Mercurius, de geheimzinnige planeet

Wanneer juist Mercurius in de oudheid ontdekt werd weet men niet. Zij is ook lang een raadsel gebleven voor de astronomen. Omdat de planeet steeds snel aan de hemel verscheen en even snel terug verdween werd ze door de Grieken en de Romeinen als de boodschapper van de goden bestempeld. Voor de Grieken werd ze Hermes en voor de Romeinen Mercurius.

Mercurius is de planeet van het zonnestelsel die het dichtst bij de Zon staat. Daardoor zal zij ook maar kort voor zonsopkomst of kort na zonsondergang te zien zijn. Door deze dubbele verschijning werd ten andere lang gedacht dat men met twee verschillende hemellichamen te doen had, enerzijds Apollo de god van de dag en anderzijds Hermes de god van de nacht.

Al draagt Mercurius de naam van een godheid, toch zou het leven er voor ons alles behalve eenvoudig zijn. Met een diameter van 4.878 km bedraagt de oppervlakte van Mercurius net iets meer dan de helft van de oppervlakte van de Aarde. Deze oppervlakte is daarbij nog onvruchtbaar, praktisch zonder atmosfeer. Door de afwezigheid van een atmosfeer kan de temperatuur er in de dag dan ook oplopen tot meer dan 300° C en in de nacht fors afkoelen tot rond de -150° C.

Een dag op Mercurius

Maar hoe zou de dag er voor ons uitzien op Mercurius? En hoe zou een jaar er verlopen? Omdat Mercurius veel dichter bij de Zon staat zal die Zon er uiteraard ook veel groter uitzien dan op Aarde. Afgezien daarvan voert Mercurius rond de Zon in principe net dezelfde bewegingen uit als de Aarde. Ook Mercurius draait rond de Zon en terwijl ze dit doet roteert ze ook rond haar eigen as. Alleen is het ritme van deze bewegingen bij Mercurius van een volledig andere orde.

In aardse tijd uitgedrukt draait Mercurius in 88 dagen rond de Zon. Vergeleken met de Aarde, die er ongeveer 365 dagen over doet, zal een Mercuriusjaar dus veel korter zijn. Daarentegen duurt de rotatie van Mercurius om haar eigen as 58,7 dagen en dit is dan veel trager dan de dagelijkse aardrotatie. Maar als men de situatie louter van op Mercurius zelf beschouwt, bedraagt de rotatieperiode van Mercurius bij benadering 2/3 van haar omloopstijd rond de Zon. Op Mercurius duren twee Mercuriusjaren dus drie Mercuriusdagen...

Een speciale ellips, met gevolgen

Een ander belangrijk verschil met de Aarde is ook dat de vorm van de ellips, die Mercurius jaarlijks rond de Zon beschrijft, veel meer afgeplat is. Geen enkele andere planeet vertoont dergelijk excentrische ellipsvorm. De afstand van de planeet tot de Zon is veel groter in het aphelium (wanneer ze zich het verst van de Zon bevindt) dan in het perihelium (wanneer ze zich het dichts bij de Zon bevindt). In het aphelium bedraagt die afstand 69,8 miljoen km, in het perihelium 46,0 miljoen km. Ter vergelijking bedraagt de afstand van de Aarde tot de Zon in het perihelium en het aphelium respectievelijk 147 miljoen en 152 miljoen kilometer.

Die grote verschillen in afstand beïnvloeden in sterke mate de snelheid van planeet in haar beweging rond de Zon. Deze snelheid wordt geregeld door de tweede wet van Kepler, de zogenaamde perkenwet, die bepaalt dat de baansnelheid van een planeet omgekeerd evenredig is met haar afstand tot de Zon. Door de uitgesproken ellipsvormige baan van Mercurius  zal de baansnelheid van Mercurius in het perihelium dan ook iets meer dan 50% groter zijn dan in het aphelium. Maximaal in het perihelium bedraagt die 58,98 km/s, minimaal in het aphelium is die snelheid 'slechts' 38,86 km/s.

In tegenstelling tot de grote variaties die zich in de baansnelheid zullen voordoen, blijft de rotatieperiode van Mercurius om haar as wel constant en gelijk aan 2/3 van de omloopstijd van de planeet.

De combinatie van deze twee fenomenen, met name de grote variatie van de omloopstijd en de gelijkblijvende rotatie van de planeet, hebben wel heel speciale gevolgen  voor iemand die zich op Mercurius zou bevinden.

Normaal gezien is de rotatiesnelheid van de planeet iets groter dan haar omloopsnelheid. Dan zal de Zon er, net als op de Aarde, haar normale beweging van oost naar west uitvoeren. Maar wanneer Mercurius zich in haar perihelium bevindt wordt de omloopsnelheid van Mercurius tijdelijk groter dan haar eigen rotatiesnelheid.

De waarnemer die zich op Mercurius bevindt zal dan getuige zijn van een uniek spektakel: wanneer de omloopsnelheid  van Mercurius haar rotatiesnelheid overtreft zal hij de Zon aan de hemel tijdelijk een omgekeerde beweging van west naar oost zien uitvoeren. Mocht hij zich op een plaats op Mercurius bevinden waar de Zon in het oosten opkomt, zal hij de Zon zien opkomen maar daarna zal ze in een retrograde beweging terugkeren en opnieuw ondergaan in het oosten om er vervolgens een tweede keer terug op te komen…

Einstein snelt ter hulp

Ooit zei de Franse astronoom Leverrier dat er geen enkele andere planeet de astronomen meer last en kopbrekens heeft bezorgd dan Mercurius. Hij wist blijkbaar goed waarover hij het had want hij was ook de man die trachtte een verklaring te vinden voor de periheliumprecessie van Mercurius. Hij veronderstelde hiervoor het bestaan van een nog onbekende planeet, die hij de naam Vulcanus gaf. Maar die planeet werd nooit gevonden.

Voor de juiste verklaring van de periheliumprecessie van Mercurius zou men nog moeten wachten tot 1916. Toen kon Albert Einstein dit fenomeen verklaren aan de hand van zijn algemene relativiteitstheorie.

Tekst: Emiel Beyens, september 2018