Астрономы долгое время считали, что Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной и той же стороной, и один оборот вокруг оси занимает у него те же 87,97 земных суток. Наблюдения деталей на поверхности Меркурия не противоречили этому.
Данное заблуждение было связано с тем, что наиболее благоприятные условия для наблюдения Меркурия повторяются через период, примерно равный четырёхкратному периоду вращения Меркурия (352 суток), поэтому в различное время наблюдался приблизительно один и тот же участок поверхности планеты. Истина раскрылась только в середине 1960-х годов, когда была проведена
радиолокация Меркурия.
Оказалось, что меркурианские
звёздные сутки равны 58,65 земных суток, то есть 2/3 меркурианского года
[22].
Такое соотношение периодов вращения вокруг оси и обращения Меркурия вокруг Солнца является уникальным для Солнечной системы явлением. Оно, предположительно, объясняется тем, что приливное воздействие Солнца отбирало момент количества движения и тормозило вращение, которое было первоначально более быстрым, до тех пор, пока оба периода не оказались связаны целочисленным отношением[24]. В результате за один меркурианский год Меркурий успевает повернуться вокруг своей оси на полтора оборота. То есть
если в момент прохождения Меркурием перигелия определённая точка его поверхности обращена точно к Солнцу, то при следующем прохождении перигелия к Солнцу будет обращена в точности противоположная точка поверхности, а ещё через один меркурианский год Солнце снова вернётся в зенит над первой точкой. В результате
солнечные сутки на Меркурии длятся два меркурианских года или трое меркурианских звёздных суток
[4].
В результате такого движения планеты на ней можно выделить
«горячие долготы» — два противоположных меридиана, которые попеременно обращены к Солнцу во время прохождения Меркурием перигелия, и на которых из-за этого бывает особенно горячо даже по меркурианским меркам[25].
На Меркурии нет смены времён года, как на Земле. Это происходит из-за того, что
ось вращения планеты почти перпендикулярна к плоскости орбиты. Как следствие, рядом
с полюсами есть области, которые солнечные лучи не освещают. Исследования, проведённые с помощью радиотелескопа в
Аресибо, позволяет предположить, что в этой
холодной и тёмной зоне существуют ледники. Слой водяного льда может достигать 2 м и покрыт слоем пыли[26].
Комбинация осевого и орбитального движений планеты порождает ещё одно интересное явление.
Скорость вращения планеты вокруг оси — величина практически постоянная, в то время как скорость орбитального движения постоянно изменяется. На участке орбиты вблизи перигелия в течение примерно 8 суток
угловая скорость орбитального движения превышает угловую скорость вращательного движения.
В результате Солнце на небосводе Меркурия останавливается и начинает двигаться в обратном направлении — с запада на восток. Этот эффект иногда называют[
кто?] эффектом
Иисуса Навина, по имени Иисуса Навина, который, согласно
Библии, однажды остановил движение Солнца (
Нав. 10:12—13).
Для наблюдателя на долготах, отстоящих на 90° от «горячих долгот», Солнце при этом восходит (или заходит) дважды.
Интересно также, что, хотя ближайшими по расположению орбит к
Землеявляются
Марс и
Венера, Меркурий в среднем чаще[
источник не указан 1275 дней] других является ближайшей к Земле планетой (поскольку другие планеты отдаляются в большей степени, не будучи столь «привязанными» к Солнцу).