Der Planet Merkur

Der seit der Antike bekannte Merkur hat von allen Planeten die engste Umlaufbahn um die Sonne. Seine Distanz zur Sonne beträgt nur rund einem Drittel der Distanz zwischen Sonne und Erde. Auch ist er mit Ausnahme von Pluto der kleinste Planet. Aufgrund seiner Nähe zur Sonne steht er an unserem Himmel nie weit von der Sonne entfernt.

Merkur ist der sonnennächste Planet, eine kleine, heisse Welt. Für Beobachter von der Erde entfernt er sich nur etwa 25° von der Sonne. Der Planet geht somit meist fast zeitgleich mit der Sonne auf und unter. Nur wenige Wochen im Jahr sind die Sichtverhältnisse ausreichend, um den Planeten für kurze Zeit noch in der Dämmerung als recht hellen Stern sichtbar werden zu lassen. Im Teleskop Test erscheint der Merkur dann als kleines mehr oder weniger halbmondförmiges Scheibchen. Nur mit moderner Elektronik lassen sich auf digitalen Bildern von der Erde aus ein paar grobe Details erkennen. Vor dem Raumfahrzeitalter wusste man eigentlich nur, dass er keine Atmosphäre besitzt und nicht einmal halb so gross ist wie die Erde.

	Merkur in Zahlen     Distanz zur Sonne1    57’909’000 km   Exzentrizität    0.20564   Umlaufzeit    0.2408467 J   Min. Dist. z. Erde    82’130’000 km   Max. Winkeldurchm.    12.3″   Äquatorradius    2’439.7 km   Abplattung2    0   Masse    0.3302·10 24 kg   Dichte    5430 kg/m3   Rotationszeit3    58.6462 Tage   Schwerkraft4    0.38 g   Mitl. Temperatur5    167°C   Neigung der Achse    0°   Atmosphäre    keine   Anzahl Monde    keine   Quelle: The Astronomical Almanac u.a.
	1 Grosse Halbachse 2 (Äquator minus Pol)/Äquator 3 Auf die Sterne bezogen (siderisch) 4 Am Äquator, 1g = 9.81 m/s2 5 Auf der festen Oberfläche J = Jahre

Nur eine einzige Raumsonde hat Merkur bisher besucht: die amerikanische Raumsonde Mariner 10 umkreiste Merkur 1974/75. Sie zeigte eine tote Welt ohne Atmosphäre und vielen Krater. Lediglich die mit der Erde vergleichbare Dichte und ein schwaches aber deutlich ausgeprägtes Magnetfeld hat die Wissenschaftler etwas überrascht. In ewig im Schatten liegenden Kratern an den Polen des Merkurs glaubt man mit Radar Eisablagerungen nachgewiesen zu haben.

Merkur selbst beobachten

Der Merkur steht immer relativ nahe bei der Sonne am Himmel. Nur selten entfernt er sich mehr als eine gespreizte Handbreit von der Sonne. Unter günstigen Bedingungen (siehe Jahresübersicht) kann er am Abendhimmel als relativ heller Stern in der Richtung gesehen werden, in der maximal 90 Minuten zuvor die Sonne untergegangen ist. Dasselbe gilt analog für den Morgenhimmel – Merkur geht dann bis zu 90 Minuten von der Sonne auf.

Wer ein Teleskop für Einsteiger besitzt, kann Merkur als rundliches oder sichelförmiges Scheibchen beobachten. Die Details seiner Oberfläche können nur mit Raumsonden oder den Instrumenten der professionellen Astronomen sichtbar gemacht werden.

Merkurtransit – Merkur vor der Sonne

Der sonnennächste Planet Merkur kreist innerhalb der Erdbahn. Dabei steht er im Mittel alle 116 Tage zwischen Erde und Sonne (untere Konjunktion). Doch genau so, wie es nicht bei jedem Neumond eine Sonnenfinsternis gibt, steht auch Merkur nicht bei jeder unteren Konjunktion genau genug zwischen uns und der Sonne, dass wir uns in seinem Schatten aufhalten würden. Nur wenn Merkur bei einer unteren Konjunktion maximal wenige Tage zuvor oder danach auch die Ebene der Erdbahn durchstösst, also durch einen seiner beiden Bahnknoten läuft, trifft der Merkurschatten die Erde.

Von der Erde aus gesehen ist dieser Merkurdurchgang eine ringförmige Sonnenfinsternis, wobei ein nur von blossem, aber mit spezieller Finsternisbrille ausgestatteter Beobachter, nichts erkennen wird. Für die Beobachtung des etwa alle 10 Jahre stattfindenden Ereignis ist ein speziell ausgerüstetes Teleskop notwendig. Ab besten erkundigen Sie sich vor einem solchen Ereignis, ob Ihre Sternwarte öffentliche Führungen am Tag des Merkurtransits abhalten wird.

Eine Welt in der Glut der Sonne

Fig. 1: Merkur in der Dämmerung, wie er von blossem Auge zu sehen ist. Der Planet befindet sich zwischen den zwei gelben Strichen (© R. Brodbeck).

Merkur umkreist die Sonne in einer relativ engen Bahn. Er ist der Sonne fast 3x näher als wir es sind. Nur eine Raumsonde besuchte bisher den Merkur. Seine eigenartige Rotation bewirkte, dass trotz des Raumsondenbesuchs mehr als die Häfte seiner Oberfläche unerforscht blieb. Die auf den ersten Blick unserem Mond ähnelnde Welt ist wegen der Nähe zur Sonne und dem Fehlen einer ausgleichenden Atmosphäre extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Von der Erde aus ist die Beobachtung des Merkur nicht einfach, da er sich am Himmel selten mehr als eine ausgestreckte Handbreit von der Sonne entfernt befindet.

Betrachten wir den Verlauf einer typischen Abendsichtbarkeit etwas genauer: Mitte Mai 2000 stand Merkur jenseits (hinter) der Sonne und war maximal weit von der Erde enfernt (Fig. 2). Danach entfernte sich Merkur von der Erde aus gesehen nach Osten von der Sonne, während die Distanz zur Erde abnahm. Dabei sahen wir Anfang Juni immer mehr von der Nachtseite des Merkurs, während der Planet im Fernrohr immer grösser wurde. Bei maximalem östlichen Abstand von der Sonne sah man ein kleines Halbmöndchen. Als er schliesslich gegen Mitte Juni wieder im Glanz der Sonne verschwand, sah man eine relativ grosse, schmale Sichel.

 

Fig. 2: Scheinbarer Anblick des Merkurs von der Erde aus gesehen, vom 10. Mai 2000 (oben rechts) bis zum 24. Juni 2000 (unten rechts). Graphik von R. Brodbeck, Renderings von A. Barmettler (CalSky).

 

Merkur gehört zu den klassischen Planeten, d.h. es gibt keinen Entdecker. Der Merkur war der Menschheit schon immer bekannt. Das bedeutet auch, dass es unter günstigen Bedingungen nicht besonders schwer ist, den sonnennächten Planeten zu sehen. Bei unserem mitteleuropäischen, wolkenreichen Klima liegt das Problem eher darin, dass sich die gute Sichtbarkeit auf wenige Tage im Jahr beschränkt. Bei immer klarem Himmel hätte man immerhin ein paar Wochen pro Jahr für die Merkurbeobachtung zur Verfügung. Hat Merkur genügend Distanz zur Sonne und spielt das Wetter mit, so zeigt sich Merkur dem Beobachter ein wenig über dem Horizont als ein heller Stern. Man findet Merkur über der Stelle, an der die Sonne untergegangen ist (Abendhimmel) oder bald aufgehen wird (Morgenhimmel). Im Fernrohr zeigt sich ein kleines, weisses Scheibchen, das meist wie ein kleiner Halbmond aussieht (Fig. 2). Auch die besten Beobachter konnten mit erdgebundenen Instrumenten kaum Details erkennen. Erst drei Vorbeiflüge der NASA-Raumsonde Mariner 10 brachten 1974 neue Erkenntnisse.

Drei Merkurtage dauern zwei Merkurjahre

Fig. 3: Bild von Merkur, aufgenommen von Mariner 10. Image Credit: NASA, JPL, Photojournal. Mariner 10 wurde von der Erde auf Kurs zur Venus gebracht. Der Vorbeiflug an der Venus wurde so gewählt, dass die Schwerkraft des Planeten die Sonde auf eine Bahn im Sonnensystem brachte, die in zwei Merkurjahren einmal um die Sonne führte. Die Sonde traf auf dieser Bahn immer wieder den Planeten Merkur an der gleichen Stelle im Sonnensystem. Die Sonde konnte 3 erfolgreiche Vorbeiflüge am Merkur durchführen. Die Gezeitenkräfte der Sonne haben die Drehung Merkur um seine eigene Achse soweit abgebremst, dass er nach drei Drehungen um seine eigene Achse zwei Umläufe um die Sonne vollendet hat. Wie die Gezeitenkräfte der Sonne den Mond so abgebremst haben, dass er so rotiert, dass er immer dieselbe Seite der Erde zuwendet, haben bei Merkur die Gezeitenkräfte der Sonne dieses eigentümliche Verhältnis von Tages- und Jahreslänge bewirkt. Da zwischen zwei Begegnungen von Mariner 10 und Merkur zwei Merkurjahre und damit genau drei Merkurtage vergingen, waren jedesmal dieselben Gebiete im Tageslicht. Deshalb blieben viele Teile des Merkur bis heute unkartographiert.

Ein magnetischer Planet

Merkur ist zwar äusserlich eine tote, atmosphärenlose Kraterwüste wie der Mond, doch sein Inneres unterscheidet ihn erheblich vom Erdtrabanten. Obwohl er nicht einmal halb so gross wir die Erde ist, weist er fast dieselbe mittlere Dichte auf wie die Erde. Dies kann man sich nur dadurch erklären, dass der Merkur in seinem Inneren einen Kern aus Eisen enthält, der 65 bis 70% seiner Masse ausmacht. Gestützt wird diese Annahme durch die Anwesenheit eines Magnetfeldes, das von Mariner 10 entdeckt wurde.

 

	Absolut	Relativ zur Erde
Durchmesser	4879.4 Kilometer	38.25% des Erddurchmessers
Masse	330.22 Exatonnen	5.5 % der Erdmasse
Dauer eines Tag-Nacht-Zyklus	176 Tage	Der Erdtag ist 176 x kürzer
Rotationszeit	58.6462 Tage	58.807 x länger als die Erde
Distanz zur Sonne	46 Mio. km bis 70 Mio. km	31 % bis 47 % Distanz Erde – Sonne
Umlaufzeit um die Sonne	87.969 Tage	0.2408 Jahre
Magnetfeld am Äquator	0.4 Mikrotesla	Erdmagnetfeld ist 75 x stärker.
Atmosphäre	Hochvakuum	Erdatmosphäre 1 Billion x dichter
Distanz zur Erde	80 Mio. km bis 220 Mio. km.	53% bis 147% Distanz Erde – Sonne

 

Tabelle 1: Merkur in Zahlen.

Man könnte sich diesen Aufbau so erklären, dass Merkur der Überrest eines ursprünglich grösseren Planeten war, der kurz nach der Entstehung durch eine Kollision teilweise zerstört wurde, wobei besonders seine aus Gestein bestehende Hülle verkleinert wurde, während der eisenreiche Kern unbeschadet überlebte.

Kein Planet innerhalb der Merkurbahn

Fig. 4: Grössenvergleich zwischen Erde (links), Mond (rechts oben) und Merkur (rechts unten). Graphik: R.Brodbeck, Renderings: A. Barmettler CalSky.

Im Gegensatz zu etlichen der jüngst entdeckten Sonnensystemen, befindet sich in unserem kein Planet näher an der Sonne als Merkur. Besonders im 19. Jahrhundert wurden viele Versuche unternommen, aus kleinen Anomalien in der Bewegung des Merkur um die Sonne, die nicht mit der Anziehungskraft von Sonne und den bekannten Planeten erklärbar waren, auf einen unbekannten Himmelskörper noch näher bei der Sonne zu schliessen. Doch konnte Einstein zu Beginn des 20. Jahrhunderts diese Anomalien als in seiner Relativitätstheorie beschriebene Effekte des Schwerefeldes der Sonne erklären. Der schon auf den Namen Vulkan getaufte hypothetische Planet wurde nicht mehr gebraucht. So wurde die genaue Erklärung der Merkurbahn einer der ersten bestandenen Tests für die Relativitätstheorie Einsteins.

Es ist zu hoffen, dass nach bald 30 Jahren seit Mariner 10 wieder einmal eine Raumsonde den Merkur besucht. Jüngst wurde mit Radar Eis in immer im dunkeln liegenden Kratern an den Polen des Planeten nachgewiesen. Dies zeigt, dass Merkur weit mehr ist als nur eine Mondlandschaft. Er ist eine Welt, die uns die Geschichte des Sonnensystems aus einem neuen Blickwinkel erzählen kann.