There is an art to flying. Or rather, a knack. The knack lies in learning to throw yourself at the ground and miss. Clearly it is this second part, the missing, that provides the difficulties.
–
Douglas Adams

Bovenstaande quote is misschien wel de meest poëtische zin in heel de Hitchhiker’s Guide. De truc van het vliegen bestaat erin uzelf af te leiden terwijl u zichzelf naar de grond “smijt”. Dat wil u natuurlijk meteen uitproberen, dus als u het smijten oefent [1], zorgen wij ondertussen voor de afleiding. Dit, zoals steeds, in de vorm van een blogpost over de nachtelijke/avondlijke hemel

A: Samenstand Mars-Uranus en de maan

Op woensdag 20 januari komt Mars in nauwe samenstand met Uranus. De twee zullen rond 19u34 ongeveer 1.6° van elkaar verwijderd zijn en staan in het zuiden linksboven de maan. De planeten komen in de dagen hierop volgend ook in conjunctie met elkaar. Uranus is slechts 3.6 boogseconden groot aan de hemel en heeft een schijnbare magnitude van ongeveer 6. In principe is het mogelijk om deze planeet bij helder weer met het blote oog te zien, maar het gebruik van een verrekijker wordt aangeraden. Fun fact: Uranus doet er 84 aardse jaren over om één keer rond de zon te draaien. Hij blijft dus ongeveer 7 jaar in hetzelfde sterrenbeeld staan! Op 20 januari zullen Mars en Uranus te zien zijn tussen de sterrenbeelden Cetus en Aries, ten oosten van Pisces.

B: Mercurius

Open your eyes, look up to the sky and see… Mercurius! Zondag 24 januari bereikt Mercurius zijn grootste oostelijke elongatie. Zaterdag 30 januari bevindt Mercurius zich in een stationair punt. Anders dan buitenplaneten zoals Jupiter, bereiken binnenplaneten zoals Mercurius een stationair punt ter hoogte van hun grootste oostelijke (of westelijke) elongatie. In figuur 2 is te zien wat dit precies betekent. Eveneens op 24 januari zal Saturnus in conjunctie staan met de zon. Deze situatie is ook weergegeven in onderstaande figuur. De planeet zal dus niet te zien zijn aan de hemel. Jupiter zal een paar dagen later, op 29 januari in conjuctie zijn, maar dit even terzijde. Mercurius zal rond 30 januari te zien zijn in zuidwestelijke richting, ongeveer 8° boven de horizon. De planeet zal dus ook snel ondergaan! In theorie duikt Mercurius 1u44 na de zon onder de horizon, maar dat is dus een beetje afhankelijk van bebouwing en bomen. Begin dus best bij zonsondergang al te zoeken.

Mercurius is natuurlijk veel meer dan een saai bolletje aan de hemel. We kennen Mercurius allemaal als de planeet die het dichtst bij de zon staat, toch schommelt de temperatuur er tussen -173°C en 427°C door de afwezigheid van een atmosfeer. Het is om te beginnen de kleinste planeet in ons zonnestelsel. Met een straal van amper 2440 km is hij zelfs kleiner dan Ganymedes, een maan van Jupiter, en Titan, een maan van Saturnus.
Mercurius is de enige planeet in ons zonnestelsel met een spin-baanresonantie! Een 3:2 spin-baanresonantie om precies te zijn. Dat wil zeggen dat de planeet 3 keer rond zijn as draait in 2 rondjes rond de zon. Zo een resonantie wordt tidal-locking genoemd en is waarschijnlijk het gevolg van een asymmetrie in de dichtheid van de planeet. Men dacht lange tijd dat Mercurius een 1:1 resonantie vertoonde en dus steeds met dezelfde zijde naar de zon gekeerd was. Dit idee werd naar voor geschoven door Giovanni Schiaparelli, een naam die u misschien kent van de probe die in 2016 een zwarte krater in het oppervlak van Mars sloeg bij een mislukte landing. In 1965 werd er een rotatieperiode van 58.65 dagen vastgesteld met behulp van 430 MHz radar echo waarnemingen met de nu ingestorte Arecibo telescoop (Pettengill, G. H. & Dyce, R. B. 1965). Een dag op Mercurius duurt dus ongeveer 59 aardse dagen! Later dat jaar suggereerde Giuseppe “Bepi” Colombo dat een 3:2 spin-baanresonantie de beweging van Mercurius zou kunnen verklaren. Deze theorie werd bevestigd door Mariner 10, een voorloper van de Voyager space probes, die in 1974 de planeet als eerste van dichtbij kon bestuderen.

Van de planeten in ons zonnestelsel heeft Mercurius de meest excentrieke baan. Excentriciteit is een parameter tussen 0 en 1 die aangeeft hoeveel een kegelsnede afwijkt van een cirkel (). In het geval van Mercurius is de excentriciteit 0.21. Dat lijkt nog steeds behoorlijk dicht bij nul, maar vergelijk met de excentriciteit van de aarde, , of Jupiter, ! De vorm van de baan helpt de 3:2 resonantie in stand te houden. De getijdekrachten proberen steeds de lange as van de niet-geheel-sferische massaverdeling van Mercurius naar de zon te richten. Dit lukt beter in de nabijheid van de zon. Het verschil in aantrekkingskracht op verschillende punten van de excentrische baan resulteert dan in een resonantie. Dit wordt geïllustreerd in figuur 3. Zo ziet men dat de aarde enkel in een 1:1 resonantie terecht kan komen omdat haar baan nagenoeg cirkelvormig is. Een goed voorbeeld van een 1:1 resonantie moeten we niet ver zoeken. Onze eigen maan is immers tidal-locked met onze planeet, waardoor we steeds dezelfde kant zien.

Omdat er verder geen speciale gebeurtenissen meer zullen te zien zijn in de komende 2 weken, zou ik graag even doorbomen over Mercurius, zodat we het puntje aan de avondhemel des te meer kunnen appreciëren. 
Hoewel Mercurius in feite grijs is als we er met het blote oog naar kijken, zijn sommigen onder u misschien meer vertrouwd met het kleurrijke plaatje in figuur 4. Dit mooie beeld is het resultaat van opnames met verschillende filters door MESSENGER, een spacecraft van NASA die in 2008 voor het eerst voorbij de planeet vloog. De kleuren wijzen op een waaier aan chemische elementen in de bodem, maar de eerste fly-by was te snel om ondertussen ook de samenstelling van het oppervlak te bepalen. MESSENGER was de eerste missie die in orbit ging rond Mercurius waarna de probe in 2015 na een geslaagd leven neerstortte op de planeet (gepland, niet per ongeluk). In 2018 werd de BepiColombo probe de ruimte in geschoten, genoemd naar de eerder vernoemde Italiaanse wetenschapper die de spin-baanresonantie ontdekte. BepiColombo wordt vergezeld door een kleinere probe, Mio, die het magnetisch veld zal opmeten. Deze missie is nu op weg naar Mercurius waar ze in 2025 zal aankomen met als doel de morfologie en samenstelling van het oppervlak in detail vast te leggen.

[1] De auteurs van dit artikel kunnen niet aansprakelijk gesteld worden voor verwondingen die opgelopen worden tijdens het leren vliegen.

Bronnen:

•  Pettengill, G. H. & Dyce, R. B. (1965)  A Radar Determination of the Rotation of the Planet Mercury. Nature, Volume 206, Issue 4990, pp. 1240 
• Colombo, G & Shapiro, I. I. (1965) The Rotation of the Planet Mercury. The Astrophysical Journal

door Maxim Reckelbus & Sarah Vervalcke