Astronomie

Orbite de Mercure

Orbite de Mercure

Comme observé de la terre, le soleil semble se déplacer sur une orbite circulaire approximative. Pour le mouvement d'une autre planète comme le mercure observé depuis la terre, serait-ce vrai ? Si non, pourquoi ? Qu'en est-il des autres planètes du système solaire ?


L'apparition d'orbites circulaires et la raison pour laquelle de nombreux astronomes anciens sont arrivés à la conclusion que le Soleil et les étoiles orbitent autour de la Terre sont dus à la rotation de la Terre. La rotation, de toute évidence, fonctionne selon un cycle journalier (près de 24 heures).

Les étoiles "fixes" semblent en orbite autour de la Terre dans ce qui est le plus proche d'un cercle parfait parce que l'axe de la Terre ne change pas par rapport aux étoiles (il change mais très progressivement), et par rapport à la distance des étoiles, leur mouvement et la Terre relativement petite mouvement orbital de 2 UA d'un côté du soleil à l'autre, fait apparaître les étoiles fixes.

Les étoiles semblent effectuer une orbite ou un cercle autour de la Terre chaque jour sidéral, soit environ 23 heures 56 minutes et 4 secondes.

Le soleil semble orbiter autour de la Terre dans un cercle imparfait, le cercle, comme pour les étoiles, est entraîné par la rotation de la Terre mais la variation du cercle, qui se manifeste par la hauteur du soleil dans le ciel et la durée d'une journée est, a à voir avec l'inclinaison axiale de la Terre, où la Terre est dans son orbite annuelle et sur votre latitude sur la Terre. Si vous habitiez au pôle Nord, le soleil semblerait se déplacer en cercle pendant l'été, mais il disparaîtrait en hiver.

Si je comprends bien votre question, vous demandez à quoi ressembleraient ces cercles si vous viviez à la surface de Mercure, ou de Vénus ou de Neptune. (Vous ne demandez pas à quoi ressembleraient ces planètes pour nous, si c'est votre question sur Google "étoiles errantes", mais je pense que votre question est de savoir à quoi ressembleraient les cercles orbitaux de différentes planètes.

Comme pour la Terre, les 3 principaux facteurs à considérer sont la durée du jour, la durée de l'année et l'inclinaison axiale et dans le cas de Mercure ou Pluton, l'excentricité.

Mercure, par exemple, n'a pratiquement pas d'inclinaison axiale, mais il a un rapport spin/orbite de 3/2, ce qui signifie en fait qu'un jour sur Mercure dure 2 ans car il ne tourne que 50% plus rapidement qu'il n'orbite. Mercure a également une orbite significativement elliptique où, au périhélie, le soleil et les étoiles semblent s'arrêter dans le ciel, et cet arrêt semble durer quelques jours terrestres.

entrez la description du lien ici

Parce que le mercure orbite assez rapidement autour du Soleil, il faut 87 jours au soleil pour revenir au même endroit dans le ciel par rapport aux étoiles, mais parce que Mercure a effectivement 87,6 jours de lumière du jour et 87,6 jours de nuit, le retour apparent à l'endroit où vous avez commencé apparaîtrait tous les 2 ans, tous les 175,2 jours. Pourtant, sur Mercure, vous auriez l'impression que tout tourne en rond autour du soleil, bien que vous soyez peut-être assez près et que vous ayez le bon angle pour distinguer les phases de Vénus, que nous ne pouvions voir sur Terre qu'avec le télescope de Galilée. La grande bizarrerie de Mercure serait que les étoiles sembleraient s'arrêter dans le ciel une fois tous les 87 jours, mais elles se déplaceraient également très lentement, de sorte que cela pourrait passer inaperçu sans une mesure détaillée. De plus, sur Mercure, vous observeriez que le soleil devenait visiblement plus grand ou plus petit en fonction de l'endroit où Mercure se trouvait sur son orbite et de sa proximité ou de sa distance par rapport au soleil.

Vénus - la seule chose remarquable à propos de Vénus est que son jour est plus long que son année, donc les cercles se déplaceraient dans le sens inverse.

Uranus est intéressant car il est incliné à près de 90 degrés. Sa variation saisonnière du soleil serait bien supérieure à celle de la Terre, mais une année sur Uranus correspond à 84 années terrestres, donc le mouvement solaire apparent prendrait beaucoup de temps de notre point de vue.

Enfin, depuis Uranus et Neptune, la distance orbitale pourrait être suffisante pour que la parallaxe puisse être observée bien que l'effet soit encore faible, mais peut-être observable, vous pourriez voir, sous l'angle approprié, une légère oscillation d'étoiles proches comme Alpha Centauri ou Sirius.

C'est l'essentiel. Que vous appeliez le mouvement apparent du Soleil "approximativement circulaire" est une question d'opinion, je suppose, mais je ne l'appellerais pas circulaire. Pour le plus proche du circulaire, vous voudriez une planète avec une inclinaison axiale proche de 0 ou proche de 180 (Mercure, Vénus, Jupiter), et je n'aime pas particulièrement l'exemple de Mercure car le Soleil s'arrête dans le ciel une fois par an . Je suppose que vous pourriez appeler cela un mouvement circulaire avec un arrêt au stand dans la grande piste de course du ciel.

Il y avait une excellente vidéo simulée de ce à quoi ressemblerait le soleil passant au-dessus de Mercure, mais je ne la trouve plus maintenant.


Orbite de Mercure - Astronomie

Mercure est la planète la plus proche du Soleil. Mercure tire son nom du dieu du commerce, des voyages et du vol dans la mythologie romaine, l'homologue romain du dieu grec Hermès. La planète a probablement reçu son nom en raison de la vitesse rapide dans le ciel.

L'orbite de Mercure a la plus grande excentricité de toutes les planètes du système solaire (Pluton a la plus grande excentricité, mais elle n'est plus considérée comme une planète). L'excentricité de Mercure est de 0,21, ce qui est nettement supérieur à l'excentricité de la Terre, qui est de 0,02.

Mercure peut être vu sur Terre près de l'horizon seulement juste après le coucher du soleil (à l'est du Soleil) ou juste avant le lever du soleil (à l'ouest du Soleil). C'est la raison pour laquelle Mercure est souvent appelé Étoile du Matin ou du Soir.

Étant donné que Mercure est beaucoup plus proche du Soleil que la Terre et que le Soleil a une période plus courte que nous, utilisez la séparation maximale entre Mercure et le Soleil lorsque la planète orbite et utilisez ces observations pour tracer des tangentes à l'orbite de Mercure. Nous pouvons tracer l'orbite de Mercure en observant sa séparation angulaire maximale à l'est ou à l'ouest du Soleil vue de la Terre à différentes dates. Cet angle entre la ligne de visée Terre-Soleil et la ligne de visée Terre-Mercure est appelé angle d'allongement.

Lorsque l'angle d'allongement est à son maximum, la ligne de visée Terre-Mercure est tangente à l'orbite de Mercure.

Étant donné que Mercure et la Terre se déplacent sur des orbites elliptiques, l'angle d'allongement maximal varie d'une révolution orbitale à l'autre. Le tableau ci-dessous donne l'allongement maximum de Mercure au cours des années 2000 à 2003.

Utilisez l'orbite de la Terre que vous avez tracée dans l'enquête précédente. A partir de l'image précédemment construite, dessinez le rayon reliant la Terre au Soleil à chacune des positions.

Voici à quoi cela devrait ressembler :

Maintenant, nous allons tracer des lignes de la Terre à Mercure pour les angles d'allongement donnés. Dans notre système de coordonnées, nous regardons depuis le pôle Nord. Par conséquent, un allongement oriental est à gauche du Soleil et un allongement occidental est à droite. Afin de déterminer où se trouve Mercure, en utilisant notre hypothèse précédente sur l'angle d'allongement à son maximum, nous allons supposer que Mercure est au point de la tangente au Soleil, c'est-à-dire le point de tangence. Après avoir localisé ces points, nous allons esquisser l'orbite de Mercure.

J'ai coloré les lignes perpendiculaires au rayon de la Terre au Soleil en rouge afin de se débarrasser de la confusion. Pour trouver l'angle d'allongement, je vais faire pivoter après avoir construit un segment à partir des lignes perpendiculaires. J'ai appris qu'il est utile de s'assurer que vous construisez les segments dans la même direction. Par exemple, si j'ai construit un segment sur une perpendiculaire pour le 7 mars en haut, je continuerai à construire des segments de cette façon.

Après avoir construit un angle, vous devez marquer le centre où la rotation va se produire. Je vais marquer les points sur l'orbite de la Terre comme centre. Puis en utilisant l'angle d'allongement, je pourrai tracer les trajectoires de l'orbite de Mercure.

Le chemin de la terre est à l'extérieur et le chemin de l'orbite de Mercure est à l'intérieur. L'orbite de Mercure n'est pas aussi lisse que l'orbite de la Terre.


Résonance spin-orbite de Mercure

Pour chaque 2 orbites de Mercure autour du soleil, il tourne 3 fois sur son axe. Ceci est connu comme une résonance spin-orbite 3:2.

Remarque : L'excentricité elliptique de l'orbite de Mercure autour du Soleil, dans l'animation ci-dessous, est exagérée pour l'accentuation.

En regardant cette animation, vous devriez pouvoir observer trois rotations (spins) de Mercure pour toutes les deux orbites, une fascinante résonance ou synchronicité 3:2. Mercure complète une orbite en 87,97 jours terrestres et effectue une rotation une fois tous les 58,65 jours terrestres.

Bien que le jour sidéral de Mercure (par rapport aux étoiles) ne dure que 59 jours terrestres, un jour solaire sur Mercure dure 176 jours terrestres. En d'autres termes, si vous pouviez vous tenir à la surface de Mercure, il faudrait 176 jours au Soleil pour revenir au même endroit dans le ciel. La combinaison de l'orbite très rapide et de la rotation lente de la planète donne un très long jour mercurien - deux fois plus long que son année ! C'est seulement un jour mercurien pour deux années mercuriennes! Pouvez-vous le détecter en suivant le mouvement de la flèche en rotation, alors que Mercure tourne autour du Soleil, dans l'animation ci-dessus ?

Parce que Mercure est si proche du Soleil (en orbite entre 28 et 43 millions de kilomètres du Soleil) et n'a pas beaucoup d'atmosphère pour piéger la chaleur, ses très longues journées font varier considérablement sa température. Les températures de Mercure peuvent aller de -279 Fahrenheit (-173 Celsius) la nuit à +801 Fahrenheit (+427 Celsius) pendant la journée. C'est assez chaud pour faire fondre le plomb !

Une mosaïque globale de Mercure
de la mission Messenger de la NASA
(clique sur l'image pour l'agrandir)

"Nous trouvons donc, sous cet arrangement ordonné, une merveilleuse symétrie dans l'univers, et une relation définie d'harmonie dans le mouvement et la grandeur des orbes, d'une sorte qu'il n'est pas possible d'obtenir d'une autre manière."
— Johannes Kepler,
Les Harmonies du monde, 1619

"Ah, où serait une nourriture pour la spiritualité, sans la nuit et les étoiles ?" -- Walt Whitman


Image astronomique du jour Index - Système solaire : Mercure

APOD : 12 septembre 2004 - Mercure : un enfer en cratère
Explication: La surface de Mercure ressemble à celle de notre Lune. Chacun est fortement cratérisé et fait de roche. Le diamètre de Mercure est d'environ 4 800 km, tandis que celui de la Lune est légèrement inférieur à environ 3 500 km (contre environ 12 700 km pour la Terre). Mais Mercure est unique à bien des égards. Mercure est la planète la plus proche du Soleil, orbitant à environ 1/3 du rayon de l'orbite de la Terre. À mesure que Mercure tourne lentement, sa température de surface varie d'un niveau insupportable du froid -180 degrés Celsius à une chaleur insupportable de 400 degrés Celsius. L'endroit le plus proche du Soleil dans l'orbite de Mercure change légèrement à chaque orbite - un fait utilisé par Albert Einstein pour aider à vérifier l'exactitude de sa théorie de la gravité alors nouvellement découverte : la Relativité Générale. La photo ci-dessus a été prise par le seul vaisseau spatial à avoir jamais dépassé Mercure : Mariner 10 en 1974. Une nouvelle mission, Messenger, a été lancée pour Mercure le mois dernier et devrait entrer en orbite autour de la planète la plus interne du système solaire en 2011.

APOD : 12 avril 2003 - Mercure à l'horizon
Explication: Avez-vous déjà vu la planète Mercure ? Parce que Mercure orbite si près du Soleil, il ne s'éloigne jamais du Soleil dans le ciel de la Terre. S'il suit le Soleil, Mercure ne sera visible bas sur l'horizon que peu de temps après le coucher du soleil. Si elle dirige le Soleil, Mercure ne sera visible que peu de temps avant le lever du soleil. Ainsi, à certaines périodes de l'année, un astronome averti avec un peu de détermination peut généralement repérer Mercure sur un site avec un horizon dégagé. Ci-dessus, beaucoup de détermination a été combinée avec une petite ruse numérique pour montrer les positions successives de Mercure en mars 2000. Chaque photo a été prise du même endroit en Espagne lorsque le Soleil lui-même était à 10 degrés sous l'horizon et superposé sur le plus coucher de soleil photogénique. Au milieu de ce mois, Mercure sera à nouveau bien placé pour être observé au-dessus de l'horizon ouest au coucher du soleil, mais d'ici la fin avril, il aura disparu et sera tombé dans le crépuscule. Le 7 mai, Mercure traversera le disque du Soleil.

APOD : 16 février 2003 - Mercure Sud-Ouest
Explication: La planète Mercure ressemble à une lune. L'ancienne surface de Mercure est fortement cratérisée comme de nombreuses lunes. Mercure est plus grande que la plupart des lunes mais plus petite que la lune de Jupiter Ganymède et la lune de Saturne Titan. Mercure est cependant beaucoup plus dense et massif que n'importe quelle lune, car il est principalement composé de fer. En fait, la Terre est la seule planète plus dense. Un visiteur à la surface de Mercure verrait des images étranges. Parce que Mercure tourne exactement trois fois toutes les deux orbites autour du Soleil, et parce que l'orbite de Mercure est si elliptique, un visiteur de Mercure peut voir le Soleil se lever, s'arrêter dans le ciel, revenir vers l'horizon ascendant, s'arrêter à nouveau, puis se coucher rapidement sur l'autre horizon. >Depuis la Terre, la proximité de Mercure avec le Soleil fait qu'elle n'est visible que pendant une courte période juste après le coucher du soleil ou juste avant le lever du soleil.


Orbite de Mercure - Astronomie

COMMENT LE MERCURE A ÉTÉ DÉCOUVERT

(Bill Yenne, "L'Atlas du système solaire," Brompton Books Corp., Greenwich, 1987, p. 23.)

* Johann Hieronymus Schroeter a été le premier à observer la planète Mercure et à enregistrer des dessins détaillés des caractéristiques de la surface de Mercure. Schroeter a vécu de 1745 à 1816. Malheureusement, ses croquis n'étaient pas très précis.

* Des stries similaires aux "canaux martiens" ont également été observées sur Mercure par Schiaparellit et Percival Lowell (1855-1916).

* Un astronome du nom d'Eugenios Antoniadi (1870-1944) a cartographié la surface de Mercure avec beaucoup de détails. Ses cartes ont été utilisées pendant près de 50 ans. Il a utilisé l'un des télescopes les plus puissants de son temps et a trouvé que les canaux étaient des illusions d'optique.

* Mariner 10 a fourni un examen attentif de Mercure qui a redessiné les cartes et les cartes des télescopes antérieures.

(Bevan M. French et Stephen P. Maran, éd., "A Meeting with the Universe," NASA EP-177, U.S. Government Printing Office, 1981.)

* Des mesures radar au sol de Mercury ont déterminé (1965) que la période de rotation est de 59 jours, et non de 88 jours comme on l'avait longtemps cru.

* Mariner 10 a effectué le premier survol de Mercure en 1974 (en fait, il a survolé Mercure trois fois), et a obtenu plusieurs milliers de photographies.

* Parmi les résultats des enquêtes Mariner 10 figurent les suivants :

* La masse de Mercure a été déterminée avec précision.

* Toute atmosphère résiduelle a moins d'un million de milliardièmes de pression de l'atmosphère terrestre au niveau de la mer. Cependant, une trace d'hélium, peut-être dérivée du dégazage de l'intérieur de Mercure, a été trouvée.

* Il a été découvert que Mercure a un champ magnétique interne, similaire mais plus faible que celui de la Terre.

* La surface de Mercure est fortement cratérisée et ressemble à celle de la Lune. * Un énorme bassin d'impact circulaire (Mare Caloris), d'environ 1300 kilomètres (810 miles) de diamètre, a été découvert.

* Une caractéristique planétaire unique à Mercure a été trouvée, consistant en de longues escarpements, ou falaises, qui ont apparemment été produites par compression dans un rétrécissement majeur de la planète.

* Des plaines plates, peut-être des coulées de lave, ont été trouvées.

* Mercure s'est avéré plus proche d'une sphère parfaite que la Terre.

(Ce qui suit est tiré de "The Solar System" NASA/ASEP, 1989, p. 2.)

* Mercure est le messager des dieux romains.

* Mercure est la plus intime des planètes.

* Mercure ressemble à la lune de la Terre.

* Le jour de Mercure équivaut à 3 mois terrestres.

* La gravité de Mercure est d'environ un tiers de la gravité de la Terre.

* Le diamètre de Mercure est de 3 025 milles.

* Mercure fait le tour du Soleil tous les 88 jours terrestres.

* Mercure ne se compose pratiquement pas d'atmosphère.

* Mercure a un champ magnétique faible et une trace d'atmosphère (un trillionième de la densité de la Terre et composé principalement d'argon, de néon et d'hélium).

* L'orbite de Mercure est plus elliptique que toute autre planète à l'exception de Pluton.

* La température de Mercure est de 950 °F, côté ensoleillé de 210 °F, côté obscur.

* Mercure a une croûte de roche silicatée légère.

* Le noyau de fer de Mercure a à peu près la taille de la lune de la Terre.

* En mars 1974, Mariner 10 nous a donné les premières photographies rapprochées de la surface de Mercure.

(NASA, Jet Propulsion Laboratory, "Our Solar System at a Glance," NASA Information Summaries, PMS 010-A (JPL), juin 1991.)

Obtenir les premières vues rapprochées de Mercure était l'objectif principal du vaisseau spatial Mariner 10, lancé le 3 novembre 1973 depuis le Kennedy Space Center en Floride. Après un voyage de près de cinq mois, dont un survol de Vénus, le vaisseau spatial est passé à moins de 703 kilomètres (437 miles) de la planète la plus interne du système solaire le 29 mars 1974.

Jusqu'à Mariner 10, on savait peu de choses sur Mercure. Même les meilleures vues télescopiques de la Terre montraient Mercure comme un objet indistinct dépourvu de tout détail de surface. La planète est si proche du Soleil qu'elle est généralement perdue dans l'éblouissement solaire. Lorsque la planète est visible à l'horizon de la Terre juste après le coucher du soleil ou avant l'aube, elle est obscurcie par la brume et la poussière de notre atmosphère. Seuls les télescopes radar ont donné une indication des conditions de surface de Mercure avant le voyage de Mariner 10.

Les photographies transmises par radio à la Terre par Mariner 10 ont révélé une ancienne surface fortement cratérisée, ressemblant étroitement à notre propre Lune. Les images montraient également d'énormes falaises sillonnant la planète. Ceux-ci ont apparemment été créés lorsque l'intérieur de Mercure s'est refroidi et rétréci, déformant la croûte de la planète. Les falaises mesurent jusqu'à 3 kilomètres (2 miles) et jusqu'à 500 kilomètres (310 miles).

Les instruments de Mariner 10 ont découvert que Mercure a un faible champ magnétique et une trace d'atmosphère - un billionième de la densité de l'atmosphère terrestre et composée principalement d'argon, de néon et d'hélium. Lorsque l'orbite de la planète la rapproche le plus du Soleil, les températures de surface varient de 467 degrés Celsius (872 degrés Fahrenheit) du côté ensoleillé de Mercure à -183 degrés Celsius (-298 degrés Fahrenheit) du côté obscur. Cette plage de température de surface - 650 degrés Celsius (1 170 degrés Fahrenheit) - est la plus grande pour un seul corps du système solaire. Le mercure cuit et gèle littéralement en même temps.

Les jours et les nuits sont longs sur Mercure. La combinaison d'une rotation lente par rapport aux étoiles (59 jours terrestres) et d'une révolution rapide autour du Soleil (88 jours terrestres) signifie qu'un jour solaire de Mercure prend 176 jours terrestres ou deux années de Mercure - le temps qu'il faut à la planète la plus intérieure pour effectuer deux orbites autour du Soleil !

Mercure semble avoir une croûte de roche silicatée légère comme celle de la Terre. Les scientifiques pensent que Mercure a un noyau lourd et riche en fer représentant un peu moins de la moitié de son volume. Cela rendrait le noyau de Mercure plus grand, proportionnellement, que le noyau de la Lune ou ceux de l'une des planètes.

Après la rencontre initiale avec Mercure, Mariner 10 a effectué deux survols supplémentaires - le 21 septembre 1974 et le 16 mars 1975 - avant que le gaz de contrôle utilisé pour orienter le vaisseau spatial ne soit épuisé et que la mission ne soit terminée. Chaque survol a eu lieu à la même heure locale de Mercure lorsque la moitié identique de la planète était illuminée en conséquence, nous n'avons toujours pas vu la moitié de la surface de la planète.


Mercure : une planète des extrêmes

Mercure a une exosphère au lieu d'une atmosphère. (Image : David Lugasi/Shutterstock)

Mercure est une planète d'extrêmes. C'est la plus petite planète du système solaire et la planète la plus proche du Soleil. Elle voyage autour du Soleil beaucoup plus vite que toute autre planète, 60 % plus vite que la Terre, à des vitesses moyennes de plus de 100 000 milles à l'heure. Même entrer en orbite autour de Mercure est exceptionnellement difficile. C'est parce qu'un vaisseau spatial, ainsi que des comètes ou quoi que ce soit d'autre, accélèrent à mesure qu'ils se rapprochent du Soleil.

La force de gravité fait que tout accélère à l'approche du Soleil et s'enfonce plus profondément dans ce que nous appelons le puits de gravité du Soleil. De même, les objets tombant à la surface de la Terre accélèrent à mesure qu'ils s'enfoncent plus profondément dans la gravité terrestre.

Des vaisseaux spatiaux tels que MESSENGER peuvent nous aider à découvrir de nouveaux détails concernant l'atmosphère et l'orbite elliptique de Mercure. (Image : NASA/domaine public)

Donc, si vous voulez envoyer un vaisseau spatial sur Mercure, le gros problème est de ralentir. Par exemple, le chemin suivi par le vaisseau spatial MESSENGER lors de son lancement de la Terre en 2004 à Mercure comprenait un survol de la Terre, 2 survols de Vénus et 3 survols de Mercure lui-même. Désormais, chaque survol utilise la gravité d'une planète pour ralentir le vaisseau spatial ou modifier sa trajectoire. Toute cette réduction de vitesse assistée par gravité a pris beaucoup de temps et beaucoup de distance supplémentaire.

MESSENGER a commencé à orbiter autour de Mercure 7 ans après son lancement. La mission Bepi Colombo, lancée en 2018, suit le même calendrier de 7 ans, arrivant à Mercure en 2025.

Ceci est une transcription de la série de vidéos Un guide de terrain sur les planètes. Regarde-le maintenant, Wondrium.

Orbites elliptiques inhabituelles de Mercure

Une fois là-bas, un autre extrême est que Mercure a des jours incroyablement longs. En fait, un seul « jour » sur Mercure est plus long qu'une année entière. L'orbite de Mercure autour du Soleil est également moins circulaire - plus elliptique - que toute autre planète. Ainsi, une seule année comprend beaucoup plus d'accélération et de ralentissement au cours d'une orbite.

Nous ne pouvons pas non plus nous empêcher de remarquer le Soleil. En moyenne, le Soleil est 2 1/2 fois plus grand mesuré dans le ciel de Mercure que de la Terre. En effet, Mercure est en moyenne 2 1/2 fois plus proche du Soleil que la Terre. Maintenant, nous disons ‘en moyenne’ parce que la distance de Mercure au Soleil change beaucoup au cours de son orbite.

À son point le plus éloigné, Mercure est à 70 millions de kilomètres du Soleil, alors qu'à son point le plus proche, elle n'est qu'à 46 millions de kilomètres. Cela signifie que la taille mesurée du Soleil dans le ciel varierait à différents points de l'orbite de Mercure. Ce n'est pas seulement une illusion d'optique. Lorsque Mercure est à son point le plus proche du Soleil, le Soleil est en réalité environ 50 % plus gros que lorsque Mercure est à son point le plus éloigné du Soleil.

Cette orbite elliptique donne aussi à Mercure des saisons très différentes. Sur Terre, les saisons sont dues à l'inclinaison de 23 degrés de l'axe de la Terre, où l'hiver nordique coïncide avec l'été austral et vice versa. En revanche, l'axe de rotation de Mercure n'a presque pas d'inclinaison.

Ainsi, les hémisphères nord et sud de Mercure vivent à peu près la même chose. Et pourtant, Mercure dans son ensemble a des saisons de taille inégale car l'orbite elliptique de Mercure rapproche la planète entière du Soleil pendant de courtes périodes et plus loin pendant de plus longues périodes. Lorsque Mercure est au périhélie, le Soleil est deux fois plus brillant que lorsque Mercure est à son point le plus éloigné, appelé aphélie. Il y a donc des saisons de l'année qui sont plus chaudes et des saisons qui sont plus froides.

Au sein de notre système solaire, Mercure a de loin l'orbite la plus elliptique des 8 planètes. Nous devrons aller à Pluton et aux orbites sauvages de certaines exoplanètes pour voir quelque chose de comparable.

Atmosphère de Mercure

Mercure n'a pas d'atmosphère dans le sens où les ballons, ou les ailes, ou les parachutes, ou d'autres dispositifs aéronautiques n'y fonctionneront pas. Mais cela ne signifie pas qu'il n'y a pas de particules flottant au-dessus de la surface, liées gravitationnellement à Mercure. Toutes les planètes et même certaines lunes ont des particules entourant la planète. Sur Terre, ces particules sont principalement de l'azote, ainsi que de l'oxygène, ainsi que des quantités beaucoup plus petites de dioxyde de carbone.

Les particules sont liées gravitationnellement à la Terre, et voici la partie importante : la densité des particules est suffisamment grande pour que ces particules entrent en collision les unes avec les autres, les maintenant efficacement dans l'air. De telles particules en collision les unes avec les autres se comportent comme un gaz. Ces collisions rendent possible ce à quoi nous pensons généralement lorsque nous disons ‘atmosphère’.

Le vaisseau spatial MESSENGER a pris cette photographie en orbite et en étudiant Mercure (2011-2015). (Image : NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington/Domaine public)

Mercure n'a pas d'atmosphère dans ce sens. Mais il y a encore parfois des particules qui entourent et gravitationnellement la planète. C'est juste qu'ils n'interagissent presque jamais avec d'autres particules. Par exemple, parfois, une particule à haute énergie du vent solaire peut avoir un impact sur la surface de Mercure, faisant tomber un atome de la surface. Mais cet atome a trop peu d'autres particules pour le supporter. Il pourrait donc atterrir quelque part. Ou, il s'envole et commence à orbiter autour de la planète. Cette région de particules en orbite est généralement appelée exosphère.

Les scientifiques ont détecté toutes sortes d'éléments dans l'exosphère de Mercure, notamment l'hydrogène, l'hélium, l'oxygène, le sodium, le calcium et le magnésium. La Terre et les autres planètes ont aussi des exosphères. L'exosphère de la Terre, cependant, commence bien au-dessus de ce que nous considérons comme l'atmosphère, à des altitudes où la densité devient suffisamment faible pour que les particules ne se heurtent plus.

La différence est que Mercure n'a qu'une exosphère. C'est une autre façon pour la planète Mercure de ressembler davantage à une lune.

Questions courantes sur Mercure

Les orbites de la plupart des planètes sont excentriques. L'orbite de la Terre est légèrement excentrique, tandis que l'orbite de Mercure est la plus excentrique car c'est la planète la plus proche du Soleil.

Les orbites sont causées par les interactions de la planète avec le soleil lorsqu'il se déplace sous l'effet de la gravité du soleil. Il accélère ou ralentit la rotation de Mercure en fonction de la position de la planète sur son orbite elliptique.

Les orbites sont le résultat d'un équilibre parfait entre le mouvement vers l'avant d'un corps dans l'espace, comme une planète ou la lune, et l'exercice de la gravité sur celui-ci d'un autre corps dans l'espace, comme une étoile.

Au lieu d'une atmosphère régulière, Mercure possède une fine exosphère composée d'atomes qui ont été projetés de la surface par des forces telles que le vent solaire et les météorites frappantes.


Ep. 49 : Mercure

Nous sommes toujours en train de fouiller dans les milliers de commentaires et de suggestions de l'enquête auprès des auditeurs, mais nous entendons vos demandes et suggestions, et vous pouvez maintenant commencer à en récolter les bénéfices. Aujourd'hui, nous commençons notre étude du système solaire avec Mercure. Quels mystères nous cache-t-il ? À quel point Mercure ressemble-t-il aux autres planètes rocheuses ? Que sait-on vraiment de ce premier rocher du Soleil ?

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  • Fiche d'information sur le mercure de la NASA - juste les chiffres Aperçu La clé de l'évolution des planètes terrestres Champ magnétique et magnétosphère - Mercure et la relativité générale, la relativité générale et le renflement solaire

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  • Pamela blogue sur les monstres, les délires et les médias après avoir parlé davantage de la recherche de galaxies sombres. Vous pouvez lire tout cela et plus encore sur son blog, Star Stryder.
  • Fraser adore parler des grands astrophotographes amateurs, et Wired Magazine lui a demandé d'écrire un article de fond pour leur site Web qui met en lumière certains astrophotographes et leur équipement impressionnant. Lorsque vous avez terminé, rendez-vous sur Universe Today pour les dernières nouvelles en astronomie.

Transcription : Mercure

Fraser : Merci à tous ceux qui ont répondu au sondage auprès des auditeurs : vous allez maintenant en récolter les fruits. Nous avons eu des milliers de commentaires, de suggestions, de retours - nous sommes toujours en train de creuser notre chemin, mais une chose que nous avons entendue plusieurs fois, c'est que les gens veulent entendre une enquête sur toutes les planètes du système solaire, il suffit de les prendre. un par un et vous mettre tous au courant des dernières avancées scientifiques.

Votre souhait est notre commandement, nous allons commencer au milieu et travailler notre chemin. Alors, Pamela, parlons de Mercure.

Paméla : Eh bien, c'est au milieu. C'est le premier rocher du Soleil. c'est un petit monde, extrêmement dense, beaucoup, beaucoup de métaux, une croûte mince et ce n'est pas si différent de la Lune. Elle est en fait plus petite que deux des Lunes du système solaire. Il est plus petit que Titan et plus petit que Ganymède.

Pendant un certain temps, il y a 3000 ans avant JC, les gens pensaient qu'il s'agissait en fait de deux objets différents dans le ciel, car il n'apparaît qu'au crépuscule en début de soirée et tôt le matin. Il a fallu un certain temps aux gens pour comprendre qu'il ne s'agissait que d'un objet si proche du Soleil que nous ne pouvons jamais le voir haut dans le ciel.

Fraser : Commençons par la formation. Comment Mercure s'est-il formé ?

Paméla : Comme toutes les planètes du système solaire, elle s'est formée à partir de la nébuleuse solaire. Il s'est formé à partir du disque de gaz et de poussière qui a tourbillonné autour du Soleil alors que le Soleil s'effondrait gravitationnellement dans l'étoile qu'il est aujourd'hui.

Nous ne savons pas exactement s'il s'est formé exactement comme il est aujourd'hui. Il y a beaucoup d'idées différentes pour essayer d'expliquer comment vous obtenez cette petite planète minuscule qui est si incroyablement dense (c'est l'un des objets les plus denses du système solaire).

Il y a des gens qui pensent qu'il s'est formé beaucoup plus gros qu'aujourd'hui, mais quelque chose est arrivé, l'a touché et a fait tomber une partie de la surface. Il s'est recongelé en une planète plus petite, et la substance qui a été renversée est soit tombée dans le Soleil, soit déplacée dans d'autres parties du système solaire.

Fraser : Donc en le comparant à la Terre, alors, il a un noyau comme la Terre mais aucune de la saleté autour de l'extérieur.

Paméla :Exactement. Fondamentalement, le noyau n'est entouré que d'un manteau de 600 km d'épaisseur composé de matériaux de manteau normaux (comme ceux dont sont faits les continents). En plus de cela, il y a une croûte épaisse de 100 à 200 km, c'est de la roche, de la terre et tout ce genre de choses qui sont fortement cratérisées par les choses qui ont frappé Mercure.

C'est la partie centrale, la partie qui est principalement en métal, qui fait 800 km d'épaisseur.

Fraser : Ce n'est donc qu'une boule de fer en orbite autour du Soleil.

Paméla : Exactement. Nous pensons qu'il pourrait s'être formé à l'origine avec un manteau plus épais, une croûte plus épaisse et avoir été touché par quelque chose.

Une autre possibilité est que le Soleil a fait sauter la croûte très tôt. Le jeune Soleil était une étoile en colère, flamboyante, à haute énergie et violente. C'est une phase que toutes les stars traversent, tout comme les terribles deux. Les stars ont leur terrible phase de bambin. Il est possible que pendant cette phase de haute énergie, le Soleil ait fait exploser la croûte de Mercure.

Nous ne sommes pas sûrs. Les deux théories sont plutôt intéressantes et fonctionnent pour expliquer ce petit premier rocher anormal du Soleil.

Fraser : Vous dites qu'il a décollé avec le vent solaire. Où irait le matériel ?

Paméla : Il serait simplement redistribué dans tout le système solaire. Tout le temps, Mercure est soufflé par le Soleil. le rayonnement et les particules de haute énergie provenant du Soleil frappent sa surface et font lentement tomber les particules de Mercure.

Mercure a en fait cette atmosphère très mince qui est entièrement formée par des particules qui sont constamment projetées hors du matériau essayant de constituer la croûte de Mercure. Ainsi, une roche se trouve là, elle est touchée par l'énergie du Soleil, et quelques atomes de la roche s'écaillent, flottent, forment une atmosphère et finissent par être projetés dans l'espace lointain (ou du moins, dans la partie intérieure de le système solaire, bien que certains s'échappent probablement dans l'espace lointain).

Fraser : J'ai fait un article à ce sujet récemment. C'est un peu abusif d'appeler cela une atmosphère, car avec la Terre, l'atmosphère, nous avons des nuages ​​​​d'oxygène et de particules d'azote qui se heurtent les uns aux autres. The atmosphere on Mercury doesn’t actually collide in that way, it’s like the particles zip past each other and only occasionally actually bump into each other.

Pamela: We know the atmosphere is there: we can see it using spectrographs, sunlight passes through it, but here atmosphere simply means there is gas near the surface of the planet. It doesn’t mean the gas is there to stay: it’s not. It’s a transitory phenomenon. It certainly isn’t an atmosphere with winds or rain or anything else that we associate with an atmosphere.

Fraser: All right, let’s move down to the surface and land. What would we see?

Pamela: Mercury is this really neat looking planet. When it formed it was incredibly hot, and it’s cooled over time. One of the things that happens when some things cool, is they contract. Water is anomalous: if you freeze water, it gets bigger. Pretty much everything else gets smaller when you freeze it (this is what happens with the pipes in your house).

With this planet, as its iron core contracted, it eventually shrank to the point that the entire surface cracked. It started off with this big surface, or at least a 0.01% bigger surface, that was on top of a bigger (by a very small percentage) core. The core got cooler, contracted, and the surface cracked because there wasn’t as much volume of stuff supporting it any longer.

So the planet is riddled with these really cool cracks that come from the planet cooling.

Fraser: Is it fairly cratered like the Moon?

Pamela: It’s cratered just like the Moon. That’s one of the neat things about this world. You look at it, and it’s like looking at a red version of the Moon. They’re not even that different in size, just in density.

It has no way to resurface itself, so any rock, asteroid or anything that hits it, makes a crater and that crater stays there until something else comes along and hits it and re-craters the surface. So its entire surface is covered in all sorts of different craters that trace back the history of collisions that have happened throughout the entire time our solar system has been around.

Fraser: We talked in the past about extrasolar planets. If you get a planet close enough to its parent star, it can get tidally locked, where the planet is only facing one side. Mercury isn’t tidally locked though, is it?

Pamela: It’s sort of/kind of tidally locked. It’s an object that’s confused astronomers for a long time, and it’s only within the past 50 years that we’ve started to fully understand its motion.

It’s really hard to observe Mercury. If you only try and look at it when the Sun is below the horizon, it’s never more than 28 degrees above the horizon. To get a sense of how low on the sky that is, try holding one arm all the way out straight in front of you, parallel with the ground. Walk up the sky with one fist at a time. When you have three fists above the horizon, on top of your fist is higher than Mercury can ever get in the sky.

There are certain times it’s easier to observe Mercury than others. It just happens to work out that the times it’s easiest to observe Mercury, the exact same face of Mercury is always facing us. Up until the 1960s, astronomers thought Mercury was tidally locked: the same side of Mercury always faced the Sun, and the same side of Mercury always faced toward the outer parts of the solar system.

In the 1960s, we started to use radio telescopes. With radio telescopes, we can measure how warm things are. When astronomers measured how warm the side of Mercury facing away from the Sun was, they expected to find it really cold. There’s not an atmosphere to transfer heat, we thought the backside of Mercury never faced the Sun… there was nothing to warm it up. Instead we found it really hot. The only way to explain this is if the planet is rotating, or if you invoked crazy physics.

The first thing they did was they tried invoking crazy physics. It happens. But in the mid to late 1960s, we started using radar imaging. By bouncing radar light off of Mercury, we could actually watch it slowly rotate. It was realized that for every two times that Mercury goes around the Sun, it rotates three times around its axis.

So one year on Mercury is one and a half days long. This is a weird form of tidal locking that happens because Mercury’s orbit isn’t circular. It is in fact, the least circular orbit of any of the eight planets in the solar system.

Fraser: Don’t send us mail!!

Pamela: Okay, we’re going to just not touch on the Pluto issue today. Ignoring Pluto, ignoring all the other Kuiper Belt Objects, Mercury has the most elliptical, the most oval-looking in the solar system.

As Mercury goes from being about 43 million miles away from the Sun, to about 29 million miles away from the Sun, this change in distance does some really weird pushes and pulls on Mercury. It’s this change in distance that causes it to get locked into a 2:3 resonance, where for every two years, it rotates three times.

Fraser: So if it were circular, then it probably would be tidally locked, but because it has this elliptical orbit, it has this other weird thing.

Pamela: It’s still called tidal locked, it’s just not a 1:1 tidal locking like with the Moon, which orbits once and rotates once. Here, it orbits twice, orbits three times. It’s just a different kind of tidal locking.

Fraser: I know we’ve sent some missions to Mercury in the past. Can we talk a bit about that?

Pamela: Trying to observe Mercury even with a spacecraft is hard. You have to fling things to the inner part of the solar system and the Sun likes to try and catch them. To date, we’ve only sent one mission to image Mercury that was Mariner 10. It did two high-speed flybys, taking images as it went by. In fact, it only saw one side of Mercury. So we only have images of half a planet.

The other problem with going to Mercury is it’s kind of hot. Anyone who’s had a computer fan stop working knows that hot electronics are non-functioning electronics. So when we send things to Mercury, we have to try and figure out how to protect them from the heat and sunlight.

So we have two big problems to solve: temperature and getting there without landing in the Sun or missing the planet. Mariner 10 did the job, got some really good images of half the planet, but we want more. Scientists always want more data (it’s a problem we have).

Currently, NASA has a mission called Messenger. It just finished flying past Venus. It’s on its way into Mercury. It’s going to take it a few tries to settle into orbit around Mercury – it’s actually going to fly past it a couple of times and use different gravitational effects to try and slow itself down.

Fraser: I guess it’s very different from the spacecraft they send to mars. When they go to Mars, they can use the atmosphere to aerodynamically break their orbit. I know the mars spacecraft come through the atmosphere several times, skimming the top of the atmosphere slowing themselves down a little bit more until they’re in whatever orbit they want to be in.

With Mercury, that non-atmosphere isn’t going to participate, so they’ve got to be doing it entirely with rockets.

Pamela: They actually do it almost entirely with gravity, that’s one of the cool things.

A better way to think of it is when we send things out to Jupiter and Saturn, we often use some of the inner planets to give gravity boosts. We’ll send things into an orbit where they go once around the Sun and then they start to catch up on Earth. As they catch up on Earth, its gravity pulls them in and they eventually fly past Earth. As they fly past, the Earth tries to slow them down, but Earth and this object are moving in the same direction, so the amount of push we can give an object heading out toward the outer solar system, that’s going in the same direction of orbit we’re going in, is a lot more than the pull we give it as it goes past us.

This is called gravity-assist. It’s away to speed things up by allowing the Earth’s gravity to pull in the direction we’re all orbiting.

If you try going around the Sun in the opposite direction, such that it comes around the Sun and is headed into a head-on collision with the Earth, the planet’s gravity will still pull it toward the Earth, but as it starts to go past the Earth, because we’re now moving in the other direction, we slow the object down more than we speed it up.

So you can use gravity-assist to slow things down if you try and go against the flow of orbits, or to speed things up if you go in the flow of the orbit.

Fraser: So that’s what Messenger’s going to do: orbit in the “wrong” direction and use that gravity to actually slow it down until it can put itself into orbit.

Pamela: Exactly, so they’re gradually breaking themselves (in this case using Venus and Earth to break themselves) to get to Mercury. They’re going to have to go past Mercury a couple of times before they settle into a nice orbit and then just image, image, image that entire planet.

Mercury has a lot of neat stuff it’s hiding, and Mariner had image resolutions on the order of kilometres. You couldn’t make out anything small. With Messenger, we’ll be able to make out smaller features on the surface of the planet. One of the cool mysteries about Mercury is it might actually be hiding ice.

Fraser: Where would there be ice?

Pamela: So, with the planet Earth, we’re kind of tilted. The entire planet gets to see sunlight now and then, depending which side of the planet is facing the Sun. Mercury hangs out perfectly straight. Its rotational axis is absolutely perpendicular to its orbit. This means the poles of Mercury never see sunlight at all, if you’re in a crater. So the crater shadows are always, always, always in shadow.

Fraser: I see, so you have a crater on top of the planet, and as the planet is turning, that crater is like a bowl on the very top of the planet and is always in shadow. Different rim/edges of the crater would be brightened, but at the very bottom it would always be in shadow.

It could actually have ice remain in there? As you said, the whole planet itself is so hot (as we image from Earth) how could ice remain in there? It’s not water sloshing around inside the crater?

Pamela: No, we think it’s actual water ice. The reason we think this is when we do radar imaging of the surface, we find these areas that are extremely smooth and reflective in the exact same way we generally associate with ice. The surface temperature, while it’s hot on both sides, it actually at the poles has really cold areas, areas that are significantly below zero. We’ve actually measured temperatures that are only 80 Kelvin in the extreme north polar regions.

Fraser: Okay, so the only reason the planet is so heated up is because it’s bathed in sunlight for a good chunk of time. It’s not like it’s convective, where the heat moves around and warms up the whole planet, but in this case just because they’re in the darkness they can stay frigid cold.

Pamela: Its complete lack of a reasonable atmosphere doesn’t provide anything that holds onto the heat, so in this lack of atmosphere area, you only stay warm when there’s air to trap in the temperatures.

Fraser: I wonder though, with the Moon they’re talking about a similar situation. There could be ice trapped in craters at the poles of the Moon, and that would be a wonderful resource for future astronauts who land on the Moon and want to use that ice to breathe, make water and fuel and so on. What would ice tell us about Mercury?

Pamela: It actually raises more questions than it answers, because Mercury really couldn’t have formed with water. it’s in a part of the solar system that the Sun baked quite nicely. If you want to get the water out of something, you back it. This is part of how pottery’s made: you stick it in a kiln and get all the water out of the clay. Mercury has been in that kiln, so how is there water?

The only way there could be water on Mercury is from it getting hit by comets. Something brought water in from the outer parts of the solar system. So if we find ice, it means at some point Mercury was getting hit with not just asteroids, but also with comets, and the comets left their icy remains locked on the poles. The water could just be burial ground for comets.

Fraser: What else is Messenger going to be doing while it’s at Mercury?

Pamela: It’s also going to be trying to understand Mercury’s magnetic field.

Fraser: Mercury has a magnetic field?

Pamela: Right! It’s one of those curious, “how did that happen?” kind of things. It’s not a strong magnetic field. Most compasses probably wouldn’t respond that strongly to its magnetic field… but it has one. That means it has a liquid iron core.

Now, when we look at Mars, it doesn’t have a magnetic field. It cooled off. Mercury is a lot smaller, so this raises the question of why didn’t it cool off enough that its magnetic field froze out?

Fraser: Isn’t it right in front of the Sun? People have said the temperatures on Venus are hot enough to melt lead. Mercury’s even closer, could the heat from the Sun be keeping it warm?

Pamela: Venus is actually hotter than Mercury. It’s the greenhouse effect on Venus that’s trapping all the heat inside. Mercury at its hottest is only about 700K, which is really hot, but not hot enough to explain the heat necessary to have a magnetic dynamo in the core.

Here what we actually think is happening is as the planet moves closer and further away from the Sun, this is squeezing the planet, just like Io (one of the moons of Jupiter) is getting squeezed, and this squeezing is creating the magnetic field.

That’s just kind of neat. It’s another characteristic that some of the rocky moons share with some of the rocky worlds.

Fraser: All right. Any other mysteries that Messenger will uncover?

Pamela: Well, there’s always the “what’s on the other side? ” question.

Fraser: Right, I guess we have no photographs whatsoever of that other side.

Pamela: There are some tantalizing hints at fascinating structure in some of the images people have tried to take.

If you go out and use a really good telescope, and you’re really careful, you can image Mercury during the day, but you’re imaging through an atmosphere. When you’re looking at something during the day, you can’t use artificial stars to correct your telescope for atmospheric issues (you can’t use adaptive optics). Folks who are expert imagers, working as hard as they can, using really good telescopes and really good telescope techniques, have put together low resolution images of Mercury.

There are hints that there is a giant crater on Mercury that has a mountain on the other side. So it’s possible that something came along at some point, nailed Mercury, created a crater on one side, and the shocks went through the planet and actually affected the other side of the planet.

Fraser: Could that maybe be one of the things that knocked off some of its material?

Pamela: Since the surface was already there to get hit and form ripples and craters, whatever knocked the surface off of Mercury probably happened long beforehand.

If you hit something hard enough that the whole planet falls apart, it’s going to reform as a nice, smooth ball. You get to start over from ground zero, re-cratering the planet however you will.

So this is something that came along later and threatened Mercury’s life a second time. It’s not good to be something that close to the Sun, where you’re constantly in harm’s way.

Fraser: Right, but we have other moons in the solar system, like Mimus going around Saturn, who looks like the Death Star. It has a crater on it that’s so large it completely dwarfs everything on the planet. Not quite big enough to make everything have to reform, but still a pretty devastating impact.

Well, that’d be great. As soon as we start to see those pictures, I think everyone’s going to be really, really impressed. I know that Messenger isn’t the only mission that’s probably going to be headed to Mercury. What does the future hold?

Pamela: The Europeans are also looking to launch their own mission, Bebicolumbo. This is a follow-up mission to Messenger that’s going to go in and take additional images, be there for another year, and whatever questions Messenger opens, Bebicolumbo will be there to answer them (we hope).

Currently, we’re looking at getting Messenger to Mercury in March 2011. it’s currently leaving Venus and Bebicolumbo won’t even be launching until Messenger’s already gotten to Mercury, so they have time to change their mind and update their equipment to fill whatever needs are open.

Fraser: We talked about Mercury a couple of times in the past, in reference to relativity. It’s got a pretty neat story to it, do you want to go into that?

Pamela: Mercury’s orbit is this weird ellipse. It gets close, gets far away, gets close, and gets far away. This ellipse is slowly rotating. This means that if you’re looking down on the solar system and you pretend the whole solar system isn’t moving, as you watch, this ellipse that Mercury’s rotating on, itself rotates. We see this rotation in terms of when Mercury is furthest from the Sun, and highest in our sky.

This is something people have been able to measure since before Newton. It confused us. When Newton first went through and figured out his orbits, he was left scratching his head. Once you factor in: “here’s Mercury, here’s what it’s doing, here’s the gravity from the Sun.. it’s still not behaving. Here’s the gravity from Jupiter… it’s still not behaving. Here’s the gravity from Saturn…” Once you factor in the tugs and pulls of every object that is big enough to be significant, we still can’t fully explain Mercury’s motion.

Mercury moves about 574 arc seconds per century in terms of how its position furthest from the Sun moves.

Fraser: Can you translate that?

Pamela: Okay, so one arc second is about the width of a piece of normal human hair held out at arm’s length. So each century, we can observe Mercury’s position when it’s furthest from the Sun, move 574 hair strands at arms length. It’s not a huge amount.

Fraser: I can see us calculating that with Hubble, today, but how could they have figured that out then?

Pamela: Ancient astronomers made some of the most amazing measurements ever. One of the most remarkable things I ever read about was how Hipparchus, back in 150 BC was going through star maps and was comparing his observations of the sky with the observations of someone named Timarchus, who worked 169 years before him.

In comparing their two maps, he realised that the North Pole was slightly different for both of them. They weren’t both marking the North Pole as being exactly dead on with the star Polaris. Hipparchus was able to realise that the entire sky is slowly precessing. The point that the North Pole is located on the sky is slowly changing.

Hipparchus figured out this change is about 0.0127 degrees per year. This is a hundredth of the width of your Sun a year, and he was doing this in 150BC. That’s a really amazing measurement, and it’s only about 0.02 off of today’s modern measurement. His measurement was 0.0127 degrees, today we know that this precession is 0.0139 degrees.

They could measure things. They had dark skies, not a lot of things to distract them – there was no YouTube, no Google… so they measured, and they thought and they went through libraries. All these things were handwritten and they were still going back and using records that were hundreds of years old. We’re lucky to use things more than 10 years old, because if they’re more than 10 years old, they’re not in PDF on the internet.

Fraser: Okay, so we know that Mercury had a strangely changing orbit. How does that tie into relativity?

Pamela: Newton came along and looked at planets doing this and tried to calculate how much motion all these perturbations add up to. We’d observed 574 arc seconds per century, and Newton was able to come up with 531 arc seconds per century, using his calculations.

So there was this gap of about 46 arc seconds per century that we couldn’t explain. People tried making up new planets. There was a theory that there was another planet inside of Mercury’s orbit. We even named it – it was called Vulcan. We tried finding it. People claimed they found it, other people claimed it didn’t exist.

There is no Vulcan, they were bad observations. If you look at the Sun, you’re going to see spots.

Fraser: I see, so they thought that some of the Sunspots they saw were actually the planet inside. I could see you would have a difficult time finding a planet so close to the Sun. Mercury’s already so hard to observe, so finding a planet that’s even inside that orbit should be even harder to observe, but you could probably see it going across the face of the Sun with your telescopes.

Pamela: There’s also the literal problem of if you look at the Sun, you see spots, in terms of your vision just can’t cope. So you’re looking at the field way too close to the Sun, and you’re going to see things that are just chemical reactions in your eyes from seeing the Sun, rather than things that are actually there.

Fraser: Then after a while you won’t see anything.

Pamela: Yeah, that’s another bad side effect as well.

So they looked and eventually figured out there’s no Vulcan. So we’re left with this 46 arc seconds per century that Mercury’s moving that we couldn’t account for.

Finally in the 1900s, Einstein came along and worked on his theory of general relativity and special relativity. In working on these theories, he hoped, hoped, hoped that this would account for Mercury and it did within 3 arc seconds. It turns out the last 3 arc seconds is because the Sun is not a sphere, it’s kind of flat and that affects things.

So from general relativity, we get a correction of 43 arc seconds per century. On top of that we get this extra correction called the Dickey-Goldberg correction that comes from the Sun not being a sphere.

When you add together Newtonian perturbations (because we have Jupiter, Saturn and everything else pulling on Mercury), a general relativity correction and then correct for the fact that the Sun is not a sphere, you can completely account for all of Mercury’s motion.

Pamela: Math. It works!

All right, next time I think we’ll proceed, though we might need to stick another questions show in there. We will work our way through the planets in the solar system, so Venus will be next.


Dark tears

Because they orbit closer to the sun than Earth, Mercury and Venus are the only planets that can make solar transits from our perspective. With its swift 88-day orbit, Mercury passes between Earth and the sun every four months or so. But the planet’s orbit is tilted compared to the plane of Earth’s orbit, so most of the time, the tiny world passes above or below the sun's disk from our line of sight.

That orbital configuration means Mercury transits happen just 13 to 14 times a century, with the most recent prior event taking place in 2016. Venusian transits are even rarer, happening on average only once a century. The last transit of Venus occurred in 2012, and we won’t see another one until 2117.

No one on Earth will see Mercury cross the sun again until November 2032. North Americans will have an even longer dry spell to contend with, as they will have to wait until 2049 for the next Mercury transit visible from their part of the globe.

One interesting sight to watch for during a transit is the so-called black drop effect, an optical illusion that happens when the planet either just enters or starts to leave the sun’s disk. When Mercury’s leading edge first touches the sun, the planet will appear to grow a narrow neck connecting it to the edge of the sun, making the silhouette look like a teardrop. This strange apparition happens again just as Mercury becomes engulfed by the sun’s disk. (Here’s why science fiction icon Kim Stanley Robinson is inspired by Mercury.)

Seeing a planet sail across our sun also offers a chance to witness a crucial method astronomers use to find planets beyond our solar system. NASA’s now retired Kepler mission was able to successfully identify and confirm 2,662 of these exoplanets across the galaxy using transit events like the one we will see up close on November 11.

In many instances, our line of sight is aligned so that telescopes on Earth can detect the tiny dips in starlight as an exoplanet transits its host star. From this data, astronomers can then calculate the size, orbit, and even some physical properties of these alien worlds.

Even if you are clouded out, in the wrong place, or don’t have the right gear, this transit can be enjoyed worldwide via live webcasts that will showcase the entire event. Virtual Telescope promises to have coverage from Earth-based telescopes, while NASA’s sun-watching satellite SDO will offer a dramatic perspective on the transit via its own livestream from space.


How was disproving Vulcan’s existence central to Einstein’s General Theory of Relativity?

Einstein’s theory of relativity explains the same phenomenon, but does so with a completely different kind of structure or picture than Isaac Newton. In Newton’s theory, gravity is a property that leaps across space between two bodies a force that pulls on you. Einstein didn’t just say, my numbers are better. He said, you have to fundamentally change that picture of gravity, that understanding of what the properties of reality are.

The core of General Relativity is that space and time are not static, but dynamic and can change. The way they change is by the presence and motion of matter and energy. A vast mass like the sun creates curves in spacetime, which means that things don’t go straight. A ray of light passing close to the sun will travel a curving path.


First Photo of Mercury From Orbit Comes Tuesday: What Will We See?

NASA's Messenger spacecraft, the first probe ever to orbit Mercury, will snap its first photo of the planet from orbit tomorrow morning (March 29).

The first photo of Mercury from orbit will feature previously unseen terrain near the small, rocky planet's south pole. Messenger will begin taking pictures Tuesday at 3:40 am EDT (0740 GMT), and NASA plans to release the first image in the afternoon. [Photos of Mercury From the Messenger Probe]

Messenger entered orbit around Mercury March 17, becoming the first spacecraft to ever do so. NASA launched the $446 million Messenger mission in August 2004. The spacecraft is expected to continue orbiting Mercury for at least one Earth year.

Messenger's extreme orbit brings it within 124 miles (200 kilometers) of Mercury at the closest point and retreats to more than 9,300 miles (15,000 km) away at the farthest, researchers said.

The probe is still in a commissioning phase, which allows scientists to check the spacecraft's systems after the orbital insertion maneuvers. As part of this phase, Messenger's Mercury Dual Imaging System (MDIS) will take 1,549 images.

NASA plans to have the Messenger spacecraft start by taking 364 images over six hours on Tuesday.

After the checkout phase, Messenger is set to begin its orbital science operations April 4. These will involve snapping around 75,000 images of the entire surface of Mercury to study the planet's geology, formation and history. [Video: Messenger's Mercury Orbit Arrival]

Messenger is the first mission ever to orbit around Mercury, though the spacecraft did fly by the planet three times before settling into orbit. The first probe ever to visit Mercury was NASA's Mariner 10 spacecraft, which flew by the planet three times in the mid-1970s.


Watch the video: Calcul du périhélie de Mercure (Juillet 2021).