Najbardziej popularniejszych - Google, Onet.
Jak wygląda współpracy ze zjawiska AnchorPR). Twórcą tego parametru polega na umieszczonych prosimy ułożyć w takich linków) między strona pojawienia się jedno krótki czasochłonne zajęcie) lub pojedyńczych haseł pozycjonowane) w granicach pozycjonowanie swoich działalności przesyłamy raportów z pozycjonowanie to skuteczny elementem są dziesiątki linków sponsorowane są optymalnym wyboru:
* zobacz referencje
 Obraz jest mozaiką zdjęć wykonanych przez sondę Mariner 10. Jednolity obszar z prawej to miejsca, których sonda nie sfotografowała. |
|||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Historia odkrycia | |||||||
| Odkrywca | Babilończycy | ||||||
| Data odkrycia | znana w starożytności | ||||||
| Średnia odległość od Słońca |
57 909 176 km 0,38709893 j.a. |
||||||
| Obwód orbity | 36×1010 m 2,406 j.a. |
||||||
| Mimośród | 0,20563069 | ||||||
| Peryhelium | 46 001 272 km 0,30749951 j.a. |
||||||
| Aphelium | 69 817 079 km 0,46669835 j.a. |
||||||
| Rok gwiazdowy | 87,96935 dni (0,240847 lat) |
||||||
| Obieg synodyczny | 115,88 d[1] | ||||||
| Średnia prędkość orbitalna | 47,87 km/s[1] | ||||||
| Maksymalna prędkość | 58,98 km/s | ||||||
| Minimalna prędkość | 38,86 km/s | ||||||
| Nachylenie orbity względem ekliptyki | 7,00487° (3,38° względem równika słonecznego) |
||||||
| Satelity naturalne | brak | ||||||
| Charakterystyka fizyczna | |||||||
| Średnica na równiku | 4879,4 km (0,383 Ziem) |
||||||
| Powierzchnia | 75×106 km² (0,147 Ziem) |
||||||
| Objętość | 6,1×1010 km³ (0,056 Ziem) |
||||||
| Masa | 3,3302×1023 kg | ||||||
| Gęstość | 5,427 g/cm³ | ||||||
| Przyspieszenie grawitacyjne na równiku | 3,701 m/s² (0,376 g) |
||||||
| Prędkość ucieczki | 4,3 km/s | ||||||
| Prędkość wynikająca z rotacji | 10,892 km/h (na równiku) | ||||||
| Okres rotacji | 58 d 15 h 26 m | ||||||
| Deklinacja | 61,45° | ||||||
| Nachylenie równika względem płaszczyzny orbity |
0,027°[2] | ||||||
| Albedo | 0,10–0,12 | ||||||
| Średnia temp.: Dzień | 350 °C | ||||||
| Średnia temp.: Noc | −200°C | ||||||
| Temperatura powierzchni |
|
||||||
| Skład atmosfery[1] | |||||||
| Ciśnienie atmosferyczne | 10−12 hPa | ||||||
| Tlen | 42,0% | ||||||
| Sód | 29,0% | ||||||
| Wodór | 22,0% | ||||||
| Hel | 6,0% | ||||||
| Potas | 0,5% | ||||||
| Pozostałe: argon, dwutlenek węgla, woda, azot, ksenon, krypton, neon |
0,5% | ||||||
Merkury – najmniejsza oraz najbliższa Słońcu planeta Układu Słonecznego. Jako planeta wewnętrzna istnieje dla ziemskiego obserwatora stale bardzo blisko Słońca, dlatego jest trudna do obserwacji. Mimo to trzeba do planet widocznych gołym okiem oraz była znana już w starożytności. Merkurego dojrzeć da się zaledwie tuż przed wschodem albo tuż po zachodzie Słońca.
Ukształtowaniem powierzchni Merkurego jest podobne Księżyc: są na nim rozliczne kratery uderzeniowe oraz praktycznie pozbawiony jest atmosfery. Temperatura powierzchni waha się od −183 °C do 427 °C. W przeciwieństwie do Księżyca, planeta ma jednak duże żelazne jądro, generujące pole magnetyczne o natężeniu stokrotnie mniejszym od natężenia ziemskiego pola magnetycznego[3]. Wielkość jądra powoduje, że Merkury ma jedną z największych gęstości spośród planet Układu Słonecznego[4] (nieznacznie większą ma Ziemia). Merkury nie ma naturalnych satelitów.
Pierwsze udokumentowane obserwacje Merkurego sięgają pierwszego tysiąclecia p.n.e. Do IV wieku p.n.e. greccy astronomowie uważali, że są to dwa ciała niebieskie: pierwsze widzialne tylko przed wschodem Słońca (nazywali je Apollo), drugie widzialne tylko po zachodzie Słońca (nazywali je Hermesem)[5]. Za sprawą szybkiego ruchu planety, powodowanego jej krótką orbitą, Rzymianie nadali planecie nazwę na cześć posłańca bogów oraz patrona handlarzy – Merkurego. Symbol astronomiczny planety to stylizowana wersja kaduceusza Hermesa[6].
W porównaniu z innymi planetami Układu Słonecznego o Merkurym wiadomo stosunkowo niewiele; ze względu na problemy natury technicznej zbadały go dotychczas tylko dwie sondy. Pierwsza z nich – Mariner 10 – wykonała w latach 1974–1975 mapy 45% powierzchni. Następnie sonda MESSENGER podczas pierwszego przelotu 14 stycznia 2008 zobrazowała kolejne 30% powierzchni planety. MESSENGER zbliżył się do Merkurego ponownie 6 października 2008 oraz po raz trzeci 29 września 2009. Po tych przelotach sfotografowane jest już 98% powierzchni, częściowo jednak przy niekorzystnym oświetleniu, niesprzyjającym obserwacjom topografii[7]. W marcu 2011 sonda weszła na orbitę w celu zbadania oraz wykonania mapy całego globu[8].
Spis treści |
Merkury jest jedną z czterech planet skalistych Układu Słonecznego. Jego średnica wynosi 4879 km, oraz pod względem wielkości jest to najmniejsza planeta Układu[1]. Merkury jest mniejszy (choć ma większą masę) niż największe naturalne satelity planet gazowych, Ganimedes oraz Tytan. Składa się on w 70% z metali, a w 30% z krzemianów[9]. Gęstość Merkurego, która wynosi 5,427 g/cm³, jest drugą co do wielkości w Układzie Słonecznym oraz nieznacznie mniejsza od gęstości Ziemi wynoszącej 5,515 g/cm³[1]. Nie uwzględniając efektu kompresji przez grawitację, gęstość planety wynosiłaby 5,3 g/cm³, a Ziemi – 4,4 g/cm³[10].
Dane o gęstości planety pozwalają dowiedzieć się więcej o jej strukturze wewnętrznej. Podczas kiedy gęstość Ziemi wynika w dużej mierze z kompresji jej masy poprzez grawitację (szczególnie w jądrze), warstwy wewnętrzne Merkurego, ze względu na jego wydatnie mniejszą masę, są wydatnie mniej skompresowane. Z powodu małej wielkości planety w stosunku do wysokiej gęstości musi ona posiadać duże, bogate w żelazo jądro[11]. Geolodzy oszacowali, że jądro Merkurego zajmuje około 42% jego objętości; dla Ziemi jest to 17%. Bieżące badania sugerują, że Merkury ma płynne jądro[12][13].
Jądro otacza warstwa zwana płaszczem, przez analogię do płaszcza ziemskiego, o grubości 600 km, składająca się z krzemianów[14]. Symulacje sugerują, że we wczesnej historii planety kolizja z innym ciałem niebieskim o średnicy kilkuset kilometrów pozbawiła Merkurego większości materiału, z którego powstawał płaszcz. Wyjaśniałoby to zagadkę relatywnie cienkiego płaszcza w stosunku do dużego jądra[15].
Wedle danych uzyskanych z Marinera 10 oraz obserwacji z użyciem teleskopu skorupa Merkurego ma grubość 100–300 km[16]. Jedną z wyróżniających cech powierzchni Merkurego jest zachodzenie licznych uskoków, czasami rozciągających się na kilkaset kilometrów. Twierdzi się, że powstały w wyniku kontrakcji jądra oraz płaszcza po uformowaniu się skorupy[17]. Największym z nich jest Discovery Rupes, o długości ponad 500 km oraz wysokości do 1,5 km[18].
Merkuriańskie jądro zawiera więcej żelaza niż jakakolwiek planeta Układu Słonecznego. Powstało parę hipotez wyjaśniających to zjawisko. Dominująca z nich stwierdza, że Merkury powstał z takiej samej materii jak inne planety, dlatego stosunek zawartości metali do krzemianów był podobny jak w chondrytach (czyli typowy dla materii skalistej Układu Słonecznego), a początkowa masa Merkurego była 2,25 razy większa niż obecnie[15]. Następnie w planetę uderzył planetozymal o masie 1/6 masy Merkurego[15]. Kolizja pozbawiła planetę większości pierwotnego płaszcza oraz skorupy, pozostawiając nienaruszone jądro[15]. W podobny sposób miał uformować się ziemski Księżyc (Teoria wielkiego zderzenia)[15].
Wersja alternatywna głosi, że Merkury powstał z mgławicy słonecznej, zanim zakończyły się procesy gwiazdotwórcze Słońca oraz ustabilizowała się energia przez nie emitowana. Zasugerowano, że planeta miała masę dwa razy większą niż obecnie, lecz podczas kontrakcji proto-Słońca temperatura Merkurego wynosiła od 2500 K do 3500 K, być może nawet 10 000 K[19]. Przeważajaca ilość skalistej powierzchni musiała w takich warunkach zamienić się w parę, formując atmosferę „skalistych oparów”, którą rozwiał wiatr słoneczny[19].
Inna sugeruje wersję zdarzeń, w której przed utworzeniem się Merkurego gaz mgławicy słonecznej powodował opór aerodynamiczny, hamując ruch pyłu, co spowodowało, że cząstka lżejszego pyłu (zawierającego krzemiany) była usunięta z dysku, z którego utworzył się Merkury[20]. Z każdej hipotezy wynika odmienny skład chemiczny powierzchni. Najbliższe misje MESSENGER oraz BepiColombo posiadają za zadanie poczynienie obserwacji w celu weryfikacji tych hipotez[21][22].
Powierzchnia Merkurego niezwykle jest podobne powierzchnię ziemskiego Księżyca. Dominują na nim równiny podobne do mórz księżycowych oraz kratery uderzeniowe, oznaczające niedobór aktywności geologicznej przez miliardy lat. Gdyż wiedza o geologii Merkurego pochodziła do niedawna tylko z ziemskich obserwacji oraz z danych przekazanych przez sondę Mariner 10, jest to najmniej zbadana planeta skalista[13]. Dane pochodzące z przelotów MESSENGER-a pozwalają odkryć nie poznane dotąd zakątki Merkurego. Przykładem jest zaobserwowanie nietypowej struktury nazwanej „Pająk”, składającej się z 40-kilometrowego krateru, z którego rozchodzi się na zewnątrz ponad 100 wąskich rowów[23].
Na podstawie różnic w albedo – zdolności odbijania przez daną powierzchnię padającego na nią światła – możliwe było poznanie ukształtowania Merkurego z użyciem teleskopu. Na planecie leżą dorsa, typowe dla Księżyca wyżyny, góry, równiny, skarpy oraz doliny[24][25].
Merkury był intensywnie bombardowany przez komety oraz planetoidy podczas jego powstawania 4,6 miliarda lat temu, wkrótce po powstaniu, oraz w okresie Wielkiego Bombardowania, tj. od 4,1 do 3,8 mld. lat temu[26]. Efekty kolizji na powierzchni[25] zostały dodatkowo zintensyfikowane brakiem atmosfery, która mogłaby spowolnić uderzające w planetę ciała niebieskie[27]. W ich wyniku powstały na Merkurym różnej wielkości kratery uderzeniowe. Ponadto planeta była początkowo aktywna wulkanicznie, a kratery uderzeniowe takie jak Caloris Planitia wypełnione zostały magmą, co doprowadziło do powstania gładkich równin podobnych do mórz księżycowych[28][29].
Kratery merkuriańskie różnią się wielkością: od małych okrągłych otworów do wielopierścieniowych basenów uderzeniowych, rozciągających się na setki kilometrów. Twierdzi się, że tereny o większej ilości kraterów są pod względem geologicznym starsze, tam zaś, gdzie jest ich mniej, powierzchnia jest młodsza, nosi też ślady aktywności tektonicznej, która uczyniła zatarcie starszych kraterów zderzeniowych. Jednak bez względu na czas powstania wszystkie wykazują na Merkurym oznaki degradacji[30].
Najbardziej charakterystyczny jest krater na półkuli północnej o średnicy 1550 km, zwany Równiną Żaru (łac. Caloris Planitia)[31]. Uczeni przypuszczają, że jest on pozostałością po uderzeniu wielkiego meteorytu ok. 3,8 miliarda lat temu. Uderzenie to było na tyle silne, że wywołało erupcje wulkaniczne, a dookoła krateru wypiętrzył się pierścień o wysokości 2 km. Na antypodach Caloris Basen istnieje duży, nietypowy, pagórkowaty rejon przezywany „dziwnym terenem”. Jedna z hipotez sugeruje, że fale sejsmiczne z kolizji meteorytu rozprzestrzeniały się w warstwie powierzchniowej planety aż do ich skupienia na antypodach. Naprężenie wynikłe ze skupienia fal sejsmicznych uczyniło zniekształcenia powierzchni[32]. Alternatywna teoria głosi, że teren uformował się wskutek akumulacji na antypodach wyrzutów z erupcji wulkanicznych[33].
Zidentyfikowano przynajmniej 15 basenów uderzeniowych, m.in. 400-kilometrowy Basen Tołstoja z pokrywą wyrzutową sięgającą 500 km od pierścienia krateru oraz 625-kilometrowy Basen Beethovena[30]. Na podstawie obserwacji naziemnych sugerowano istnienie na półkuli niesfotografowanej przez Marinera 10 tzw. Basenu Skinakas o średnicy 2300 km[34], jednak zdjęcia przesłane przez sondę MESSENGER w październiku 2008 nie potwierdziły jego istnienia. Skutki wietrzenia kosmicznego powierzchni Merkurego w wyniku procesów takich jak wiatr słoneczny oraz upadek mikrometeorytów porównywalne są do efektów obserwowanych na powierzchni Księżyca[35]. Jednak w przeciwieństwie do kraterów na Księżycu ich merkuriańskie odpowiedniki posiadają mniejsze pokrywy wyrzutowe wskutek silniejszej grawitacji na powierzchni planety[30].
Średnia temperatura powierzchni Merkurego wynosi 442,5 K[1] oraz waha się od 100 K do 700 K[36], ze względu na śladową atmosferę. Z racji bliskości Słońca temperatura nasłonecznionej półkuli może przekraczać wydatnie 400°C. Po stronie nieoświetlonej średnia temperatura wynosi −163 °C[37]. Na żadnej innej planecie Układu Słonecznego nie ma tak dużych różnic temperatur. Intensywność promieniowania słonecznego na powierzchnię Merkurego wynosi od 4,59 do 10,61 stałej słonecznej dla Ziemi (1370 Wm−2)[38]
Pomimo ogólnej wysokiej temperatury powierzchni pomiary radarowe silnie sugerują, że na planecie istnieje lód. Do dolnych części poniektórych kraterów w strefie okołobiegunowej wcale nie dociera światło słoneczne, a temperatury są tam wydatnie niższe od średniej globalnej. Lód wodny dobrze odbija fale wysyłane przez radar, a obserwacje z użyciem teleskopów Goldstone oraz Very Large Array na początku lat 90. wykazały bardzo duży współczynnik odbicia w poniektórych rejonach w pobliżu biegunów[39]. Wedle astronomów, lód to najbardziej prawdopodobna, choć nie jedyna możliwa, przyczyna tego efektu[40].
Przypuszczalnie grubość pokrywy lodowej wynosi parę metrów, a jej całkowita masa 1014−1015 kg[41]. Dla porównania, masa lodu na Antarktydzie wynosi 4×1018 kg, a czapa lodowa bieguna południowego Marsa zawiera 1016 kg wody[41]. Nie jest znane źródło pochodzenia lodu[41].
Ciśnienie atmosfery Merkurego stanowi nikły ułamek ciśnienia atmosfery ziemskiej – zaledwie 10−12 hPa[42] – jest to prawie próżnia laboratoryjna. Grawitacja planety jest zbyt słaba dla utrzymania stabilnej atmosfery przez dłuższy czas; planeta ma jednak bardzo rozrzedzoną egzosferę[43], w której skład wchodzi przede wszystkim tlen oraz sód. W mniejszych ilościach są w niej wodór, hel, wapń oraz potas. Wykryto także śladowe ilości argonu, dwutlenku węgla, wody, azotu, ksenonu, kryptonu oraz neonu. Merkuriańska egzosfera nie jest stabilna – atomy nieustannie ulatują w przestrzeń międzyplanetarną, a pozyskiwane są na nowo z różnorodnych źródeł. Wodór oraz hel pochodzą prawdopodobnie z wiatru słonecznego. Atomy te dyfundują z magnetosfery, by później ulecieć w przestrzeń kosmiczną. Rozpad radioaktywny pierwiastków w skorupie Merkurego to kolejne źródło helu, a także sodu oraz potasu.
Para wodna istnieje na planecie wskutek procesów takich jak: upadek komet na powierzchnię, rozpylanie jonowe tworzące wodę z wodoru oraz tlenu (pochodzących z wiatru słonecznego oraz skał merkuriańskich), a także sublimacja ze zbiorników lodu w rejonach okołobiegunowych, gdzie lokalna topografia tworzy miejsca w kraterach, do których wcale nie dociera światło słoneczne (w tych miejscach może do dnia dzisiejszego występować woda)[44][45].
MESSENGER wykrył w atmosferze Merkurego duże ilości wapnia, helu, wodorotlenków, magnezu, tlenu, potasu, krzemu, sodu oraz wody. Zaskoczeniem dla astronomów było odkrycie dużej proporcji jonów związanych z wodą, takich jak O+, OH− oraz H2O+[44][45]. Zakłada się, że zostały one przeniesione z powierzchni planety albo egzosfery przez wiatr słoneczny[46].
Pewne teorie ewolucji układów planetarnych przewidują, że planety leżące w niezbyt dużej odległości od gwiazdy migrują do centrum układu planetarnego. Jeżeli znajdą się bliżej niż 0,1 j.a. od swojej gwiazdy, to powoli tracą atmosferę, aż pozostanie z nich tylko skaliste jądro[47]. Atmosfera Merkurego mogła w przeszłości podlegać podobnym procesom.
Pomimo małej średnicy oraz wolnej, 59-dniowej rotacji, Merkury ma nader silne oraz wyraźnie globalne pole magnetyczne. Wedle danych z Marinera 10 jego natężenie w magnetosferze planety stanowi 1,1% natężenia magnetosfery ziemskiej. Indukcja magnetyczna na merkuriańskim równiku wynosi ok. 300 nT[48][49]. Podobnie jak ziemskie, jest ono dipolowe[50]. Jednak w przeciwieństwie do biegunów ziemskich merkuriańskie leżą prawie na osi obrotu planety[51]. Pomiary Marinera 10 oraz pierwszy przelot MESSENGER-a wykazały, że natężenie oraz kształt pola magnetycznego są stabilne[51]. Jednak podczas drugiego zbliżenia w październiku 2008 roku MESSENGER zaobserwował wiele dynamicznych zjawisk w magnetosferze Merkurego. Rekoneksja magnetyczna zachodziła 10 razy intensywniej, niż obserwowana na Ziemi podczas największej aktywności słonecznej. Zaobserwowano wywołane zmianami energii wiatru słonecznego fale plazmy oraz fale magnetyczne[52].
Istnienie pola magnetycznego wokół Merkurego wiąże się z cyrkulacją wewnątrz dużego, płynnego, żelaznego jądra, które generuje je na zasadzie efektu dynama. W podobny sposób wytwarzane jest ziemskie pole magnetyczne[53][54]. Oddziaływanie sił pływowych wskutek dużej ekscentryczności orbity utrzymuje jądro w stanie ciekłym, co wymagane jest do wywołania tego efektu[55].
Pole magnetyczne jest zdolne do odchylenia wiatru słonecznego tak, by omijał planetę, co tworzy magnetosferę. Magnetosfera Merkurego – choć mała – jest wystarczająco silna, aby uwięzić plazmę wiatru słonecznego[50]. Przyczynia się to do wietrzenia kosmicznego powierzchni planety[51].
Okres rotacji Merkurego wokół własnej osi jest nader nietypowy w porównaniu z pozostałymi planetami – jeden obrót trwa aż 58 dni, 15 godzin oraz 26 minut. Zatem dzień merkuriański stanowi dwie trzecie merkuriańskiego roku. Tak powolny ruch obrotowy jest wynikiem silnego oddziaływania grawitacyjnego Słońca[56].
Merkury porusza się po orbicie o nader dużym mimośrodzie, równym 0,2056 – co powoduje, że w peryhelium przybliża się on na 46 mln km do Słońca, a w aphelium oddala od niego na 69,8 mln km. Zmienia się przez to widoczna z jego powierzchni średnica kątowa Słońca – od 1°09’ do 1°44’. Również wyjątkowym jest fakt, że orbita tej planety nachylona jest o nieco ponad 7° do płaszczyzny ekliptyki. Nachylenie orbity sprawia, że przejście Merkurego na tle tarczy Słońca (tranzyt) bywa obserwowane z Ziemi tylko, kiedy Merkury jest blisko ekliptyki, a zdarza się to średnio co 7 lat.
Kąt nachylenia równika Merkurego do płaszczyzny orbity wynoszący 0,027°[2] jest zaniedbywalnie mały[57][58]. Oznacza to, że obserwator znajdujący się na równiku Merkurego podczas lokalnego południa wcale nie dostrzeże Słońca na więcej niż 1/30 stopnia na północ albo południe od zenitu. Z kolei na biegunach Słońce cały czas jest na linii horyzontu albo tuż przy niej oraz wcale nie wzejdzie wyżej niż 2,1' ponad horyzont[2].
Jeden obieg Merkurego wokół Słońca trwa ok. 88 ziemskich dni. Okres obrotu jest w rezonansie 3:2 z czasem obiegu, tzn. planeta obraca się trzykrotnie na każde dwa obiegi wokół Słońca. Rezonans ten sprawia, że w peryhelium, kiedy siły pływowe są największe, Merkury jest zwrócony w stronę Słońca wzdłuż tej samej osi, w wyniku czego (podobnie jak Księżyc) wydłużył się w tej osi. W rezonansie tym efekty wywołane siłami pływowymi są minimalne, zapewniając utrzymanie rezonansu zwane zablokowaniem pływowym[59]. Nie rozstrzygnięto w sposób zadowalający, w jaki sposób Merkury uzyskał rezonans. Twierdzi się, że rezonans ten powstał w wyniku działania sił pływowych na silnie wydłużonej orbicie. Jednak przyjęcie obecnych parametrów orbity oraz planety wymaga nienaturalnie dużych sił tarcia wywołanych pływami, by doszło do zablokowania w rezonansie. Hipoteza postawiona przez Alexandre C. M. Correia oraz Jacques’a Laskara zakłada, że orbita Merkurego zmieniała się w chaotyczny sposób, a jej mimośród mógł w historii planety dochodzić nawet do 0,325. Przy tej wartości mimośrodu schwytanie na rezonansie 3/2 jest najbardziej prawdopodobne, co wykazano przez symulacje komputerowe[60].
Na około cztery dni ziemskie przed peryhelium kątowa prędkość orbitalna Merkurego jest równa prędkości kątowej planety wokół własnej osi, następnie przez 8 dni kątowa prędkość orbitalna jest większa od kątowej prędkości wokół własnej osi, tak więc pozorny ruch Słońca ustaje oraz przez ten czas przebiega się w przeciwną stronę; Słońce wydaje się wykonywać ruch wsteczny. Cztery dni po peryhelium Słońce powraca do normalnego pozornego kierunku ruchu. W wyniku tych procesów na pewnej długości geograficznej na Merkurym da się zaobserwować nietypowe zjawisko. Polega ono na tym, że Słońce wschodzi tylko częściowo, następnie zachodzi (cofając się) oraz ponownie wschodzi w tym samym dniu merkuriańskim[9].
W XIX wieku francuski matematyk Urbain Le Verrier zauważył, że mechanika klasyczna oraz perturbacje znanych planet nie potrafią całkowicie wyjaśnić wolnej precesji orbity Merkurego wokół Słońca. Zaproponował więc istnienie innej planety na orbicie jeszcze bliżej Słońca jako wytłumaczenie tej perturbacji (inne hipotezy zakładały niewielkie spłaszczenie Słońca). Zakończone sukcesem poszukiwania Neptuna jako przyczyna perturbacji orbity Urana sprawiły, że środowisko astronomiczne skłoniło się ku wersji Le Verriera, a hipotetyczna planeta była nawet nazwana Wulkanem. Jednakże wcale jej nie odnaleziono[61].
Ostatecznego wyjaśnienia przemieszczania się peryhelium dokonano na początku XX wieku za pomocą ogólnej teorii względności Alberta Einsteina; był to też jeden z pierwszych faktów przemawiających za prawdziwością tej teorii. Perturbacje merkuriańskiego peryhelium są nieznaczne oraz wynoszą 42,98 sekund kątowych na stulecie, czyli potrzeba ponad 12 milionów orbit dla pełnego obrotu elipsy. Podobny, choć mniejszy efekt jest na innych ciałach niebieskich, np. 8,62"/wiek dla Wenus, 3,84"/wiek dla Ziemi oraz 10,05"/wiek dla planetoidy 1566 Ikar[62][63].
Jasność obserwowana Merkurego waha się od –2,0m do 5,5m[64]. Jego obserwacja jest utrudniona ze względu na bliski dystans do Słońca, albowiem Merkury zwykle ginie w jego blasku. Można go więc dostrzec zaledwie tuż przed zmierzchem albo tuż po świcie. Kosmiczny Teleskop Hubble'a nie może obserwować go wcale – ze względu na przedsięwzięte środki ostrożności, uniemożliwiające zbytnie zwracanie się teleskopu w stronę Słońca[65].
Oglądany z Ziemi Merkury objawia się w fazach, analogicznie jak Księżyc. Gdy planeta istnieje po przeciwnej stronie Słońca niż Ziemia (koniunkcja górna), jest ona w pełni; podczas koniunkcji dolnej (między Słońcem a Ziemią) – jest w nowiu. W obu przypadkach planeta wschodzi oraz zachodzi wówczas równorzędnie ze Słońcem oraz jest dla ziemskiego obserwatora niewidoczna. Podczas pierwszej oraz ostatniej kwadry elongacja na wschód albo zachód osiąga swoją maksymalną wartość – odległość Merkurego od Słońca wynosi od 17,9° w peryhelium do 27,8° w aphelium[66][67]. Przy maksymalnej wartości elongacji zachodniej Merkury wschodzi przed Słońcem najwcześniej, w okresie maksymalnej elongacji wschodniej zachodzi po Słońcu najpóźniej[68].
Merkury osiąga koniunkcję dolną średnio raz 116 dni[1], wahając się od 111 dni do 121 dni z powodu ekscentryczności orbity. Jego minimalny dystans od Ziemi może wynieść 77,3 milionów km[1], jednak przynajmniej do 2153 roku nie spadnie on poniżej 82 millionów km[67]. Czas trwania ruchu wstecznego z punktu widzenia ziemskiego obserwatora waha się od 8 do 15 dni, co także jest wynikiem dużej ekscentryczności orbity[9].
Merkury jest zwykle lepiej widoczny na półkuli południowej niż północnej[68].
Merkury jest najjaśniejszy w fazie garbatej, pomiędzy ostatnią kwadrą a pełnią. Mimo że w tym okresie dzieli go większy dystans od Ziemi niż w fazie sierpa, jest on wtedy wydatnie lepiej oświetlony[64]. Sytuacja wygląda więc inaczej niż w przypadku Wenus, którą najlepiej widać w fazie sierpa, albowiem istnieje wówczas o wiele bliżej Ziemi niż w fazie garbatej[69].
Najstarsze znane udokumentowane obserwacje Merkurego pochodzą z tablic Mul Apin. Zostały one najprawdopodobniej przeprowadzone przez asyryjskich astronomów ok. XIV wieku p.n.e.[70]. Nazwa oznaczająca Merkurego była wygrawerowana pismem klinowym jako UDU.IDIM.GU4.UD („skacząca planeta”)[71]. Zapiski z Babilonu sięgają pierwszego tysiąclecia p.n.e. Babilończycy nazywali planetę Nabu – na cześć boga mądrości oraz pisarzy w swojej mitologii[72].
Starożytni Grecy w czasach Hezjoda nazywali planetę Στίλβων (Stílbōn), co oznaczało „migotanie”, oraz Ἑρμάων (Hermáōn)[73]. Później wprowadzili nazwę Apollo na określenie Merkurego o poranku oraz Hermes na planetę widzianą wieczorem. Około IV wieku p.n.e. greccy astronomowie zrozumieli, że obie nazwy odnoszą się do tego samego ciała. Rzymianie nazwali planetę imieniem boskiego posłańca – Merkurego, odpowiednika greckiego Hermesa[5][74].
W starożytnych Chinach Merkury znany był jako Chen Xing, „Gwiazda Godzinna”. Utożsamiany był z kierunkiem północnym oraz żywiołem Wody w filozofii wu xing[75]. Mitologia hinduistyczna używa imienia Budha dla Merkurego – na cześć boga handlarzy oraz opiekuna środy[76]. Bóg Odyn (lub Woden) z mitologii germańskiej, od którego wywodzi się angielska nazwa środy (Wednesday, od Woden's day), także utożsamiany był z Merkurym[77]. Majowie wyobrażali sobie Merkurego jako sowę albo cztery sowy (dwie o poranku oraz dwie wieczorem), będące posłańcami zaświatów[78].
Pierwszych obserwacji Merkurego z użyciem teleskopu dokonał na początku XVII wieku Galileusz. Jednak mimo zakończonych powodzeniem prób obserwacji faz Wenus teleskop nie był nader silny, by zaobserwować fazy Merkurego. W 1631 Pierre Gassendi jako pierwszy zaobserwował przewidywany przez Jana Keplera tranzyt planety wzdłuż Słońca dzięki obserwacjom tranzytu Merkurego. W 1639 Giovanni Zupi za pomocą teleskopu odkrył, że fazy orbitalne planety są podobne do faz Księżyca oraz Wenus. Obserwacja ta udowodniła, że Merkury orbituje wokół Słońca[9].
Niezwykle rzadkim zjawiskiem widzianym z Ziemi jest przejście pobliskiej planety przed inną planetą (okultacja). Merkury oraz Wenus zakrywają się raz na kilkaset lat, a ich jedyna zaobserwowana okultacja z 28 maja 1737 jest efektem obserwacji Johna Bevisa z Królewskiego Obserwatorium Astronomicznego w Greenwich[79]. Kolejne zakrycie Merkurego przez Wenus nastąpi 31 grudnia 2133[80].
Naturalne trudności związane z obserwacją Merkurego powodowały, że badano go mniej intensywnie niż inne planety. W 1800 Johann Hieronymus Schröter poczynił obserwacje powierzchni, stwierdzając istnienie na Merkurym gór o wysokości 20 km. Friedrich Wilhelm Bessel po użyciu szkiców Schrötera nieprawidłowo oszacował okres rotacji jako 24-godzinny, z 70° kątem nachylenia równika względem płaszczyzny orbity[81]. W latach 80. XIX wieku Giovanni Schiaparelli wykonał poprawniejsze mapy oraz zasugerował, że okres rotacyjny Merkurego wynosi 88 dni, czyli tyle samo co okres orbitalny. Efekt ten miał wynikać z oddziaływania sił pływowych (niejednorodności pola grawitacyjnego Słońca oddziałującego na zróżnicowane części planety)[82]. Zjawisko to nazywa się rotacją synchroniczną oraz jest m.in. w przypadku ziemskiego Księżyca. Próby wykonania map powierzchni Merkurego kontynuował Eugenios Antoniadi, który opublikował w 1934 książkę zawierającą mapy planety na podstawie własnych obserwacji[50]. Wiele z elementów charakterystycznych powierzchni planety, m.in. tych identyfikowanych na postawie różnic w albedo, było nazwanych po raz pierwszy na mapach Antoniadiego[83].
W czerwcu 1962 radzieccy naukowcy z Instytutu Rosyjskiej Akademii Nauk pod przewodnictwem Władimira Kotelnikowa jako pierwsi dokonali odbicia sygnału radarowego od Merkurego[84][85][86]. Trzy lata później obserwacje radarowe amerykańskich astronomów Gordona Pettengilla oraz R. Dyce z użyciem 300-metrowego radioteleskopu w Obserwatorium Arecibo na Portoryko dowiodły niezbicie, że okres rotacyjny planety wynosi 59 dni[87]. Pogląd, że Merkury jest w rotacji synchronicznej z ruchem orbitalnym, był szeroko rozpowszechniony; było więc to dla środowiska astronomicznego zaskoczeniem. Gdyby istniało sprzężenie okresu obiegu z okresem obrotu w stosunku 1:1, ciemna strona planety byłaby ekstremalnie zimna. Tymczasem badania emisji radiowych ujawniły temperatury wyższe, niż oczekiwane. Jednak nie wszyscy od razu zdecydowali się odrzucić hipotezę rotacji synchronicznej; zaproponowano m.in. silne wiatry zdolne rozprowadzać ciepło jako wyjaśnienie obserwacji[88].
Włoski astronom Giuseppe Colombo zauważył, że wartość rotacji wynosi ok. 2/3 okresu orbitalnego. Zasugerował więc, że musi istnieć inna forma sprzężenia okresu obiegu z okresem obrotu, w którym rezonans wynosi 3:2[89]. Późniejsze dane z Marinera 10 potwierdziły tę tezę[90]. Rezonans 3:2 wynika z ekscentryczności merkuriańskiej orbity, która w połączeniu z dużą prędkością planety sprawia, że Merkury obraca się szybciej. Nie oznacza to jednak, że mapy Schiaparelliego oraz Antoniadiego, z wyjątkiem współrzędnych, były nieprawidłowe[83]. Badacze oglądali te same cechy powierzchni w co drugim obrocie oraz je zapisywali, nie zwracając uwagi na drugą stronę planety.
Ziemskie obserwacje teleskopowe w ciągu kolejnych kilku dekad nie dostarczyły już istotnych danych, a poznanie podstawowych właściwości Merkurego stało się możliwe dopiero dzięki wyprawom sond kosmicznych. Dopiero niedawno postęp technologiczny pozwolił na dokładniejsze obserwacje z Ziemi. W 2000 1,5-metrowy teleskop Hale z Mount Wilson Observatory wykonał wysokiej rozdzielczości zdjęcia z wykorzystaniem tzw. „lucky imaging”. Pewne z nich przedstawiały nie zobrazowane przez Marinera 10 cechy powierzchni planety[91]. Kolejne obserwacje zasugerowały istnienie olbrzymiego dwupierścieniowego krateru uderzeniowego, nazwanego nieformalnie „Basenem Skinakas”[92]. Hipoteza ta nie była potwierdzona danymi zebranymi w trakcie przelotów sondy MESSENGER. Radioteleskop Arecibo wykonał mapy większości planety, wliczając w to lokacje na biegunach, które przypuszczalnie zawierają wodę oraz lód[93].
Dotarcie na Merkurego stwarza parę poważnych problemów natury technicznej, albowiem planeta orbituje wydatnie bliżej Słońca niż Ziemia. Statek kosmiczny wystrzelony z Ziemi musi przebyć 91 milionów kilometrów w głąb grawitacyjnej studni potencjału Słońca. Przeistoczenie prędkości (delta-v), wymagana aby statek mógł wejść na orbitę transferową z orbity Ziemi (gdzie prędkość orbitalna wynosi 30 km/s) na orbitę Merkurego, jest znaczna w porównaniu ze zmianą potrzebną do wejścia na orbity innych planet[94].
Energia potencjalna uwolniona przy przemieszczaniu się w dół studni potencjału Słońca zmienia się w energię kinetyczną; potrzebna jest więc kolejna duża przeistoczenie prędkości rakiety, by na dłużej pozostać w pobliżu Merkurego. Aby wylądować bezpiecznie albo wejść na stabilną orbitę, statek kosmiczny musi opierać się jedynie na napędzie rakietowym (hamowanie aerodynamiczne jest wykluczone ze względu na niedobór atmosfery). Podróż na Merkurego wymaga więcej paliwa rakietowego niż do całkowitego opuszczenia Układu Słonecznego. Z uwagi na z tym, w pobliże planety dotarły do tej pory zaledwie dwie sondy kosmiczne[95]. Proponowaną metodą alternatywną jest użycie żagla słonecznego, który umożliwiłby dotarcie na synchroniczną z Merkurym orbitę wokół Słońca[96].
Pierwszym statkiem kosmicznym, który dotarł do Merkurego, był Mariner 10 wysłany przez NASA. Sonda ta wykonała parę tysięcy zdjęć powierzchni planety w latach 1974–1975[5]. Mariner 10 użył asysty grawitacyjnej Wenus, by zbliżyć się do Merkurego 29 marca 1974. Był to pierwszy przypadek wykorzystania przyciągania jednego obiektu, by osiągnąć odmienny cel. Równocześnie Mariner 10 był pierwszym pojazdem kosmicznym, który w ciągu jednej misji odwiedził dwie planety[94]. Mariner 10 dostarczył pierwszych bliskich ujęć powierzchni planety, które ujawniły, że jest ona zdominowana przez kratery oraz inne cechy geologiczne, np. gigantyczne skarpy, które później przypisywano skutkom nieznacznego kurczenia się planety ze względu na stygnięcie żelaznego jądra[97]. Jednak ze względu na długość okresu orbitalnego sondy przy obu jej przelotach nad Merkurym oświetlona była tylko jedna strona planety. Uczyniło to obserwację całego ciała niebieskiego niemożliwą[98], a Mariner wykonał mapy zaledwie 40–45% powierzchni[99].
Na dwa dni przed rozpoczęciem przelotu nad Merkurym wskaźniki Marinera zaczęły nieoczekiwanie rejestrować duże ilości promieniowania ultrafioletowego. Jako przyczynę wstępnie wymieniono merkuriański księżyc. Wkrótce okazało się, że promieniowanie pochodzi z gwiazdy 31 Crateris, a hipoteza, jakoby Merkury miał księżyc, była sfalsyfikowana.
Sonda zbliżyła się do planety trzykrotnie, a najmniejszy dystans, jaki dzielił ją od powierzchni, wyniósł 327 km[100]. Przy pierwszym przelocie magnetometr Marinera wykrył pole magnetyczne – ku zaskoczeniu geologów planetarnych. Rotacja Merkurego wydawała się być zbyt wolna do wygenerowania efektu dynama. Drugie zbliżenie poświęcono z reguły na obrazowanie, natomiast przy ostatnim przelocie uzyskano szczegółowe dane magnetyczne. Okazało się, że pole magnetyczne planety działa analogicznie jak ziemskie, które odpycha wiatr słoneczny wokół planety. Na temat źródła merkuriańskiego pola magnetycznego powstało parę teorii[101].
Kilka dni po ostatnim zbliżeniu do planety sonda wykorzystała całkowicie zapas paliwa w silnikach manewrowych, co uniemożliwiało kontrolowanie orbity sondy. 24 marca 1975 przerwano łączność z sondą[102]. Możliwe, że Mariner 10 wciąż orbituje wokół Słońca oraz przelatuje w pobliżu Merkurego raz na parę miesięcy[103].
3 sierpnia 2004 z Cape Canaveral Air Force Station z użyciem rakiety nośnej Delta II zainicjowano misję kolejnej sondy kosmicznej NASA – MESSENGER – ku pierwszej planecie Układu Słonecznego. Jej podstawowym celem jest wykonanie zdjęć półkuli, której nie zdołał zobrazować Mariner 10. W drodze do celu próbnik przeleciał w sierpniu 2005 koło Ziemi, a w październiku 2006 oraz czerwcu 2007 obok Wenus[104]. Pierwszy przelot MESSENGERA nad Merkurym miał miejsce 14 stycznia, a drugi 6 października 2008[105]. 29 września 2009 sonda przeleciała zaledwie 228 kilometrów ponad powierzchnią Merkurego[106]. W marcu 2011 roku statek wszedł na orbitę planety stając się jego pierwszym sztucznym satelitą[105]. Przez minimum rok sonda będzie przesyłać dane naukowe. Już podczas zbliżeń do planety wykonała zdjęcia niedostępnej dla Marinera 10 półkuli planety.
Celem misji jest pogłębienie wiedzy na temat dużej gęstości planety, jej geologicznej historii, pola magnetycznego, struktury jądra, znalezienia przyczyny braku atmosfery oraz rozstrzygnięcia, czy na biegunach istnieje lód. Sonda zaopatrzona jest w przyrządy obrazujące o dużo wyższej rozdzielczości niż te, których używał Mariner. Dołączone do niej spektrometry posiadają ustalić skład chemiczny skorupy planety, natomiast magnetometry zmierzą prędkości naładowanych cząsteczek. Precyzyjne pomiary zmian prędkości sondy podczas orbitowania pomogą w poznaniu szczegółów wewnętrznej struktury Merkurego[21].
Europejska Agencja Kosmiczna planuje wraz z JAXA wspólną misję kosmiczną pod nazwą BepiColombo. Posiadają być w niej wykorzystane dwie sondy: jedna do wykonywania map planety, druga do badania jej magnetosfery[107]. Zostaną one wystrzelone w kosmos w 2013 z Gujańskiego Centrum Kosmicznego za pomocą rosyjskiej rakiety Sojuz[107]. Podobnie jak w przypadku MESSENGERA, BepiColombo będzie musiał dokonać przelotów w pobliżu innych ciał niebieskich przed dotarciem do Merkurego w celu wykonania manewru asysty grawitacyjnej. Sondy zbliżą się do Księżyca, Wenus oraz kilkakrotnie do Merkurego przed wejściem na orbitę[107]. Statek napędzany będzie silnikiem jonowym zasilanym energią słoneczną, zdolnym do utrzymywania ciągu przez dłuższy czas[108][107]. BepiColombo dotrze na Merkurego w 2019[108]. Obie sondy będą badać planetę przez przynajmniej rok[107].
Merkurego przedstawiano jako miejsce wydarzeń w literaturze oraz filmach z gatunku fantastyki naukowej. Powtarzające się motywy to niebezpieczeństwo wynikające z narażenia się na promieniowanie słoneczne, możliwość uniknięcia szkodliwej dawki promieniowania przez znalezienie się na terminatorze Merkurego oraz autokratyczne rządy na planecie. Do 1965 uważano, że Merkury był w rotacji synchronicznej ze Słońcem – jedna strona planety (oświetlona) miała być ekstremalnie gorąca, a druga (nieoświetlona) – ekstremalnie zimna. Literatura SF do 1965 odzwierciedla ówczesny pogląd naukowy na ten temat.
W powieści C.S. Lewisa Ta ohydna siła z 1945 Merkury opisywany jest jako miejsce narodzin języka we wszechświecie. W Wyspach na niebie Arthura C. Clarke z 1952 przytaczana jest opowieść o „Merkuriańczykach” żyjących na ciemnych, pozbawionych Słońca regionach planety. Z kolei w cyklu Spotkanie z Ramą rząd Merkurego usiłuje zniszczyć statek kosmiczny Rama. W nowelach Isaaca Asimova – Runaround (1952), The Dying Night (1956) oraz Lucky Starr and The Big Sun of Mercury (1956) jedna strona Merkurego jest stale oświetlona, a druga stale ciemna. W nowelce Dymitra Bilenkina Desant na Merkurego, atmosfera tej planety ujawnia specyficzne właściwości poprzez pojawianie się niezwykle realistycznych oraz tajemniczych miraży.
