Mercurius’ baan en zichtbaarheid
Mercurius – de boodschapper
Mercurius de vlugge boodschapper van de oude goden.
Mercurius was goed bekend bij veel oude mensen die het waarnamen als een helder lichtpunt aan de avond- of ochtendhemel. Vanwege zijn relatief snelle beweging ten opzichte van de sterren associeerden de oude Grieken dit hemellichaam met de snelle boodschapper van de goden, en wij gebruiken nu de overeenkomstige naam uit de Romeinse mythologie, Mercurius.
Dit is ook de naam van het bekende zware metaal dat vloeibaar is bij kamertemperatuur en dat wordt gebruikt in thermometers.
Op deze bladzijde zullen we kijken naar de baan van Mercurius in het zonnestelsel en het zicht op deze planeet, zoals hij rond de zon beweegt. Meer informatie over de fysische eigenschappen van Mercurius vindt u op een andere bladzijde .
De baan van Mercurius
Mercurius is de binnenste planeet van het zonnestelsel.
Mercurius is de planeet die het dichtst bij de zon staat, de binnenste van alle werelden in het zonnestelsel.
Mercurius draait rond de Zon in een elliptische baan op een gemiddelde afstand van 58 miljoen km; de omlooptijd is 88 Aardse dagen of 0,24 Aardse jaren. Zijn baan is ongeveer 7° gekanteld ten opzichte van het vlak van de Ecliptica, die het jaarlijkse pad van de Zon tussen de sterren aangeeft, gezien vanaf de Aarde. (De ecliptica is de projectie van de baan van de aarde op de hemelbol).
De baan van Mercurius is zeer excentrisch. Op “perihelium” (het punt waarop een planeet het dichtst bij de zon staat) is Mercurius ongeveer 46,0 miljoen km van de zon verwijderd en op “aphelium” (het punt waarop hij het verst van de zon af staat) is hij 69,8 miljoen km van de zon verwijderd. Hij is dus ongeveer 1,5 keer zo ver weg in aphelium als in perihelium – dit wordt ook uitgedrukt door de orbitale “excentriciteit” die vrij groot is (0,2056). Ter vergelijking: de excentriciteit van de veel cirkelvormigere baan van de aarde is slechts 0,0167.
Mercurius is, als de binnenste planeet, ook de snelst bewegende grote planeet in het zonnestelsel. De gemiddelde baansnelheid is ongeveer 48 km/s (de aarde beweegt met 30 km/s). De siderische periode van Mercurius is ongeveer 88 aardse dagen – dit is het tijdsinterval dat een lichaam nodig heeft om een omwenteling rond een ander lichaam te maken ten opzichte van de sterren. De synodische periode van Mercurius is ongeveer 116 aarddagen – dit is het tijdsinterval totdat Mercurius weer in dezelfde positie staat ten opzichte van de zon, gezien vanaf de aarde (het verschil wordt veroorzaakt door de gelijktijdige beweging van de aarde in haar baan). Beide perioden zijn de kortste van alle grote planeten.
De mysterieuze periheliumverschuiving
Een interessante eigenschap van de baan van Mercurius is de waargenomen periheliumverschuiving , d.w.z. dat de richting van Mercurius’ perihelium en aphelium (de “lijn der apsiden”) langzaam langs de baan voortschrijdt. Dit effect is aanwezig in alle planeetbanen en wordt voornamelijk veroorzaakt door de gravitationele interactie met de andere planeten.
Maar men ontdekte in de 19e eeuw door middel van zeer nauwkeurige positiewaarnemingen, dat de gemeten snelheid van de periheliumverschuiving van Mercurius ongeveer 43 boogseconden per eeuw afweek van wat de klassieke (Newtoniaanse) zwaartekrachttheorie voorspelde.
De oorsprong van deze discrepantie was lang een groot mysterie. Sindsdien is echter ontdekt dat de beweging volledig in overeenstemming is met de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein – wanneer de “relativistische” termen worden ingevoerd, is er absolute overeenstemming tussen waarneming en theorie. Dit verschijnsel wordt nu dus volledig begrepen en vormt in feite een van de beste bewijzen voor de geldigheid van Einsteins theorie.
De zichtbaarheid van Mercurius
Mercurius is de planeet die het dichtst bij de zon staat en is het moeilijkst waar te nemen, omdat hij aan de hemel altijd vrij dicht bij de zon staat. Door zijn baanbeweging lijkt hij heen en weer te slingeren rond de zon, waarbij hij een maximale hoekafstand van ongeveer 28° bereikt.
Als Mercurius ten westen van de Zon staat, is hij vrij laag aan de ochtendhemel te zien voor zonsopgang; als hij ten oosten van de Zon staat, is hij te zien aan de avondhemel en gaat hij kort na de Zon onder. Als Mercurius overdag hoog aan de hemel staat, is hij door de nabijheid van de zon vrijwel niet met het blote oog te zien (en het is natuurlijk altijd gevaarlijk om in de richting van de zon te kijken!).
Verreweg de beste tijd om Mercurius te zien is daarom vlak voor zonsopgang of vlak na zonsondergang .
De fasen van Mercurius
De fasen van Mercurius en de veranderende schijnbare grootte.
Zoals alle andere planeten en manen, inclusief onze eigen maan, schittert Mercurius door weerkaatst zonlicht. Omdat zijn baan binnen die van de aarde ligt, vertoont Mercurius bovendien fasen die vergelijkbaar zijn met die van de maan. Het belangrijkste verschil is dat, door de veranderende afstand tussen de aarde en Mercurius, zijn schijnbare grootte aanzienlijk meer verandert dan die van de maan.
Vanaf de aarde gezien is het normaal gesproken niet mogelijk Mercurius waar te nemen als hij “vol” is, omdat hij dan aan de andere kant van de zon staat (in de “superieure conjunctie”, zie onder) en zich zeer dicht bij de zon aan de hemel bevindt. Wanneer hij het helderst is, verschijnt Mercurius in de “sikkel” fase. Wanneer hij het dichtst bij de aarde staat (bij “benedenconjunctie” en “nieuw”), is de schijnbare diameter van Mercurius bijna drie keer zo groot als bij “bovenconjunctie”. Dit is ook het moment waarop Mercurius soms recht voor de zonneschijf langs gaat – een astronomische gebeurtenis die een “Mercuriusovergang” wordt genoemd. Dit gebeurt op 7 mei 2003.
Configuraties
De verschillende planetaire configuraties.
Om de posities van een planeet in zijn baan ten opzichte van de Aarde en de Zon te karakteriseren, verwijzen de astronomen vaak naar bepaalde posities, die “configuraties” worden genoemd. Voor Mercurius en Venus (de ” inferieure planeten “, d.w.z. die dichter bij de Zon staan dan de Aarde) komen de volgende configuraties voor:
- de inferieure conjunctie , wanneer de planeet tussen de Zon en de Aarde passeert;
- de grootste westelijke elongatie , wanneer de planeet ten westen van de Zon staat zodat de hoek Zon-Aarde-planeet zo groot mogelijk is (ongeveer 28° in het geval van Mercurius en 45° voor Venus);
- de superieure conjunctie , wanneer de planeet aan de andere kant van de Zon staat dan de Aarde; en
- de grootste oostelijke elongatie , wanneer de planeet zo ver mogelijk ten oosten van de Zon staat – de hoeken zijn dezelfde als die hierboven genoemd zijn.
Voor een buitenste (” superieure “) planeet zoals Mars, Jupiter enz. komen de volgende configuraties voor:
- oppositie , wanneer de planeet aan de andere kant van de Aarde staat dan de Zon;
- westelijke kwadratuur , wanneer de planeet ten westen van de Zon staat en de Zon-Aarde-planet hoek precies 90° is;
- conjunctie , wanneer de planeet aan de andere kant van de Zon staat dan de Aarde, en
- oostelijke kwadratuur , wanneer de planeet ten oosten van de Zon staat en de Zon-Aarde-planeet hoek weer 90° is.
Wanneer vinden overgangsevenementen plaats?
Banen van Mercurius en de Aarde rond de Zon.
Wanneer Mercurius in benedenconjunctie is (dit gebeurt gemiddeld eens per 116 dagen – de synodische periode, zie boven) en tegelijkertijd dicht bij een van de baanknopen (de snijpunten tussen de baan van Mercurius en de ecliptica) is, zal het voor de zonneschijf langs gaan (“passeren”), gezien vanaf de aarde. Het baanvlak van Mercurius maakt een hoek van 7° met het vlak van de Ecliptica en aan de twee voorwaarden – dat Mercurius tegelijkertijd op een benedenconjunctie en op een baanknoop is – wordt niet altijd voldaan. Mercuriusovergangen zijn daarom vrij zeldzame hemelgebeurtenissen.
Gemiddeld zijn er 13 Mercuriusovergangen per eeuw, d.w.z. ongeveer één per 7 1/2 jaar. Zij doen zich echter niet met regelmatige tussenpozen voor, maar achtereenvolgens met tussenpozen van 13, 7, 10 en 3 jaar. Elk jaar passeert de aarde de knopenlijn van Mercurius rond 7 mei en 9 november. Mercuriusovergangen kunnen dus alleen rond deze data plaatsvinden. Dit jaar vindt een transit plaats op 7 mei 2003 , en de volgende gebeurtenissen vinden plaats op 8 november 2006 en 9 mei 2016 .
Mercuriusovergangen duren niet allemaal even lang. De tijd die Mercurius nodig heeft om over de zonneschijf te bewegen varieert – het hangt af van de momentane snelheid van de planeet in zijn baan en, in het bijzonder, van het exacte pad over de voorkant van de zon. Een Mercuriusovergang kan tot 9 uur duren.
De meest recente Mercuriusovergang vond plaats in 1999, maar was niet zichtbaar vanuit Europa.
De vier contacten
De belangrijkste gebeurtenissen tijdens een overgang worden gemakshalve “contacten” genoemd, geheel analoog aan de contacten van een ringvormige zonsverduistering:
- Het eerste contact is het begin van de doorgang, wanneer het dichtstbijzijnde punt van de planeet voor het eerst de zonneschijf “raakt”. Het is altijd moeilijk precies te zeggen wanneer dit gebeurt, maar kort na dit moment kan de planeet worden waargenomen als een kleine donkere inkeping in deze ledemaat.
- Het Tweede Contact is het moment waarop de donkere schijf de zonnegrens volledig oversteekt en vanaf nu in zijn geheel voor de Zon te zien is. Gedurende de volgende uren doorkruist de in silhouet gehulde planeet langzaam de schitterende zonneschijf. Bij
- het Derde Contact , “raakt” de planeet voor het eerst de tegenovergestelde zonnegrens en de transit gebeurtenis eindigt bij
- het Vierde Contact , wanneer de planeetschijf uiteindelijk de Zon volledig “verlaat”.
Een aardeovergang
De aarde en de maan passeren de zonneschijf, gezien vanaf Mars, op 11 mei 1984 (Aardse tijd).
Er kunnen vanaf de aarde natuurlijk geen doorgangen van de buitenplaneten worden waargenomen. Overgangen van de Aarde (en van andere planeten die dichter bij de Zon staan) kunnen echter wel worden waargenomen vanaf het oppervlak van de buitenplaneten.
Op 11 mei 1984 bijvoorbeeld kon de aarde vanaf Mars worden waargenomen tijdens haar doorgang over de zonneschijf. Onze planeet deed er ongeveer 8 uur over om over de Zon te bewegen en de Maan van de Aarde volgde ongeveer 6 uur later. Zo waren zowel de Aarde als de Maan een tijdje zichtbaar als bewegende zwarte stippen op het oppervlak van de Zon – dat wil zeggen, als je vanaf Mars observeerde!