe cerul lui Mercur atunci când planeta este cea mai aproape de Soare (la perihelie), la 46 de milioane de km (29 de milioane de mile), decât atunci când este cel mai îndepărtat de Soare. (la afelie), la aproape 70 de milioane de km (43 de milioane de mile). Perioada de rotație a planetei de 58,6 zile de Pământ în ceea ce privește stelele - adică lungimea zilei sale siderale - determină Soarele să se abată încet spre vest în cerul lui Mercur. Deoarece Mercur orbitează de asemenea Soarele, perioadele sale de rotație și revoluție se combină astfel încât Soarele durează trei zile siderale mercuriene sau 176 zile Pământ pentru a face un circuit complet - lungimea zilei sale solare.
După cum este descris de legile lui Kepler despre mișcarea planetară, Mercur călătorește în jurul Soarelui atât de rapid aproape de perihelie, încât Soarele pare să se întoarcă pe cerul lui Mercur, mișcându-se scurt spre est înainte de a-și relua înaintarea spre vest. Cele două locații de pe ecuatorul lui Mercur unde această oscilație are loc la prânz se numesc polii fierbinți. Pe măsură ce Soarele deasupra rămâne acolo, încălzindu-le în mod preferențial, temperaturile de suprafață pot depăși 700 de kelvine (K; 800 ° F, 430 ° C). Cele două locații ecuatoriale aflate la 90 ° de la polii fierbinți, numiți poli calzi, nu ajung niciodată la fel de fierbinți. Din perspectiva polilor calzi, Soarele este deja scăzut la orizont și este pe punctul de a apune atunci când va crește cel mai luminos și își va efectua o scurtă inversare a cursului. În apropierea polului de rotație nord și sud al Mercur, temperaturile solului sunt și mai reci, sub 200 K (−100 ° F, −70 ° C), când sunt aprinse de lumina soarelui. Temperaturile de suprafață scad până la aproximativ 90 K (-1 300 ° F, -180 ° C) în timpul nopților lungi înainte de răsărit.
Intervalul de temperatură al lui Mercur este cel mai extrem dintre cele patru planete terestre interioare ale sistemului solar, dar latura de noapte a planetei ar fi și mai rece dacă Mercur ar ține o față perpetuă spre Soare și cealaltă în întuneric perpetuu. Până când observațiile radarului de pe Pământ nu s-au dovedit altfel în anii '60, astronomii credeau de multă vreme că așa ar fi cazul, ceea ce ar urma dacă rotația lui Mercur ar fi sincronă - adică dacă perioada de rotație ar fi aceeași cu perioada de revoluție de 88 de zile. Observatorii telescopici, limitați la vizionarea periodică a lui Mercur în condițiile dictate de distanța unghiulară a lui Mercur față de Soare, au fost induși în eroare pentru a ajunge la concluzia că văzând aceleași caracteristici abia distingibile pe suprafața lui Mercur cu fiecare ocazie a indicat o rotație sincronă. Studiile radar au relevat că perioada de rotație a planetei de 58,6 zile a planetei este nu numai diferită de perioada orbitală, ci și exact două treimi din ea.
Excentricitatea orbitală a lui Mercur și marile solare puternice - deformări ridicate în corpul planetei de atracția gravitațională a Soarelui - explică aparent de ce planeta se rotește de trei ori de două ori când orbitează Soarele. Se presupune că Mercur se învârtea mai repede când se forma, dar a fost încetinit de forțele de maree. În loc să se încetinească la o stare de rotație sincronă, așa cum s-a întâmplat cu mulți sateliți planetari, inclusiv Luna Pământului, Mercur a rămas prins în ritmul de rotație de 58,6 zile. În acest ritm, Soarele se remorcă în mod repetat și mai ales puternic pe bombele induse în mod corect în scoarța lui Mercur la polii fierbinți. Șansele de a prinde învârtirea în perioada de 58,6 zile au fost mult sporite prin frecarea mareei între mantaua solidă și miezul topit al planetei tinere.
