Βασικά αστρονομικά δεδομένα
Ο υδράργυρος είναι ένας ακραίος πλανήτης από πολλές απόψεις. Λόγω της εγγύτητάς του στον Ήλιο - η μέση τροχιακή του απόσταση είναι 58 εκατομμύρια χιλιόμετρα (36 εκατομμύρια μίλια) - έχει το συντομότερο έτος (περίοδος επανάστασης 88 ημερών) και δέχεται την πιο έντονη ηλιακή ακτινοβολία όλων των πλανητών. Με ακτίνα περίπου 2.440 km (1.516 μίλια), ο Ερμής είναι ο μικρότερος μεγάλος πλανήτης, μικρότερος ακόμη και από το μεγαλύτερο φεγγάρι του Δία, το Ganymede ή το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου, τον Τιτάνα. Επιπλέον, ο υδράργυρος είναι ασυνήθιστα πυκνός. Αν και η μέση πυκνότητά του είναι περίπου αυτή της Γης, έχει λιγότερη μάζα και έτσι συμπιέζεται λιγότερο από τη δική της βαρύτητα. Όταν διορθώνεται για αυτοσυμπίεση, η πυκνότητα του Ερμή είναι η υψηλότερη από οποιονδήποτε πλανήτη. Σχεδόν τα δύο τρίτα της μάζας του υδραργύρου περιέχονται σε μεγάλο βαθμό στον πυρήνα του σιδήρου, ο οποίος εκτείνεται από το κέντρο του πλανήτη σε μια ακτίνα περίπου 2.100 km (1.300 μίλια), ή περίπου το 85 τοις εκατό του δρόμου προς την επιφάνειά του. Το βραχώδες εξωτερικό κέλυφος του πλανήτη - ο επιφανειακός φλοιός του και ο υποκείμενος μανδύας του - έχει πάχος μόλις 300 χιλιόμετρα (200 μίλια).
Παρατηρητικές προκλήσεις
Όπως φαίνεται από την επιφάνεια της Γης, ο Ερμής κρύβεται στο σούρουπο και το λυκόφως, χωρίς να φτάνει ποτέ περισσότερο από περίπου 28 ° σε γωνιακή απόσταση από τον Ήλιο. Χρειάζονται περίπου 116 ημέρες για διαδοχικές επιμήκεις - δηλαδή, για να επιστρέψει ο Ερμής στο ίδιο σημείο σε σχέση με τον Ήλιο - στον ουρανό το πρωί ή το βράδυ. Αυτό ονομάζεται συνοδική περίοδος του Ερμή. Η εγγύτητά του στον ορίζοντα σημαίνει επίσης ότι ο Ερμής βλέπει πάντα μέσα από περισσότερη από την ταραχώδη ατμόσφαιρα της Γης, η οποία θολώνει την θέα. Ακόμα και πάνω από την ατμόσφαιρα, τα τροχιακά παρατηρητήρια όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble περιορίζονται από την υψηλή ευαισθησία των οργάνων τους από το να δείχνουν τόσο κοντά στον Ήλιο όσο θα χρειαζόταν για την παρατήρηση του Ερμή. Επειδή η τροχιά του Ερμή βρίσκεται εντός της Γης, περνά περιστασιακά απευθείας μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Αυτό το συμβάν, στο οποίο ο πλανήτης μπορεί να παρατηρηθεί τηλεσκοπικά ή με όργανα του διαστημικού σκάφους ως μια μικρή μαύρη κουκίδα που διασχίζει τον φωτεινό ηλιακό δίσκο, ονομάζεται διέλευση (βλέπε έκλειψη) και εμφανίζεται περίπου δώδεκα φορές σε έναν αιώνα. Η επόμενη διέλευση του Mercury θα πραγματοποιηθεί το 2019.
Ο υδράργυρος παρουσιάζει επίσης δυσκολίες στη μελέτη με διαστημικό ανιχνευτή. Επειδή ο πλανήτης βρίσκεται βαθιά στο πεδίο βαρύτητας του Ήλιου, απαιτείται μεγάλη ενέργεια για να διαμορφωθεί η τροχιά ενός διαστημικού σκάφους για να το μεταφέρει από την τροχιά της Γης στον υδράργυρο με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να περάσει σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη ή να προσγειωθεί το. Το πρώτο διαστημικό σκάφος που επισκέφτηκε τον Ερμή, το Mariner 10, βρισκόταν σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο όταν έκανε τρία σύντομα flybys του πλανήτη το 1974–75. Κατά την ανάπτυξη επακόλουθων αποστολών στη Mercury, όπως το διαστημικό σκάφος Messenger των ΗΠΑ που ξεκίνησε το 2004, οι μηχανικοί διαστημικών πτήσεων υπολόγισαν πολύπλοκες διαδρομές, κάνοντας χρήση βοηθητικών βαρύτητας (βλ. Διαστημικές πτήσεις: Πλανητικές πτήσεις) από επαναλαμβανόμενες πτήσεις της Αφροδίτης και του Ερμή κατά τη διάρκεια αρκετών ετών. Στο σχεδιασμό της αποστολής Messenger, αφού πραγματοποίησε παρατηρήσεις από μέτριες αποστάσεις κατά τη διάρκεια των πλανητικών flybys το 2008 και 2009, το διαστημικό σκάφος εισήλθε σε μια επιμήκη τροχιά γύρω από τον Ερμή για έρευνες από κοντά το 2011. Επιπλέον, η ακραία ζέστη, όχι μόνο από τον Ήλιο, αλλά επίσης ακτινοβολήθηκε από τον ίδιο τον Mercury, προκάλεσε στους σχεδιαστές διαστημικών σκαφών να διατηρήσουν τα όργανα αρκετά δροσερά για να λειτουργήσουν.
Τροχιακές και περιστροφικές επιδράσεις
Η τροχιά του Ερμή είναι η πιο κεκλιμένη από τους πλανήτες, με κλίση περίπου 7 ° από την εκλειπτική, το επίπεδο που ορίζεται από την τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο. είναι επίσης η πιο εκκεντρική, ή επιμήκη πλανητική τροχιά. Ως αποτέλεσμα της επιμήκους τροχιάς, ο Ήλιος εμφανίζεται περισσότερο από δύο φορές πιο φωτεινός στον ουρανό του Ερμή, όταν ο πλανήτης είναι πιο κοντά στον Ήλιο (στο περιήλιο), στα 46 εκατομμύρια χιλιόμετρα (29 εκατομμύρια μίλια), από ό, τι όταν βρίσκεται πιο μακριά από τον Ήλιο (στο Αφύλιο), σε περίπου 70 εκατομμύρια χιλιόμετρα (43 εκατομμύρια μίλια). Η περίοδος περιστροφής του πλανήτη των 58,6 ημερών της Γης σε σχέση με τα αστέρια - δηλαδή το μήκος της πλευρικής του ημέρας - προκαλεί τον Ήλιο να παρασύρεται αργά προς τα δυτικά στον ουρανό του Ερμή. Επειδή ο Ερμής είναι επίσης σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο, οι περιόδους περιστροφής και επανάστασης συνδυάζονται έτσι ώστε ο Ήλιος να παίρνει τρεις πλευρικές ημέρες Mercurian ή 176 ημέρες Γης για να κάνει ένα πλήρες κύκλωμα - το μήκος της ηλιακής του ημέρας.
Όπως περιγράφεται από τους νόμους της πλανητικής κίνησης του Κέπλερ, ο Ερμής ταξιδεύει γύρω από τον Ήλιο τόσο γρήγορα κοντά στο περιήλιο, ώστε ο Ήλιος φαίνεται να αντιστρέφει την πορεία του στον ουρανό του Ερμή, κινώντας για λίγο ανατολικά προτού συνεχίσει τη δυτική του πρόοδο. Οι δύο τοποθεσίες στον ισημερινό του Ερμή, όπου αυτή η ταλάντωση πραγματοποιείται το μεσημέρι, ονομάζονται θερμοί πόλοι. Καθώς ο εναέριος ήλιος παραμένει εκεί, θερμαίνοντάς τα κατά προτίμηση, οι επιφανειακές θερμοκρασίες μπορούν να ξεπεράσουν τα 700 kelvins (K; 800 ° F, 430 ° C). Οι δύο θέσεις του ισημερινού 90 ° από τους θερμούς πόλους, που ονομάζονται θερμοί πόλοι, δεν γίνονται ποτέ τόσο ζεστοί. Από την προοπτική των θερμών πόλων, ο Ήλιος είναι ήδη χαμηλός στον ορίζοντα και πρόκειται να δύει όταν μεγαλώσει το πιο φωτεινό και εκτελεί τη σύντομη αναστροφή της πορείας. Κοντά στους βόρειους και νότιους περιστροφικούς πόλους του Ερμή, οι θερμοκρασίες του εδάφους είναι ακόμη πιο κρύες, κάτω από 200 K (−100 ° F, −70 ° C), όταν φωτίζονται από βόσκοντας ηλιακό φως. Οι θερμοκρασίες της επιφάνειας πέφτουν σε περίπου 90 K (−300 ° F, −180 ° C) κατά τη διάρκεια των μακρών νύχτων του Ερμή πριν από την ανατολή του ηλίου.
Το εύρος θερμοκρασίας του υδραργύρου είναι το πιο ακραίο από τους τέσσερις εσωτερικούς, επίγειους πλανήτες του ηλιακού συστήματος, αλλά η βραδινή πλευρά του πλανήτη θα ήταν ακόμη πιο κρύα αν ο Ερμής κρατούσε το ένα πρόσωπο διαρκώς προς τον Ήλιο και το άλλο στο αέναο σκοτάδι. Έως ότου οι παρατηρήσεις ραντάρ με βάση τη Γη αποδείχθηκαν διαφορετικά στη δεκαετία του 1960, οι αστρονόμοι πίστευαν εδώ και πολύ καιρό, κάτι που θα ακολουθούσε εάν η περιστροφή του Ερμή ήταν σύγχρονη - δηλαδή, εάν η περίοδος περιστροφής του ήταν η ίδια με την περίοδο επανάστασης των 88 ημερών. Οι τηλεσκοπικοί παρατηρητές, που περιορίζονται στην παρακολούθηση του Ερμή περιοδικά υπό συνθήκες που υπαγορεύονται από τη γωνιακή απόσταση του Ερμή από τον Ήλιο, είχαν παραπλανηθεί στο συμπέρασμα ότι το να βλέπουν τα ίδια ελάχιστα διακριτά χαρακτηριστικά στην επιφάνεια του Ερμή σε κάθε περίπτωση προβολής έδειχναν μια σύγχρονη περιστροφή. Οι μελέτες ραντάρ αποκάλυψαν ότι η περίοδος περιστροφής των 58,6 ημερών του πλανήτη δεν είναι μόνο διαφορετική από την τροχιακή του περίοδο αλλά και ακριβώς τα δύο τρίτα αυτής.
Η τροχιακή εκκεντρότητα του Ερμή και οι ισχυρές ηλιακές παλίρροιες - παραμορφώσεις που αναδύονται στο σώμα του πλανήτη από τη βαρυτική έλξη του Ήλιου - προφανώς εξηγούν γιατί ο πλανήτης περιστρέφεται τρεις φορές για κάθε δύο φορές που περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο. Ο υδράργυρος πιθανώς είχε περιστραφεί γρηγορότερα όταν σχηματίστηκε, αλλά επιβραδύνθηκε από παλιρροιακές δυνάμεις. Αντί να επιβραδύνεται σε μια κατάσταση συγχρονισμένης περιστροφής, όπως συνέβη σε πολλούς πλανητικούς δορυφόρους, συμπεριλαμβανομένης της Σελήνης της Γης, ο Ερμής παγιδεύτηκε στο ρυθμό περιστροφής των 58,6 ημερών. Με αυτόν τον ρυθμό, ο Ήλιος ρυμουλκεί επανειλημμένα και ιδιαίτερα έντονα στις παλιρροιακές εκρήξεις στην κρούστα του Ερμή στους θερμούς πόλους. Οι πιθανότητες παγίδευσης του σπιν κατά την περίοδο των 58,6 ημερών ενισχύθηκαν σημαντικά από την παλιρροιακή τριβή μεταξύ του στερεού μανδύα και του λιωμένου πυρήνα του νέου πλανήτη.
