Grundlæggende astronomiske data
Kviksølv er en ekstrem planet i flere henseender. På grund af sin nærhed til Solen - dens gennemsnitlige orbitalafstand er 58 millioner km (36 millioner miles) - har den det korteste år (en revolutionstid på 88 dage) og modtager den mest intense solstråling af alle planeter. Med en radius på ca. 2.440 km (1.516 miles) er Merkur den mindste større planet, mindre end Jupiters største måne, Ganymedes eller Saturns største måne, Titan. Derudover er Merkur usædvanligt tæt. Selvom dens gennemsnitlige massefylde omtrent er Jordens, har den mindre masse og er derfor mindre komprimeret af sin egen tyngdekraft; når det korrigeres for selvkomprimering, er Merkurus densitet den højeste af enhver planet. Næsten to tredjedele af Merkurius masse er indeholdt i dens stort set jernkerne, der strækker sig fra planetens centrum til en radius på ca. 2.100 km (1.300 miles), eller ca. 85 procent af vejen til dens overflade. Planetens stenede ydre skal - dens overfladeskorpe og den underliggende mantel - er kun ca. 300 km (200 miles) tyk.
Observationsmæssige udfordringer
Som det ses fra Jordens overflade, gemmer Merkur sig i skumring og skumring og bliver aldrig mere end ca. 28 ° i vinkelafstand fra solen. Det tager omkring 116 dage for successive forlængelser - dvs. for Mercury at vende tilbage til det samme punkt i forhold til Solen - om morgenen eller aftenhimmlen. Dette kaldes Mercurys synodiske periode. Dens nærhed til horisonten betyder også, at Kviksølv altid ses gennem mere af Jordens turbulente atmosfære, der slører udsigten. Selv over atmosfæren er kredsende observatorier som Hubble-rumteleskopet begrænset af deres høje følsomhed af deres instrumenter fra at pege så tæt på Solen, som det ville være nødvendigt for at observere Merkur. Fordi Merkurius bane ligger inden for Jordens, passerer den lejlighedsvis direkte mellem Jorden og Solen. Denne begivenhed, hvor planeten kan observeres teleskopisk eller med rumfartøjsinstrumenter som en lille sort prik krydser den lyse solskive, kaldes en transit (se formørkelse), og den forekommer et dusin gange i et århundrede. Den næste transit af Mercury finder sted i 2019.
Kvikksølv præsenterer også vanskeligheder med at studere ved rumfart. Fordi planeten er placeret dybt i solens tyngdekraftfelt, er der behov for en hel del energi for at forme banen til et rumfartøj for at få det fra Jordens bane til Merkurys på en sådan måde, at det kan gå i kredsløb omkring planeten eller lande på det. Det første rumfartøj, der besøgte Merkur, Mariner 10, var i kredsløb omkring solen, da det lavede tre korte fluebys af planeten i 1974-75. Ved at udvikle efterfølgende missioner til Mercury, såsom US Messenger-rumfartøjet, der blev lanceret i 2004, beregner rumfartens ingeniører komplekse ruter ved hjælp af tyngdekraftsassister (se rumfart: Planetale flyvninger) fra gentagne flybys af Venus og Mercury i løbet af flere år. I Messenger-missionens design, efter at have foretaget observationer fra moderate afstande under planetariske fluebys i 2008 og 2009, gik rumfartøjet ind i en langstrakt bane omkring Merkur til nærundersøgelser i 2011. Desuden var den ekstreme varme, ikke kun fra solen, men udstråede også fra Mercury selv, udfordrede rumfartøjsdesignere til at holde instrumenter kølige nok til at betjene.
Orbital- og rotationseffekter
Kvikksølvs bane er den mest skråplan af planeterne, der vipper ca. 7 ° fra ekliptikken, planet defineret af Jordens bane omkring solen; det er også den mest excentriske eller aflange planetbane. Som et resultat af den aflange bane vises Solen mere end dobbelt så lys på Mercury's himmel, når planeten er tættest på Solen (ved perihelion), 46 millioner km (29 millioner miles), end når den er længst væk fra Solen (ved aphelion), næsten 70 millioner km (43 millioner miles). Planetens rotationsperiode på 58,6 Jorddage med hensyn til stjernerne - dvs. længden af sin siderale dag - får solen til at drive langsomt vestpå på Merkurys himmel. Fordi kvikksølv også kredser om solen, kombineres dens rotations- og revolutionperioder således, at solen tager tre Mercurian siderale dage, eller 176 Jorddage, for at skabe et fuldt kredsløb - længden af sin soldag.
Som beskrevet af Keplers love om planetarisk bevægelse, rejser Merkur rundt om solen så hurtigt nær perihelion, at solen ser ud til at vende kurs i Merkurys himmel og kort bevæge sig mod øst, før han genoptager sit vestlige fremskridt. De to placeringer på Mercurys ækvator, hvor denne svingning finder sted ved middagstid, kaldes varme poler. Idet den overhead sol hænger der, opvarmning dem fortrinsvis, kan overfladetemperaturer overstige 700 kelvin (K; 800 ° F, 430 ° C). De to ækvatorforhold 90 ° fra de varme poler, kaldet varme poler, bliver aldrig næsten lige så varme. Set fra de varme poler er solen allerede lav i horisonten og er ved at sætte sig, når den vokser den lyseste og udfører sin korte kursvending. Tæt på de nordlige og sydlige rotationspoler af Merkur er jordtemperaturerne endnu koldere, under 200 K (−100 ° F, −70 ° C), når de er oplyst af græsende sollys. Overfladetemperaturer falder til ca. 90 K (−300 ° F, -180 ° C) under Merkuris lange nætter før solopgang.
Kvikksølvs temperaturområde er det mest ekstreme af solsystemets fire indre, jordiske planeter, men planetens natterreng ville være endnu koldere, hvis Merkurius holder det ene ansigt evigt mod solen og det andet i evigt mørke. Indtil jordbaserede radarobservationer beviste andet i 1960'erne, havde astronomer længe troet, at det ville være tilfældet, som ville følge, hvis Merkurius rotation var synkron - dvs. hvis dens rotationsperiode var den samme som dens 88-dages revolutionstid. Teleskopobservatører, begrænset til at se Merkur med jævne mellemrum under forhold dikteret af Mercurius vinkelafstand fra solen, var blevet vildledt til at konkludere, at deres syn på de næsten næppe adskillige træk på Merkurius overflade ved hver betragtningstilfælde indikerede en synkron rotation. Radarundersøgelserne afslørede, at planetens 58,6-dages rotationsperiode ikke kun adskiller sig fra sin orbitalperiode, men også nøjagtigt to tredjedele af den.
Kvikksølvs orbital excentricitet og de stærke solvande - deformationer, der rejses i planetens krop ved solens tyngdekraftsattraktion - forklarer tilsyneladende hvorfor planeten roterer tre gange for hver anden gang, at den kredser om solen. Kviksølv havde antagelig snurret hurtigere, da det dannede sig, men det blev bremset af tidevandsstyrker. I stedet for at bremse til en tilstand af synkron rotation, som det er sket med mange planetariske satellitter, inklusive Jordens måne, blev Merkur fanget ved 58,6-dages rotationshastighed. I denne hastighed trækker Solen gentagne gange og især stærkt på de tidligt inducerede bule i Mercurys skorpe ved de varme poler. Chancerne for at fange centrifugeringen i 58,6-dages perioden blev kraftigt forbedret ved tidevandsfriktion mellem den solide mantel og den smeltede kerne på den unge planet.
