Merkurpositionen

Der folgende Artikel behandelt die Konstellationen des Merkur, d. h. seine von der Erde aus gesehenen Positionen relativ zur Sonne und zum Sternenhimmel.

Periodizität

Die Umlaufzeiten um die Sonne zwischen Erde und Merkur verhalten sich in etwa wie 54:13, das heißt, dass in 13 Erdenjahren der Merkur 54 Umläufe um die Sonne macht und unseren Planeten dabei 41-mal auf der Innenbahn überholt (untere Konjunktion). Nach diesem Zeitraum ist die Konstellation wieder die ursprüngliche, bis auf eine Abweichung von 2 bis 3 Tagen.

Eine noch genauere Übereinstimmung weist das Verhältnis 191:46 auf: In 46 Jahren hat der Merkur 191 Umrundungen geschafft und die Erde dabei 145-mal überholt. Die jeweiligen Tage zwischen jeweils April bis Juli 2003 und 2049 stimmen z. B., inklusive des Transits im Mai, mit einer Abweichung von nur viereinhalb Stunden für die maximale östliche Elongation und fünf für die westliche überein. Die Werte für den analogen Zeitraum in 2095 scheinen demgegenüber zwar um 1 bis 2 Tage abzuweichen, jedoch ist das auch dadurch bedingt, dass zwischen 2003 und 2049 zwölf Schaltjahre liegen, zwischen 2049 und 2095 nur elf; damit wäre ein Tag Abweichung alleine dadurch begründet.

Bahnneigung

Die Bahn des Merkur ist um 7,00487° gegenüber der Ekliptik geneigt. Dadurch wird der Planet gegenüber der Sonne im Laufe des Jahres angehoben (im Spätwinter) und abgesenkt (im Spätsommer). Die höchste Absenkung findet zwischen dem 19. und dem 30. Juli statt und beträgt 5,0°, die größte Anhebung beträgt 3,7° und wird zwischen dem 11. Februar und dem 4. März erreicht.^[1] Diese Asymmetrie deutet bereits den stark elliptischen Charakter der Bahn des Merkur an. Im Winter ist er von der Erdbahn am weitesten entfernt (um Weihnachten 0,678 AE) und der Sonne aus am nächsten (Aphel, 0,322 AE), im Sommer ist er der Erde am nächsten (um den Sommeranfang 0,550 AE) und von der Sonne am entferntesten (Perihel, 0,450 AE).

Die Anhebung und die Absenkung errechnen sich aus den 7° maximaler Anhebung des Merkur gegenüber der Ekliptik, wenn man berücksichtigt, dass die absolute Anhebung des Merkur einerseits der Tangens aus 7° mal der Entfernung des Planeten zur Sonne ist und andererseits der Tangens des Anhebungswwinkels relativ zur Erde mal der Merkur-Entfernung, die gerade 1 AE (Entfernung der Erde zur Sonne) minus der Entfernung des Merkur zur Sonne beträgt. Daraus ergibt sich z. B. für den 23. Juli 2032 (stärkste Absenkung):

• tan (α) = tan (7°)×0,415÷0,585 → α ≈ 5,0°

Transite

Ein Merkurtransit ist immer nur im Mai oder im November möglich, in der Nähe der Schnittpunkte der Bahn des Planeten mit der Ekliptik. Die Anhebung oder Absenkung darf hierfür während der unteren Konjunktion nicht mehr als 16 Winkelminuten (Radius der Sonnenscheibe) betragen.

Zwei aufeinander folgende der im Vergleich zu den Novembertransiten selteneren Maitransite kommen immer abwechselnd 13 Jahre und dann 33 Jahre nacheinander vor, was wieder zur Summe 46 führt. Die Zahl 33 kommt vom näherungsweisen Verhältnis 137:33 zwischen Erd- und Merkurjahr, was für 104 untere Konjunktionen in (etwas weniger als) 33 Jahren steht. Ein solcher Abstand liegt zum Beispiel zwischen den Maittransiten von 2016 und 2049, aber auch zwischen denen von 2062 und 2095.

Sichtbarkeit im Jahresverlauf

Am Abendhimmel kann der Merkur bei östlicher Elongation von Januar bis Mai gesehen werden, am Morgenhimmel bei westlicher Elongation von August bis Januar, wobei die Sichtbarkeit in der Mitte des jeweiligen Zeitraumes am besten ist. In der folgenden Tabelle ist jeder 3. Zyklus ab 2020 dargestellt, sodass absteigend die Abhängigkeit vom kalendarischen Datum gut erkennbar wird. Die eigentlich entscheidenden Spalten für die gute Sichtbarkeit sind jeweils die Spalten Δ der relativen Helligkeit. Sie berücksichtigt die Tatsache, dass der Merkur unmittelbar nach oder vor dem Sonnenunter- oder -aufgang zwar zu den hellsten Himmelskörpern gehört, jedoch zuweilen aufgrund der Resthelligkeit des Himmels nicht wahrgenommen werden kann. Anders als bei der absoluten Helligkeit, wo ein kleiner Wert, möglichst unter Null, für eine große Helligkeit bürgt, bedeutet ein absolut hoher Wert hier eine gute Sichtbarkeit. Die Sichtbarkeitsschwelle mit bloßem Auge liegt bei um 0 mag, ein Himmelskörper mit 1 mag ist schwach sichtbar und einer mit 2 mag ist akzeptabel sichtbar. Entsprechend sind die Zeitpunkte und die zugehörigen Δ-Werte entweder blassgelb oder deutlicher gelb eingefärbt. Da die maximalen Helligkeiten nicht immer zum Zeitpunkt der maximalen Elongation eingenommen werden, sondern im Sommer bis zu über zwei Wochen vor der maximalen östlichen und nach der maximalen westlichen, sind außen Spalten für diesen Maximalwert (Δmax) eingefügt sowie für den Abstand in Tagen von der höchsten Elongation (Δd). Weicht die maximale relative Helligkeit deutlich von der bei maximaler Elongation ab, so ist der Abstand in Tagen entsprechend groß; am 12. Januar 2024 und am 25. Dezember 2024 hingegen liegen die hellsten Tage ausnahmsweise unmittelbar vor dem Erreichen der maximalen westlichen Elongation (Δd hat Minuszeichen), am 07. Januar 2022 liegen sie nach der maximalen östlichen Elongation (Δd hat Pluszeichen).

Die folgende Tabelle berücksichtigt diverse Kenngrößen, die die Sichtbarkeit des Merkur am Himmel beeinflussen.^[1] Die Kulminationshöhe von Merkur, d. h. der maximalen Winkel am Südhimmel, bezieht sich auf 51,5° nördliche Breite (z. B. Dortmund, Göttingen, Halle (Saale)), wo die Sonne mittags auf 15° (Winter, bis 23,5° abgesenkt) über 38,5° (= 90°−51,5°) bis 62° (Sommer bis 23,5° angehoben) kulminiert.^[2]

Die Tabelle zeigt, dass der Merkur vor allem dann sichtbar ist, wenn er höher als die Sonne kumuliert, und besonders gut sichtbar ist, wenn er 5° und mehr höher kumiliert. Dieses ist am Abendhimmel (östliche Elongation) in der Hauptsache der Fall, wenn die Tage in einem Intervall von rund 20 Tagen länger werden. Ist der Merkur nämlich ausgelenkt, so steht er dort, wo die Sonne erst in 20 Tagen stehen wird (360°≘365 d). Am Morgenhimmel (westliche Elongation) hingegen steht der Merkur dort, wo die Sonne rund 20 Tage zuvor gestanden hatte, weshalb sinkende Tageslängen in diesem Zeitraum den Merkur gegenüber der Sonne anheben.

Diese Argumente gelten analog auch bei der Venus, nur sind es bei ihr in maximaler Elongation rund 45 Tage.

Die absolute Helligkeit des Merkur schwankt bei maximaler Elongation um rund 1 mag von +0,5 mag bis −0,5 mag. Sie steigt im Betrag zur oberen Konjunktion hin noch weiter an auf Werte um −2 mag, was aber zu Zeitpunkten stattfindet, wo der Merkur der Sonne zu nah ist, als dass er gesehen werden könnte. Ist der Planet bei maximaler Elongation deutlich weniger als 1 AE entfernt, so liegt der Zeitpunkt der besten Sichtbarkeit deutlich vor (östliche Elongation, Abendhimmel) bzw. deutlich nach (westliche Elongation, Morgenhimmel) der maximalen Elongation. Ist der Merkur der Erde bei Elongation recht nah, so wird nur noch eine Sichel bestrahlt und die scheinbare Helligkeit sinkt deutlich. Insgesamt hat die scheinbare Helligkeit aber nur einen zweitrangigen Einfluss: So ist der Δ-Wert des Merkur am Abendhimmel am 20. Mai 2034 und am 02. Mai 2035 kleiner als er es vom Winkelunterschied in der Kumulation zwischen Merkur und Sonne sein müsste, da seine scheinbare Helligkeit hier positive, also relativ dunkle, Werte annimmt, während am Abendhimmel am 12. Januar 2024 und am 25. Dezember 2024 der umgekehrte Fall eintritt, da die scheinbare Helligkeit negative Werte annimmt. Vgl. die Einfärbungen der obigen Tabelle!

Auch die Bahnneigung des Merkur hat ihre Effekte. Am 10. Februar 2020 war der Merkur um rund 18° ausgelenkt. Dadurch nahm er die Position am Himmel ein, die die Sonne erst 18 Tage später, am 28. Februar einnehmen würde, was einer Kulminationshöhe von 30,5° entspräche. Er stand allerdings noch etwas höher. Am 20. Mai 2034 wird der Merkur um 22° ausgelenkt sein und in etwa dort, stehen wo die Sonne 22 Tage später, am 11. Juni, stehen würde, das entspräche 61,6° Kulmination. Er wird allerdings mit 63,9° höher stehen als die Sonne am 51,5. Breitengrad stehen kann (siehe gefetteten Wert). In analoger Weise wird der Merkur am 04. Dezember 2023 niedriger kulminieren als es der Sonne an diesem Breitengrad möglich wäre.

Bei östlicher Elongation tritt der umgekehrte Fall ein: Der erhöhte Merkur wird abgesenkt und der abgesenkte Merkur wird erhöht, sodass der jahreszeitlich bedingte Verlauf der Sichtbarkeiten etwas gepuffert wird.

Tabelle der Konstellationen von 2003 bis 2031

Nachfolgend sind die speziellen Konstellationen des Merkur von 2003 bis 2031 dargestellt. Elongationen des Merkur mit einer Möglichkeit zur freiäugigen Sichtbarkeit in Europa sind hellgelb bis mattgelb unterlegt (östliche Elongation bietet Abendsichtbarkeit, westliche Elongation Morgensichtbarkeit). Merkurtransite sind hellgrün unterlegt.^[1] Nach 13 Jahren ist je eine helle Trennlinie eingefügt, nach 46 Jahren je eine dunkle, womit die helle auf Null gesetzt ist und wieder 13 Jahre später einsetzt. Damit sind in der im Frühjahr des Maitransitjahres 2003 beginnenden Tabelle Maitransite immer abwechselnd hinter der nächsten hellen Trennlinie, hinter der nächsten dunklen usw.; diese wurden in der Tabelle bis zum Jahr 2141 fortgesetzt.

Der neben dem Datum der unteren Konjunktion angegebene Mittelpunktswinkel trägt ein Minuszeichen, wenn der Merkur südlich der Sonne steht. Hohe Pluswerte, wie sie vor allem von Januar bis März vorkommen, bedeuten, dass der Merkur, von der Nordhalbkugel aus gesehen, höher als die Sonne steht – was auf den Zeitraum der Sichtbarkeit aber nur einen marginalen Einfluss hat (siehe etwa Anmerkung unterhalb der Tabelle zur Sichtbarkeit der Venus). Um den 10. Februar ist gewissermaßen „Sommermerkurwende“ (der Merkur hat relativ zur Sonne seinen höchsten Stand), während um den 10. August „Wintermerkurwende“ ist (Merkur steht unterhalb der Sonne). Die typischen Transitzeitpunkte liegen genau dazwischen im November und im Mai. Da die Sonnenscheibe etwa ein halbes Grad, genauer: 32 Minuten einnimmt und der Merkur nur einen sehr kleinen Bruchteil davon, also seine Größe vernachlässigt werden kann, kommt es in etwa zu einem Transit, wenn der Mittelpunktswinkel weniger als 16 Minuten beträgt.

Die relative scheinbare Helligkeit Δ gibt einen Differenzwert zur Sichtbarkeitwsschwelle mit bloßem Auge wieder, der gerade beim Merkur aussagekräftiger ist als die absolute scheinbare Helligkeit – welche beim Merkur immer relativ hoch ist, sich bei zu hellem Abend- oder Morgenhimmel aber nicht auswirken kann. Werte um 0 mag liegen an der Schwelle, Werte um 1 mag zeugen von mäßiger Sichtbarkeit und Werte um 2 mag von passabler; entsprechend sind die Felder eingefärbt. Ein Minuszeichen ohne Zahlenangabe steht für besonders hohe Minuswerte (< −4 mag). Der Wert Δmax meint hierbei den höchsten Wert innerhalb der Elongationsperiode, der nicht zwingend bei maximaler Elongation erreicht wird, sondern, vor allem bei östlicher Elongation im und kurz vor dem Juni und westlicher Elongation im und kurz nach dem Juli, bis zu zwei Wochen früher (östl.) bzw. später (westl.) erreicht wird. Was nicht im Widerspruch zum Lehrsatz steht, man könne den Merkur am Abendhimmel bis Mai und am Morgenhimmel ab August sehen. Wer die Tage bester Sichtbarkeit sucht, der vergleiche mit der Tabelle im Abschnitt „Sichtbarkeit im Jahresverlauf“ und vergleiche dort mit analogen Punkten ähnlichen kalendarischen Datums. Die Tage bester Sichtbarkeit zur maximalen östlichen Elongation vom 4. Juni 2020 liegen z. B., analog zum 7. Juni 2033, etwa 11 Tage früher, also um den 24. Mai 2020. Für die folgende maximale östliche Elongation am 22. Juli 2020 liegen die Tage bester Sichtbarkeit hingegen, analog zum 25. Juli 2033, etwa 9 Tage später, also um den 3. August 2020. Zu beiden Zeitpunkten maximaler Elongation ist die Sichtbarkeit hingegen deutlich eingeschränkt, wie die obige Tabelle andeutet.^[3]

Die Werte beziehen sich auf 51,5° nördliche Breite (Dortmund, Göttingen, Halle (Saale)) und das Datum sich gegebenenfalls auf Dortmund (oder Bern; 7,5° östliche Länge); in Süddeutschland erscheint der Planet um ca. 0,3 mag heller. → zum Jahr 2020

Literatur

• Multiyear Interactive Computer Almanac 1800–2050. U.S. Naval Observatory

Anmerkungen

1. ↑ ^{a b c} Merkurstellungen auf calsky.com
2. ↑ Kulminationshöhen der Sonne berechnet per Sonnenverlauf.de
3. ↑ Anmerkung: Für die westliche Elongation unmittelbar nach einem Maitransit funktioniert die Extrapolation nicht. Man würde nach der obigen Tabelle eine maximale Helligkeit von −1,7 bis −3,2 mag bei 14 bis 17 Tagen Versatz erwarten, de facto liegt aber die maximale Helligkeit im gesamten Zyklus unter −4 mag. Das liegt daran, dass der Versatz hier sein Maximum erreicht, also deutlich mehr als 17 Tage beträgt, wodurch die Tage bester Sichtbarkeit zu dicht an die obere Konjunktion rutschen – was die Sichtbarkeit verschlechtert.
4. ↑ ^{a b} relativ zur Ekliptik