Grundläggande astronomiska data
Kvicksilver är en extrem planet i flera avseenden. På grund av dess närhet till solen - dess genomsnittliga omloppsavstånd är 58 miljoner km (36 miljoner miles) - har den det kortaste året (en revolutionstid på 88 dagar) och får den mest intensiva solstrålningen av alla planeter. Med en radie på cirka 2,440 km (1 516 miles) är Merkurius den minsta stora planeten, mindre till och med Jupiters största måne, Ganymedes eller Saturns största måne, Titan. Dessutom är Merkur ovanligt tät. Även om dess genomsnittliga täthet är ungefär som Jordens, har den mindre massa och är därför mindre komprimerad av sin egen tyngdkraft; när den korrigeras för självkomprimering, är Merkurius densitet den högsta på någon planet. Nästan två tredjedelar av Merkurius massa finns i dess till stor del järnkärna, som sträcker sig från planetens centrum till en radie av cirka 2.100 km (1.300 miles), eller cirka 85 procent av vägen till ytan. Planetens steniga yttre skal - dess ytskorpa och den underliggande manteln - är bara cirka 300 km (200 miles) tjock.
Observationsutmaningar
Som sett från jordens yta gömmer Merkur sig i skymning och skymning, och får aldrig mer än cirka 28 ° i vinkelavstånd från solen. Det tar cirka 116 dagar för på varandra följande töjningar - dvs för att Merkurius återvänder till samma punkt relativt solen - på morgonen eller på kvällshimlen. Detta kallas Merkurys synodiska period. Dess närhet till horisonten innebär också att Merkurius alltid ses genom mer av jordens turbulenta atmosfär, vilket gör att vyn blir oskarp. Även över atmosfären begränsas kretsloppsobservatorier som Hubble-rymdteleskopet av deras höga känslighet för deras instrument från att peka så nära solen som skulle krävas för att observera Merkurius. Eftersom Merkurius bana ligger inom jordens, passerar den ibland direkt mellan jorden och solen. Denna händelse, där planeten kan observeras teleskopiskt eller med rymdskeppsinstrument som en liten svart prick som korsar den ljusa solskivan, kallas en transitering (se förmörkelse), och den inträffar ungefär ett dussin gånger på ett sekel. Nästa transitering av Merkurius kommer att äga rum 2019.
Kviksølv presenterar också svårigheter att studera med rumsond. Eftersom planeten är belägen djupt i solens tyngdkraftsfält, krävs en hel del energi för att forma banan för ett rymdskepp för att få det från jordens bana till Merkurius på ett sådant sätt att den kan gå in i bana runt planeten eller landa på den. Det första rymdskeppet som besökte Merkurius, Mariner 10, var i omloppsbana runt solen när det gjorde tre korta flybys från planeten 1974–75. Vid utvecklingen av efterföljande uppdrag till Merkurius, såsom US Messenger-rymdfarkosten som lanserades 2004, beräknade rymdflygingenjörerna komplexa rutter och använde gravitationstjänster (se rymdflyg: Planetflyg) från upprepade flybys av Venus och Mercury under flera år. I Messenger-missionsdesignen, efter att ha gjort observationer från måttliga avstånd under planetflugor 2008 och 2009, kom rymdskeppet in i en långsträckt bana runt Merkurius för närbildsundersökningar under 2011. Dessutom var den extrema värmen, inte bara från solen utan utstrålade också från Mercury själv, utmanade rymdskeppsdesigners att hålla instrument coola nog för att fungera.
Orbital- och rotationseffekter
Merkurius omloppsbana är den mest lutande av planeterna, lutande cirka 7 ° från ekliptiken, planet definierat av jordens omloppsbana runt solen; det är också den mest excentriska eller långsträckta planetbanan. Som ett resultat av den långsträckta banan verkar solen mer än dubbelt så ljus på Merkurius himmel när planeten är närmast solen (vid perihelion), 46 miljoner km (29 miljoner miles), än när den är längst bort från solen (vid aphelion), nästan 70 miljoner km (43 miljoner miles). Planetens rotationsperiod på 58,6 jorddagar med avseende på stjärnorna - det vill säga längden på dess siderala dag - får solen att driva långsamt västerut på Merkurius himmel. Eftersom Merkurius också kretsar runt solen, kombineras dess rotations- och revolutionsperioder så att solen tar tre Mercurian siderealdagar, eller 176 jorddagar, för att göra en full krets - längden på sin soldag.
Såsom beskrivs av Keplers lagar om planetrörelse, reser Merkurius runt solen så snabbt nära perihelion att solen verkar vända kursen på Merkurius himmel, och flytta kort österut innan han återupptar sitt västliga framsteg. De två platserna på Merkurius ekvator där denna svängning äger rum vid middagstid kallas heta poler. När den övre solen kvarstår där och värmer dem företrädesvis kan yttemperaturerna överstiga 700 kelvin (K; 800 ° F, 430 ° C). De två ekvatoriella platserna 90 ° från de heta polerna, kallade varma poler, blir aldrig nästan lika varma. Med tanke på de varma polerna är solen redan låg i horisonten och håller på att gå när den växer den ljusaste och utför sin korta kursomvändning. Nära de nordliga och södra rotationspolerna i Merkurius är markens temperatur ännu kallt, under 200 K (−100 ° F, −70 ° C), när det tänds av betande solljus. Yttemperaturerna sjunker till cirka 90 K (−300 ° F, -180 ° C) under Merkuris långa nätter före soluppgången.
Merkurius temperaturintervall är det mest extrema av solsystemets fyra inre, markjordiska planeter, men planetens nattsida skulle vara ännu kallare om Merkurius höll ena ansikte ständigt mot solen och den andra i evigt mörker. Tills jordbaserad radarobservationer visade något annat på 1960-talet hade astronomer länge trott att det skulle vara fallet, som skulle följa om Merkurius rotation var synkron - det vill säga om dess rotationsperiod var densamma som dess 88-dagars revolutionsperiod. Teleskopobservatörer, begränsade till att titta på Merkurius med jämna mellanrum under förhållanden som dikterats av Merkurius vinklade avstånd från solen, hade missvisats till att dra slutsatsen att deras syn på samma knappt urskiljbara drag på Merkurius yta vid varje visningstillfälle indikerade en synkron rotation. Radarstudierna avslöjade att planetens 58,6-dagars rotationsperiod inte bara skiljer sig från dess omloppsperiod utan också exakt två tredjedelar av den.
Merkurius orbital excentricitet och de starka solvatten - deformationer som uppstår i planet på kroppen av solens gravitationsattraktion - förklarar uppenbarligen varför planeten roterar tre gånger för varannan gång som den kretsar kring solen. Kviksølv hade antagligen snurrat snabbare när det bildades, men det bromsades av tidvattenkrafter. I stället för att bromsa till ett tillstånd av synkron rotation, som har hänt med många planetarsatelliter, inklusive jordens måne, fångades Merkurius med 58,6-dagars rotationsfrekvens. I detta fall drar solen upprepade gånger och särskilt starkt på tidvattensinducerade bukningar i Merkurius skorpa vid de heta polerna. Chanserna för att fånga snurret under 58,6-dagarsperioden förbättrades kraftigt av tidvattenfriktion mellan den fasta manteln och den smälta kärnan på den unga planeten.
