Grunnleggende astronomiske data
Kvikksølv er en ekstrem planet i flere henseender. På grunn av sin nærhet til solen - den gjennomsnittlige omkretsavstanden er 58 millioner km (36 millioner miles) - har den det korteste året (en revolusjonsperiode på 88 dager) og mottar den mest intense solstrålingen av alle planetene. Med en radius på omtrent 2440 km (1 516 miles), er Merkur den minste store planeten, mindre til og med enn Jupiters største måne, Ganymedes, eller Saturns største måne, Titan. I tillegg er Merkur uvanlig tett. Selv om dens gjennomsnittlige tetthet er omtrent som Jordens, har den mindre masse og er derfor mindre komprimert av sin egen tyngdekraft; når den korrigeres for selvkomprimering, er Merkurius tetthet den høyeste på noen planet. Nesten to tredjedeler av Merkurius masse er inneholdt i den stort sett jernkjernen, som strekker seg fra planetens sentrum til en radius på omtrent 2.100 km (1.300 miles), eller omtrent 85 prosent av veien til overflaten. Planetens steinete ytre skall - overflateskorpen og den underliggende mantelen - er bare 300 km tykk.
Observasjonelle utfordringer
Som sett fra jordens overflate skjuler Merkur seg i skumring og skumring, og blir aldri mer enn omtrent 28 ° i vinkelforhold fra solen. Det tar omtrent 116 dager for påfølgende forlengelser - det vil si for at Merkur kommer tilbake til det samme punktet i forhold til solen - om morgen- eller kveldshimmelen. Dette kalles Merkurys synodiske periode. Dets nærhet til horisonten betyr også at kvikksølv alltid sees gjennom mer av jordas turbulente atmosfære, noe som gjør uvisen uskarp. Selv over atmosfæren er kretsende observatorier som Hubble-romteleskopet begrenset av den høye følsomheten til deres instrumenter fra å peke så nær solen som ville være nødvendig for å observere Merkur. Fordi Merkurius bane ligger innenfor jordas, passerer den tidvis direkte mellom Jorden og solen. Denne hendelsen, der planeten kan observeres teleskopisk eller av romfartøy-instrumenter som en liten svart prikk som krysser den lyse solskiven, kalles en transitt (se formørkelse), og den forekommer omtrent et dusin ganger i et århundre. Neste transitt av Merkur vil skje i 2019.
Kvikksølv presenterer også vanskeligheter med å studere ved romfart. Fordi planeten befinner seg dypt i solens tyngdekraftfelt, trengs det mye energi for å forme banen til et romskip for å få det fra jordens bane til Merkurius på en slik måte at det kan gå i bane rundt planeten eller lande på den. Det første romfartøyet som besøkte Mercury, Mariner 10, var i bane rundt sola da det laget tre korte flybys av planeten i 1974–75. I utviklingen av påfølgende oppdrag til Mercury, som US Messenger-romfartøyet som ble lansert i 2004, beregnet romfartsingeniører komplekse ruter, og benyttet seg av tyngdekraftsassistanser (se romfart: Planetary flight) fra gjentatte flybys av Venus og Mercury i løpet av flere år. Etter utførelse av observasjoner fra moderate avstander under planetariske flybys i 2008 og 2009, inngikk romskipet i en langstrakt bane rundt Merkur for nærundersøkelser i 2011. I tillegg var ekstremvarmen, ikke bare fra solen, men også utstrålt fra Mercury selv, utfordret romfartsdesignere til å holde instrumenter kule nok til å betjene.
Orbital- og rotasjonseffekter
Merkurius bane er den mest skrå planen, og vipper ca. 7 ° fra ekliptikken, planet definert av jordens bane rundt solen; det er også den mest eksentriske eller langstrakte planetariske bane. Som et resultat av den langstrakte bane vises solen mer enn dobbelt så lys på Merkuras himmel når planeten er nærmest Solen (ved perihelion), 46 millioner km (29 millioner miles), enn når den er lengst fra solen (ved aphelion), nesten 70 millioner km. Planetens rotasjonsperiode på 58,6 jorddager med hensyn til stjernene - dvs. lengden på sin siderale dag - får solen til å drive sakte vestover på Merkurys himmel. Fordi kvikksølv også går i bane rundt solen, kombineres dens rotasjons- og revolusjonsperioder slik at solen tar tre Mercurian sideriske dager, eller 176 jorddager, for å lage en full krets - lengden på solens dag.
Som beskrevet av Keplers lover om planetarisk bevegelse, reiser Merkur rundt sola så raskt nær perihelion at solen ser ut til å vende kurs på Merkurys himmel, og bevege seg kort østover før han fortsetter sin vestlige fremgang. De to plasseringene på Mercurys ekvator der denne svingningen finner sted klokka 12 kalles varme poler. Når den overliggende solen blir liggende der og oppvarmer dem fortrinnsvis, kan overflatetemperaturene overstige 700 kelvin (K; 800 ° F, 430 ° C). De to ekvatoriale plasseringene 90 ° fra de varme polene, kalt varme poler, blir aldri nesten like varme. Fra perspektivet til de varme polene er solen allerede lav i horisonten og er i ferd med å sette seg når den blir lysest og utfører sin korte kursvending. Nær de nordlige og sørlige rotasjonspolene av Merkur er bakketemperaturene enda kaldere, under 200 K (−100 ° F, −70 ° C), når de er opplyst av beitende sollys. Overflatetemperaturene faller til omtrent 90 K (-1 300 ° F, -180 ° C) under Merkuris lange netter før soloppgang.
Kvikksølvs temperaturområde er det mest ekstreme av solsystemets fire indre, jordiske planeter, men klodens nattside ville være enda kaldere hvis Merkur holder det ene ansiktet evig mot solen og det andre i evig mørke. Inntil jordbaserte radarobservasjoner beviste noe annet på 1960-tallet, hadde astronomer lenge trodd at det skulle være tilfelle, som ville følge hvis Merkurius rotasjon var synkron - det vil si hvis rotasjonsperioden var den samme som dens 88-dagers revolusjonsperiode. Teleskopobservatører, begrenset til å se Merkur med jevne mellomrom under forhold diktert av Merkurus vinkelavstand fra Solen, hadde blitt villedet til å konkludere med at de ser de samme knapt kjennetegnbare trekk på Merkurus overflate ved hver seende anledning indikerte en synkron rotasjon. Radarstudiene avslørte at planetens 58,6-dagers rotasjonsperiode ikke bare er forskjellig fra omløpsperioden, men også nøyaktig to tredjedeler av den.
Merkurius orbital eksentrisitet og de sterke solvannet - deformasjoner som heves i planet av kroppen av solens gravitasjonsattraksjon - forklarer tilsynelatende hvorfor planeten roterer tre ganger for hver annen gang at den går i bane rundt solen. Kvikksølv hadde antagelig spunnet raskere da det ble dannet, men det ble bremset av tidevannskrefter. I stedet for å bremse til en tilstand av synkron rotasjon, som har skjedd med mange planetarsatellitter, inkludert Jordens måne, ble Merkur fanget med en rotasjonsfrekvens på 58,6 dager. Med denne hastigheten trekker solen gjentatte ganger og spesielt sterkt på de tidvis induserte bula i Mercurys skorpe ved de varme polene. Sjansene for å fange snurret i 58,6-dagersperioden ble sterkt forbedret av tidevannsfriksjon mellom den faste mantelen og smeltet kjerne på den unge planeten.
