Is de planeet van
ons zonnestelsel die het dichtst bij de Zon staat. Mercurius is in
onze streken alleen onder gunstige omstandigheden met het blote
oog waar te nemen. Met behulp van een prismakijker vormt het
vinden van Mercurius aan de avond- of de morgenhemel geen probleem
(mits zijn elongatie van de Zon, maximaal 27°45¢, voldoende groot
is). De nieuwste gegevens zijn verkregen door het ruimtevaartuig
Mariner-10, dat op 3 nov. 1973 werd gelanceerd, op 5 febr. 1974
Venus passeerde en tijdens zijn passages op 29 maart 1974 (750
km), 21 sept. 1974 en 16 maart 1975 bruikbare informatie over
Mercurius terugseinde.

1. Baan
Mercurius loopt in 88 dagen om de Zon, in een ellips waarvan de halve
grote as 60 miljoen km bedraagt of 0,387× de aardbaanstraal, terwijl de
excentriciteit 0,206 bedraagt. Ten gevolge van deze grote excentriciteit
varieert de afstand van Mercurius tot de Zon van 46 miljoen km in het
perihelium tot 70 miljoen km in het aphelium. De snelheid in zijn baan
bedraagt gemiddeld 48 km/s. Het baanvlak van Mercurius maakt een hoek
van 7° met het vlak van de aardbaan. Ten gevolge van storingen verandert
de baan van Mercurius voortdurend. De bekendste verandering is de zgn.
periheliumdraaiing, dwz. de draaiing van de verbindingslijn
perihelium-aphelium. De precieze grootte van deze draaiing (43
boogseconden per honderd jaar méér dan voorspeld op basis van de
klassieke newtoniaanse mechanica) levert een van de spectaculairste
bewijzen van Einsteins algemene relativiteitstheorie.
2. Bewegingen aan de hemel
Daar de baan van Mercurius ver binnen die van de Aarde ligt, ziet men
deze planeet steeds in de omgeving van de Zon, ten opzichte waarvan zij
na gemiddeld 116 dagen (de synodische omlooptijd) eenzelfde stand
inneemt. De boogafstand waartoe Mercurius zich van de Zon kan
verwijderen is sterk veranderlijk; hij varieert van 17°50¢ tot 27°45¢.
De punten van grootste afstand links en rechts van de Zon noemt men de
grootste oostelijke resp. westelijke elongatie. Wanneer Mercurius links
van de Zon staat, kan men hem 's avonds kort na zonsondergang in het
westen laag boven de horizon waarnemen als avondster. Rechts van de Zon
staande is hij morgenster en komt hij voor de Zon op. In een kijker
gezien vertoont de planeet schijngestalten, evenals de Maan.
2.1 Zonsovergangen
Wanneer Mercurius tussen de Zon en de Aarde passeert, kan men hem soms
voor de zonneschijf langs zien trekken. Dit gebeurt alleen als hij zich
tijdens de benedenconjunctie (zie conjunctie) bevindt in de nabijheid
van de snijlijn van zijn baanvlak met dat van de Aarde, dit is de
knopenlijn. De Aarde passeert deze knopenlijn omstreeks 7 mei en 9 nov.
Bij conjuncties die in deze tijd plaatsvinden kan dus een overgang van
Mercurius over de zonneschijf optreden. De eerstvolgende overgang zal
plaatsvinden op 15 nov. 1999.
3. Aswenteling
Zowel Antoniadi als Schiaparelli vóór hem leidde uit zijn waarnemingen
af dat Mercurius in 88 dagen om zijn as wentelde. Volgens deze opvatting
keerde Mercurius dus steeds dezelfde kant naar de Zon en werd slechts
één halfrond verlicht. De door Antoniadi vervaardigde kaart van
Mercurius vertoont dan ook slechts één halfrond. Sinds 1965 heeft men
met behulp van radarwaarnemingen vanaf de Aarde echter ontdekt dat de
rotatietijd 58, 65 ± 0,1 dagen bedraagt. Dit betekent dat Mercurius in
176 dagen 2 × om de Zon en 3 × om zijn eigen as draait: de lengte van de
dag op Mercurius bedraagt dan ook 176 van onze dagen. Een hernieuwde
analyse van de visuele waarnemingen kon deze gegevens bevestigen. De
vroegere opvatting dat de planeet steeds dezelfde zijde naar de Zon
keert, moest dus worden verlaten.
4. Diameter en massa
Mercurius is de kleinste van de negen planeten. Zijn middellijn bedraagt
4878 ± 2 km of 0, 38 × die van de Aarde. Daar de afstand Aarde-Mercurius
wisselt van 82 miljoen tot 218 miljoen km, varieert zijn schijnbare
middellijn tussen 12,9² en 4,7².
De massa (3, 305 × 1023 kg) is ca. 0,055 van die van de Aarde; de
dichtheid is 5,43 ± 0,01 g/cm3 (vrijwel dezelfde als die van de Aarde).
De zwaartekracht aan het oppervlak is 3,7 m/s2 (38% van die aan het
aardoppervlak).
4.1 Schijnbare helderheid
De helderheid van Mercurius varieert tussen die van de sterren Sirius en
Aldebaran. De albedo bedraagt 0, 06. Hierin komt hij dus sterk overeen
met de Maan, waarmee hij in vele opzichten uitstekend is te vergelijken.
5. Temperatuur
Aan de dagzijde van Mercurius kan de temperatuur oplopen tot 570 à 700 K
(het verschil wordt veroorzaakt doordat de afstand tot de Zon nogal
varieert ten gevolge van de grote excentriciteit van de baan). Op de
nachtzijde daalt de temperatuur tot 90 K. De temperaturen zijn berekend
uit de metingen in het infrarood die door instrumenten in de Mariner-10
werden gedaan. Het verschil tussen dag- en nachttemperatuur is voor een
planeet extreem groot; de dagelijkse schommeling is op Mercurius groter
dan bij enige andere planeet. De extreem ijle atmosfeer heeft namelijk
geen invloed op de dagelijkse temperatuurvariatie. In kraters aan de
polen komt mogelijk ijs voor.
6. Atmosfeer
De waarnemingen via de Mariner-10 bevestigden dat Mercurius vrijwel geen
atmosfeer bezit (zoals Antoniadi reeds had menen te mogen concluderen).
De atmosferische druk aan het oppervlak is kleiner dan 10-11 maal die op
Aarde. In de atmosfeer werden helium en atomaire waterstof gevonden. Het
gaat daarbij vrijwel zeker om atomen uit de zonnewind, die tijdelijk
door de zwaartekracht van Mercurius worden vastgehouden. In 1986 werden
er vanaf de Aarde natrium en kalium in de uiterst ijle atmosfeer
aangetoond; deze gasdeeltjes zouden door de inslag van micrometeorieten
en de energierijke deeltjes en straling van de Zon uit het oppervlak
worden vrijgemaakt.
7. Oppervlak
De kennis omtrent de fysische gesteldheid van de planeet berustte, tot
in 1974 en 1975 foto's beschikbaar kwamen die met de Mariner-10 waren
gemaakt, hoofdzakelijk op de waarnemingen van E.M. Antoniadi. Gedurende
de jaren 1924-1929 nam hij Mercurius waar met de kijker van 83 cm
opening te Meudon. Hij zag een groot aantal vlekken, waarvan de vorm
constant bleek te zijn; hij schreef ze toe aan vaste bodemformaties. De
kleinst zichtbare details op Mercurius waren enkele honderden
kilometers; hiervan maakte Antoniadi de eerste kaart.
7.1 Ruimteonderzoek
Met de Mariner-10 werden in 1974 en 1975 ruim 2700 bruikbare foto's
gemaakt, waarop details tot 100 m middellijn zichtbaar zijn. Hieruit
bleek dat Mercurius wat betreft het oppervlak in alle opzichten lijkt op
de Maan, zoals reeds eerder als waarschijnlijk was aangenomen. Op
Mercurius komen kraters en grote bassins voor, vlakke gebieden en
kloven, ravijnen en lavastromen. Een prominente structuur, de eerste die
via de Mariner-10 als krater kon worden aangemerkt, werd genoemd naar de
Nederlandse astronoom Gerard Peter Kuiper; deze krater heeft een
diameter van 40 km. Er zijn twee belangrijke verschillen tussen het
oppervlak van Mercurius en dat van de Maan. Ten eerste zijn de diameters
van de 'dekens' van uitgeworpen materiaal rond inslagkraters veel
kleiner dan op de Maan ten gevolge van de grotere zwaartekracht; ten
tweede zijn er 'krimprimpels' op het oppervlak van Mercurius. De oorzaak
van deze 'krimprimpels' in de korst (en waarschijnlijk ook de mantel)
van Mercurius zoekt men in een inkrimping van de grote metallische kern
van de planeet tijdens de afkoeling enkele miljarden jaren geleden.
7.1.1 Inslagbekken
Het is aannemelijk dat de grootste gefotografeerde ringvormige structuur
(het Calorisbekken) met zijn 1300 km middellijn - uniek in het
zonnestelsel - het gevolg is van de inslag van een planetoïde in de
vroege geschiedenis van het zonnestelsel. De schokgolven die zich na
deze inslag over het gehele planeetoppervlak voortplantten, ontmoetten
elkaar juist op de antipode van Caloris en gaven daar aanleiding tot de
vorming van een merkwaardig chaotisch landschap. Uit deze en andere
onderzoekingen is Mercurius tevoorschijn gekomen als een dode planeet:
dwz. een planeet zonder vulkanisme, ontgassing, gebergtevorming of
inwendige activiteit.
8. Inwendige bouw
Uit zijn hoge soortelijke dichtheid volgt dat Mercurius relatief veel
ijzer (zo'n 70%) moet bevatten; waarschijnlijk heeft de planeet daarom
net zo'n kern als de Aarde, alhoewel zijn oppervlak dezelfde
samenstelling heeft als dat van de Maan. De ijzeren kern is met zijn
geschatte diameter van 3600 km (driekwart van die van de planeet)
ongewoon groot. Het grote verschil tussen kern, mantel en korst wijst op
een sterke chemische differentiatie van de planeet, die waarschijnlijk
binnen 0,5 miljard jaar na zijn vorming plaatsvond. Een andere
verklaring is dat Mercurius kort na zijn ontstaan werd getroffen door
een ander planeetfragment, waarbij een groot deel van zijn mantel in de
ruimte verdween. Waarschijnlijk is de kern in ongeveer 2 miljard jaar
geheel gestold. Dit zou de betrekkelijke inactiviteit van dat
planeetoppervlak gedurende de laatste 2 à 2,5 miljard jaar verklaren. De
meeste grote kraters en bekkens waren reeds eerder gevormd (ca. 4
miljard jaar geleden).
9. Magnetisch veld
Tot grote verrassing van de deskundigen bleek door de Mariner-10 dat
Mercurius een magnetisch veld heeft; de sterkte op het oppervlak is 100
tot 200 nanotesla (= 100 tot 200 gamma). De structuur is complex. Ter
vergelijking: in de interplanetaire ruimte is de magnetische veldsterkte
6 nT; op Aarde bij de evenaar is deze 30.000 nT (= 3 × 10-5 tesla).
Evenals de Aarde heeft Mercurius een magnetosfeer; in tegenstelling tot
de Aarde vult de planeet echter die magnetosfeer bijna geheel op
(gemiddelde diameter magnetosfeer is 1, 6 planeetdiameter voor Mercurius
en 10 planeetdiameter voor de Aarde); dit heeft tot gevolg dat Mercurius
géén stralingsgordels heeft. De oorsprong van het magnetisch veld is
niet bekend. Wellicht is een deel van de kern van Mercurius nog
gesmolten, zodat net als bij de Aarde van een (traag wentelende)
vloeibare dynamo sprake kan zijn. Ook kan het om het fossiele restant
gaan van een vroeger veld, dat remanent in de mantel van de planeet
aanwezig is. |