Dữ liệu thiên văn cơ bản
Sao Thủy là một hành tinh cực đoan trong một số khía cạnh. Bởi vì sự gần gũi của nó với Mặt Trời-nó khoảng cách quỹ đạo trung bình là 58 triệu km (36 triệu dặm) -nó có năm ngắn (một giai đoạn cách mạng của 88 ngày) và nhận được bức xạ mặt trời gay gắt nhất của tất cả các hành tinh. Với một bán kính khoảng 2.440 km (1.516 dặm), Sao Thủy là hành tinh lớn nhỏ, nhỏ hơn cả mặt trăng của sao Mộc lớn nhất, Ganymede, hoặc mặt trăng lớn nhất của sao Thổ, Titan. Ngoài ra, sao Thủy dày đặc khác thường. Mặc dù mật độ trung bình của nó gần bằng mật độ của Trái đất, nhưng nó có khối lượng ít hơn và do đó ít bị nén bởi trọng lực của chính nó; khi được điều chỉnh để tự nén, mật độ của Sao Thủy là cao nhất trong mọi hành tinh. Gần hai phần ba khối lượng của Mercury được chứa trong cốt lõi chủ yếu là sắt của nó, mà kéo dài từ trung tâm của hành tinh với một bán kính khoảng 2.100 km (1.300 dặm), tương đương khoảng 85 phần trăm cách để bề mặt của nó. đá bên ngoài vỏ của nó lớp vỏ bề mặt của hành tinh và nằm bên dưới lớp vỏ-chỉ khoảng 300 km (200 dặm) dày.
Thử thách quan sát
Nhìn từ bề mặt Trái đất, Sao Thủy ẩn nấp trong hoàng hôn và hoàng hôn, không bao giờ nhận được nhiều hơn khoảng 28 ° trong khoảng cách góc từ Mặt trời. Mất khoảng 116 ngày để kéo dài liên tiếp, tức là sao Thủy quay trở lại cùng một điểm so với Mặt trời trên bầu trời buổi sáng hoặc buổi tối. Đây được gọi là thời kỳ đồng bộ của sao Thủy. Nó ở gần đường chân trời cũng có nghĩa là Sao Thủy luôn được nhìn thấy qua bầu khí quyển hỗn loạn của Trái đất, làm mờ đi tầm nhìn. Ngay cả trên bầu khí quyển, các đài quan sát quay quanh như Kính viễn vọng Không gian Hubble bị hạn chế bởi độ nhạy cao của các thiết bị của chúng khi chỉ gần Mặt trời như yêu cầu để quan sát Sao Thủy. Vì quỹ đạo của Sao Thủy nằm trong Trái đất, đôi khi nó đi trực tiếp giữa Trái đất và Mặt trời. Sự kiện này, trong đó hành tinh có thể được quan sát bằng kính viễn vọng hoặc bằng các dụng cụ tàu vũ trụ như một chấm đen nhỏ xuyên qua đĩa mặt trời sáng, được gọi là quá cảnh (xem nhật thực), và nó xảy ra khoảng một chục lần trong một thế kỷ. Quá cảnh tiếp theo của Sao Thủy sẽ xảy ra vào năm 2019.
Sao Thủy cũng đưa ra những khó khăn để nghiên cứu bằng cách thăm dò không gian. Do hành tinh nằm sâu trong trường hấp dẫn của Mặt trời, nên cần rất nhiều năng lượng để định hình quỹ đạo của tàu vũ trụ để đưa nó từ quỹ đạo Trái đất tới Sao Thủy theo cách mà nó có thể đi vào quỹ đạo quanh hành tinh hoặc trên đất liền nó Tàu vũ trụ đầu tiên đến thăm Sao Thủy, Mariner 10, đã đi vào quỹ đạo quanh Mặt trời khi nó tạo ra ba con ruồi ngắn của hành tinh vào năm 1974. Khi phát triển các nhiệm vụ tiếp theo tới Sao Thủy, như tàu vũ trụ Messenger của Mỹ được phóng vào năm 2004, các kỹ sư của tàu vũ trụ đã tính toán các tuyến đường phức tạp, sử dụng các hỗ trợ trọng lực (xem các chuyến bay vũ trụ: Các chuyến bay hành tinh) từ các chuyến bay liên tục của Sao Kim và Sao Thủy trong suốt nhiều năm. Trong thiết kế nhiệm vụ của Messenger, sau khi tiến hành quan sát từ khoảng cách vừa phải trong các hành tinh bay vào năm 2008 và 2009, tàu vũ trụ đã đi vào quỹ đạo kéo dài xung quanh Sao Thủy để điều tra cận cảnh vào năm 2011. Ngoài ra, nhiệt độ cực cao, không chỉ từ Mặt trời mà còn cũng chạy lại từ chính Sao Thủy, thách thức các nhà thiết kế tàu vũ trụ giữ cho các thiết bị đủ mát để hoạt động.
Hiệu ứng quỹ đạo và quay
Quỹ đạo của sao Thủy là phần nghiêng nhất của các hành tinh, nghiêng khoảng 7 ° so với đường hoàng đạo, mặt phẳng được xác định bởi quỹ đạo của Trái đất quanh Mặt trời; nó cũng là quỹ đạo hành tinh lệch tâm nhất hoặc kéo dài nhất. Theo kết quả của quỹ đạo thuôn dài, mặt trời xuất hiện nhiều hơn gấp đôi so với sáng trên bầu trời Mercury khi hành tinh gần nhất với mặt trời (tại điểm cận nhật), tại 46 triệu km (29 triệu dặm), so với khi nó là xa nhất từ Mặt trời (tại điểm viễn nhật), tại gần 70 triệu km (43 triệu dặm). Chu kỳ quay của hành tinh là 58,6 ngày Trái đất đối với các ngôi sao, tức là độ dài của ngày thiên văn của nó khiến Mặt trời trôi chậm về phía tây trên bầu trời của Sao Thủy. Bởi vì Sao Thủy cũng quay quanh Mặt trời, nên các chu kỳ quay và cách mạng của nó kết hợp với nhau để Mặt trời mất ba ngày thiên văn Mercurian, hoặc 176 ngày Trái đất, để tạo ra một mạch đầy đủ theo chiều dài của ngày mặt trời.
Theo mô tả của định luật về chuyển động hành tinh của Kepler, Sao Thủy đi vòng quanh Mặt trời rất nhanh gần sự tàn phá đến nỗi Mặt trời dường như đảo ngược trên bầu trời của Sao Thủy, di chuyển nhanh về phía đông trước khi tiếp tục tiến về phía tây. Hai vị trí trên đường xích đạo của Sao Thủy nơi dao động này diễn ra vào buổi trưa được gọi là cực nóng. Khi Mặt trời trên cao còn sót lại ở đó, làm nóng chúng tốt hơn, nhiệt độ bề mặt có thể vượt quá 700 kelvins (K; 800 ° F, 430 ° C). Hai vị trí xích đạo 90 ° từ các cực nóng, được gọi là cực ấm, không bao giờ nóng gần như vậy. Từ góc nhìn của các cực ấm áp, Mặt trời đã thấp trên đường chân trời và sắp lặn khi nó phát triển mạnh nhất và thực hiện quá trình đảo ngược khóa học ngắn ngủi của nó. Gần các cực quay Bắc và Nam của Sao Thủy, nhiệt độ mặt đất thậm chí lạnh hơn, dưới 200 K (−100 ° F, −70 ° C), khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời. Nhiệt độ bề mặt giảm xuống khoảng 90 K (−300 ° F, 80180 ° C) trong những đêm dài của sao Thủy trước khi mặt trời mọc.
Phạm vi nhiệt độ của sao Thủy là cực đoan nhất trong bốn hành tinh bên trong, trên mặt đất của hệ mặt trời, nhưng ban đêm của hành tinh sẽ còn lạnh hơn nếu sao Thủy giữ một mặt liên tục hướng về Mặt trời và mặt kia trong bóng tối vĩnh viễn. Cho đến khi các quan sát radar trên Trái đất chứng minh điều ngược lại vào những năm 1960, các nhà thiên văn học từ lâu đã tin rằng đó là trường hợp, sẽ xảy ra nếu vòng quay của Sao Thủy là đồng bộ, đó là, nếu thời gian quay của nó giống như thời kỳ cách mạng 88 ngày. Các nhà quan sát kính thiên văn, giới hạn xem Sao Thủy định kỳ trong các điều kiện được xác định bởi khoảng cách góc của Sao Thủy so với Mặt trời, đã bị nhầm lẫn khi kết luận rằng việc họ nhìn thấy các đặc điểm gần như không thể phân biệt trên bề mặt Sao Thủy trong mỗi lần quan sát cho thấy một vòng quay đồng bộ. Các nghiên cứu về radar cho thấy thời gian quay 58,6 ngày của hành tinh không chỉ khác với thời kỳ quỹ đạo của nó mà còn chính xác là 2/3.
Độ lệch quỹ đạo quỹ đạo của thủy ngân và thủy triều mặt trời mạnh Biến dạng giáo dục được nâng lên trong cơ thể của hành tinh bởi lực hấp dẫn của Mặt trời rõ ràng giải thích tại sao hành tinh quay ba lần cho mỗi hai lần nó quay quanh Mặt trời. Sao Thủy có lẽ đã quay nhanh hơn khi nó hình thành, nhưng nó bị làm chậm bởi các lực thủy triều. Thay vì chậm lại ở trạng thái quay đồng bộ, như đã xảy ra với nhiều vệ tinh hành tinh, bao gồm cả Mặt trăng của Trái đất, Sao Thủy bị kẹt ở tốc độ quay 58,6 ngày. Với tốc độ này, Mặt trời kéo mạnh liên tục và đặc biệt mạnh mẽ vào các chỗ phình ra theo chiều dọc trong lớp vỏ của Sao Thủy ở các cực nóng. Cơ hội bẫy bẫy trong giai đoạn 58,6 ngày được tăng cường đáng kể nhờ ma sát thủy triều giữa lớp phủ rắn và lõi nóng chảy của hành tinh trẻ.
