Was sind die Zeitzonen auf Merkur?

Teilantwort nur zur Rückwärtsbewegung:

Ja, die Sonne hat vom Merkur aus gesehen eine jährliche rückläufige Bewegung

Ich habe ein einfaches Skript geschrieben, um die Orbitalbewegung von Merkur basierend auf seiner Exzentrizität zu erzeugen. Ich habe reduzierte Einheiten mit verwendet$GM = a = 1$und Periode$T = 2 \pi$.

Die Rotationsperiode von Merkur beträgt 2/3 seiner Umlaufzeit.

Ich habe den Rotationswinkel des Merkur abzüglich des Winkels der Sonne aufgetragen, wie er von der Position des Merkur aus gesehen wird. Um die rückläufige Bewegung anzugehen, ist es nicht notwendig zu überlegen, von wo aus Sie auf Merkur schauen,

Jedes Jahr gibt es winzige Einbrüche unter Null.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.integrate import odeint as ODEint

def deriv(X, t):
    x, v = X.reshape(2, -1)
    acc = - x * ((x**2).sum())**-1.5
    return np.hstack((v, acc))

halfpi, pi, twopi, fourpi, sixpi = [f*np.pi for f in (0.5, 1, 2, 4, 6)]
to_degs, to_rads = 180/pi, pi/180

# Mercury
# https://space.stackexchange.com/questions/43213/what-is-the-analytical-closed-form-solution-of-the-two-body-problem-to-verify-it/43237#43237
# https://solarsystem.nasa.gov/planets/mercury/by-the-numbers/


e = 0.20563593
a = 1
peri = (1 - e) * a
v_peri = np.sqrt(2/peri - 1/a)

X0 = np.array([peri, 0, 0, v_peri])
times = np.linspace(0, sixpi, 1001)
dt_years = (times[1] - times[0]) / twopi

answer, info = ODEint(deriv, X0, times, full_output=True)
xy = answer.T[:2]
x, y = xy
r = np.sqrt((xy**2).sum(axis=0))

theta_rot = np.mod((3/2) * times, twopi)
sun = np.zeros(2)[:, None] - xy
theta_sun = np.arctan2(sun[1], sun[0])

if True:
    plt.figure()
    plt.subplot(2, 1, 1)
    angle = theta_rot - theta_sun
    dangle = np.mod(angle[1:] - angle[:-1]+halfpi, twopi)-halfpi
    dangle_dt = dangle / dt_years
    angle = np.mod(angle+halfpi, twopi)-halfpi
    plt.plot(times/twopi, angle)
    plt.ylabel('angle (rad)')
    plt.subplot(2, 1, 2)
    plt.plot(times[1:]/twopi, dangle_dt)
    plt.plot(times[1:]/twopi, np.zeros_like(dangle_dt), '-k', lw=0.5)
    plt.ylabel('dangle/dt (rad/year)')
    plt.xlabel('years')
    plt.show()


if True:
    plt.figure()
    plt.subplot(3, 1, 1)
    plt.plot(x, y)
    plt.plot(x[:1], y[:1], 'ok', ms=2)
    plt.plot([0], [0], 'oy', ms=8)
    plt.gca().set_aspect('equal')
    plt.subplot(3, 1, 2)
    plt.plot(times/twopi, x)
    plt.plot(times/twopi, y)
    plt.plot(times/twopi, r, '-k')
    plt.subplot(3, 1, 3)
    plt.plot(times/twopi, theta_rot)
    plt.plot(times/twopi, theta_sun)
    plt.show()

Interessante Frage. Die Begriffe Tag und Jahr werden komisch, wenn man sich auf Merkur begibt: Merkur ist gezeitenabhängig mit der Sonne verbunden und hat eine Spin-Bahn-Resonanz von 2:3. Das bedeutet, dass ein kompletter Tag-Nacht-Zyklus zwei Merkurjahre dauert, also ein Jahr / Umlaufzeit um die Sonne hat man komplett Tag, das andere komplett Nacht).

Aufgrund dieser Spin-Bahn-Resonanz haben Sie keine bevorzugte Region in Bezug auf den Längengrad. Jeder Längengrad erfährt im Laufe von ~176 Tagen (2 Merkurjahre) die gleiche Variation. Wenn Sie eine Atmosphäre oder feste Sonnenkollektoren hatten, spielt die Länge eine Rolle: An jedem Merkurtag scheint die Sonne irgendwann eine scheinbare Rückwärtsbewegung zu machen; Wo am Himmel diese scheinbare Rückwärtsbewegung auftritt, ob in den Morgenstunden, in der Mittagszeit oder in den Abendstunden, ist eine Frage des Längengrads, auf dem Sie sich befinden.

Ich empfehle dringend, sich eine Kopie von Stellarium zu schnappen , sich auf den Merkur zu stellen und die Sonne auf eigene Faust zu beobachten, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie dieses „Wackeln“ der Sonne auf ihrem scheinbaren Weg durch den Merkurhimmel aussieht.