ข้อมูลทางดาราศาสตร์ขั้นพื้นฐาน
ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์ที่รุนแรงในหลายประการ เนื่องจากความใกล้ชิดกับดวงอาทิตย์ - ระยะทางโคจรเฉลี่ยอยู่ที่ 58 ล้านกม. (36 ล้านไมล์) - มันมีปีที่สั้นที่สุด (ระยะเวลาการปฏิวัติ 88 วัน) และได้รับรังสีดวงอาทิตย์ที่รุนแรงที่สุดของดาวเคราะห์ทุกดวง ด้วยรัศมีประมาณ 2,440 กม. (1,516 ไมล์) ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่เล็กที่สุดแม้จะมีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีแกนิมีดหรือไททันที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ นอกจากนี้ดาวพุธมีความหนาแน่นสูงผิดปกติ แม้ว่าความหนาแน่นเฉลี่ยของมันนั้นประมาณว่าเป็นของโลก แต่มีมวลน้อยกว่าและถูกบีบอัดด้วยแรงโน้มถ่วงของมันเองน้อยกว่า เมื่อแก้ไขแล้วสำหรับการบีบอัดตัวเองความหนาแน่นของดาวพุธสูงที่สุดในโลก เกือบสองในสามของมวลของดาวพุธบรรจุอยู่ในแกนเหล็กส่วนใหญ่ของมันซึ่งยื่นออกมาจากใจกลางโลกไปยังรัศมีประมาณ 2,100 กม. (1,300 ไมล์) หรือประมาณ 85 เปอร์เซ็นต์ของเส้นทางสู่พื้นผิว เปลือกนอกที่เป็นหินของโลกซึ่งเป็นชั้นผิวเปลือกโลกและเปลือกโลกมีความหนาเพียง 300 กิโลเมตร (200 ไมล์)
ความท้าทายที่สังเกต
เมื่อมองจากพื้นผิวโลกดาวพุธจะซ่อนตัวอยู่ในตอนค่ำและพลบค่ำไม่เคยมีระยะห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 28 ° ใช้เวลาประมาณ 116 วันสำหรับการยืดตัวต่อเนื่อง - เช่นสำหรับเมอร์คิวรี่เพื่อกลับไปยังจุดเดียวกันเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ - ในท้องฟ้ายามเช้าหรือตอนเย็น สิ่งนี้เรียกว่าช่วงเวลาของ synodic ของดาวพุธ ความใกล้ชิดกับเส้นขอบฟ้ายังหมายความว่าดาวพุธจะถูกมองผ่านชั้นบรรยากาศที่ปั่นป่วนของโลกซึ่งทำให้มองเห็น แม้เหนือชั้นบรรยากาศหอสังเกตการณ์ที่กำลังโคจรอยู่เช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถูก จำกัด โดยความไวสูงของเครื่องมือของพวกเขาจากการชี้ใกล้กับดวงอาทิตย์เท่าที่จำเป็นสำหรับการสังเกตดาวพุธ เนื่องจากวงโคจรของดาวพุธอยู่ภายในโลกบางครั้งมันก็ส่งผ่านโดยตรงระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ เหตุการณ์นี้ซึ่งดาวเคราะห์สามารถสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์หรือยานอวกาศโดยใช้เครื่องมือเป็นจุดดำขนาดเล็กข้ามดิสก์แสงอาทิตย์ที่สว่างจ้าเรียกว่าการผ่าน (ดูคราส) และเกิดขึ้นประมาณสิบครั้งในศตวรรษ การขนส่งต่อไปของ Mercury จะเกิดขึ้นในปี 2562
ดาวพุธยังนำเสนอความยากลำบากในการศึกษาโดยการสำรวจอวกาศ เนื่องจากดาวเคราะห์นั้นอยู่ลึกลงไปในสนามแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์จึงจำเป็นต้องมีพลังงานจำนวนมากเพื่อกำหนดวิถีการเคลื่อนที่ของยานอวกาศเพื่อให้ได้จากวงโคจรของโลกถึงวงโคจรของดาวพุธในลักษณะที่สามารถโคจรรอบดาวเคราะห์หรือบนโลก มัน. ยานอวกาศลำแรกที่ไปเยี่ยมดาวพุธนาวิน 10 อยู่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เมื่อมันสร้างสามฟลายบีกสั้นของดาวเคราะห์ในปี 1974-75 ในการพัฒนาภารกิจต่อมาถึง Mercury เช่นยานอวกาศ US Messenger ที่เปิดตัวในปี 2004 วิศวกร spaceflight ได้คำนวณเส้นทางที่ซับซ้อนโดยใช้แรงโน้มถ่วงช่วย (ดู spaceflight: ดาวเคราะห์เที่ยวบิน) จาก flybys ซ้ำของ Venus และ Mercury ในช่วงเวลาหลายปี ในการออกแบบภารกิจของ Messenger หลังจากทำการสำรวจจากระยะทางไกลในระหว่างการบินของดาวเคราะห์ในปี 2551 และ 2552 ยานอวกาศได้เข้าสู่วงโคจรรอบดาวพุธที่ยาวเหยียดสำหรับการสำรวจระยะใกล้ในปี 2554 นอกจากนี้ความร้อนสูงไม่เพียงจากดวงอาทิตย์เท่านั้น reradiated จากดาวพุธเองก็ท้าทายนักออกแบบยานอวกาศเพื่อให้เครื่องมือเย็นพอที่จะใช้งานได้
ผลกระทบของวงโคจรและการหมุน
วงโคจรของดาวพุธเป็นดาวที่เอียงมากที่สุดของดาวเคราะห์โดยเอียงประมาณ 7 °จากสุริยุปราคาระนาบที่กำหนดโดยวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ มันยังเป็นวงโคจรดาวเคราะห์ที่เยื้องศูนย์ที่สุด อันเป็นผลมาจากวงโคจรที่ยืดออกไปดวงอาทิตย์ปรากฏว่ามีความสว่างมากกว่าสองเท่าในท้องฟ้าของดาวพุธเมื่อดาวเคราะห์อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์มากที่สุดที่ระยะทาง 46 ล้านกิโลเมตร (29 ล้านไมล์) มากกว่าเมื่ออยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุด (ที่ aphelion) ที่เกือบ 70 ล้านกม. (43 ล้านไมล์) ระยะเวลาการหมุนรอบตัวดาวเคราะห์ 58.6 วันโลกเทียบกับดวงดาว - กล่าวคือความยาวของวันดาวฤกษ์ - ทำให้ดวงอาทิตย์ลอยไปทางตะวันตกอย่างช้าๆในท้องฟ้าของดาวพุธ เนื่องจากดาวพุธกำลังโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยเหตุนี้การหมุนรอบและการปฏิวัติจึงรวมกันดังนั้นดวงอาทิตย์จึงใช้เวลาสามวันของดาวพุธหรือวันโลก 176 เพื่อให้ครบวงจร - ความยาวของวันสุริยะ
ตามที่อธิบายไว้โดยกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์เคปเลอร์ดาวพุธเดินทางรอบดวงอาทิตย์ดังนั้นใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดที่ดวงอาทิตย์ดูเหมือนจะกลับทิศทางแน่นอนในท้องฟ้าของดาวพุธเคลื่อนตัวไปทางตะวันออกชั่วครู่ก่อนที่จะกลับสู่ทิศตะวันตกล่วงหน้า สองตำแหน่งบนเส้นศูนย์สูตรของดาวพุธซึ่งการแกว่งนี้เกิดขึ้นตอนเที่ยงเรียกว่าฮอทพอน ในขณะที่ดวงอาทิตย์อยู่เหนือศีรษะที่นั่นความร้อนจะอุ่นกว่าอุณหภูมิพื้นผิวสามารถเกินกว่า 700 เคลวิน (K; 800 ° F, 430 ° C) เส้นศูนย์สูตรทั้งสองแห่งตั้งอยู่ที่ 90 °จากเสาที่เรียกว่าเสาที่อบอุ่นไม่ร้อนจนเกือบจะร้อน จากมุมมองของเสาที่อบอุ่นดวงอาทิตย์อยู่ในระดับต่ำแล้วและจะกำหนดเมื่อมันเติบโตที่สว่างที่สุดและดำเนินการกลับหลักสูตรสั้น ๆ ใกล้ขั้วหมุนทิศเหนือและทิศใต้ของเมอร์คิวรี่อุณหภูมิพื้นดินจะเย็นลงกว่า 200 K (−100 ° F, −70 ° C) เมื่อส่องสว่างโดยแสงแดดที่ทุ่งเลี้ยงสัตว์ อุณหภูมิพื้นผิวจะลดลงประมาณ 90 K (−300 ° F, −180 ° C) ในช่วงกลางคืนอันยาวนานของดาวพุธก่อนพระอาทิตย์ขึ้น
ช่วงอุณหภูมิของดาวพุธเป็นช่วงที่รุนแรงที่สุดของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะทั้งสี่ด้านในระบบสุริยะ แต่กลางคืนของดาวเคราะห์จะเย็นกว่านี้หากดาวพุธยังคงเผชิญกับดวงอาทิตย์และอีกดวงหนึ่งในความมืดตลอดกาล จนกระทั่งการสำรวจด้วยเรดาร์บนโลกพิสูจน์แล้วว่าเป็นอย่างอื่นในทศวรรษ 1960 นักดาราศาสตร์เชื่อมานานแล้วว่าจะเป็นอย่างนั้นซึ่งจะตามมาหากการหมุนของดาวพุธเป็นแบบซิงโครนัส - นั่นคือถ้าระยะเวลาการหมุนรอบตัวมัน ผู้สังเกตการณ์แบบดูดาวซึ่ง จำกัด อยู่ที่การรับชมดาวพุธเป็นระยะภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดโดยระยะเชิงมุมของดาวพุธจากดวงอาทิตย์ถูกเข้าใจผิดในการสรุปว่าพวกเขาเห็นลักษณะที่แตกต่างกันแทบไม่เหมือนกันบนพื้นผิวของดาวพุธ การศึกษาเรดาร์เปิดเผยว่าระยะเวลาการหมุนรอบโลก 58.6 วันนั้นไม่เพียง แต่แตกต่างจากระยะเวลาการโคจร แต่ยังสองในสามของมันด้วย
ความผิดปรกติของวงโคจรของดาวพุธและกระแสน้ำสุริยะที่รุนแรง - การเสียรูปที่เกิดขึ้นในร่างกายของดาวเคราะห์โดยแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ - อธิบายได้อย่างชัดเจนว่าทำไมดาวเคราะห์หมุนรอบสามครั้งในทุก ๆ สองครั้ง ปรอทคงจะหมุนเร็วขึ้นเมื่อมันก่อตัว แต่มันก็ช้าลงโดยแรงคลื่น แทนที่จะชะลอการหมุนแบบซิงโครนัสเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับดาวเทียมดาวเคราะห์จำนวนมากรวมถึงดวงจันทร์ของโลกปรอทก็ติดกับดักที่อัตราการหมุน 58.6 วัน ในอัตรานี้ดวงอาทิตย์จะดึงซ้ำ ๆ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอย่างยิ่งกับรอยนูนที่เกิดจากการ tidally ในเปลือกโลกของดาวพุธที่ขั้วร้อน โอกาสในการดักจับสปินในช่วงเวลา 58.6 วันนั้นเพิ่มขึ้นอย่างมากจากแรงเสียดทานจากคลื่นระหว่างแกนแมนเทิลและแกนหลอมเหลวของดาวเคราะห์อายุน้อย
