原理水星凌日（transit of Mercury ）发生的原理与日食相似。由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上，而是有一个7度的倾角。因此，只有水星和地球两者的轨道处于同一个平面上，而日水地三者又恰好排成一条直线时，在地球上可以观察到太阳上有一个小黑斑在缓慢移动，这种现象称为水星凌日。小黑斑是由于水星挡住了太阳射向地球的一部分光而形成的。
地球每年5月8日前后经过水星轨道的降交点，每年11月10日前后又经过水星轨道的升交点。所以，水星凌日只能发生在这两个日期的前后。
观察方法
观察水星凌日必须借助望远镜。它与观察太阳黑子的方法相似。通常有两种方法：一是投影法。通过望远镜，把太阳投影到一张白纸上进行观察。二是目视法。在望远镜的物镜（前方）装上滤光镜，再进行观察。天文爱好者可以用烧电焊用的黑玻璃，也可以用X光底片或电脑软盘的磁片，几张重叠起来制成眼镜，戴上它用双筒望远镜观察水星凌日。如何选购双筒望远镜？一是口径（物镜）越大越好，物镜（前镜）直径70毫米的较理想；二是选购多层镀膜的物镜，通常镀绿膜、蓝膜的较好，镀红膜的最差。需要着重指出的是，观察水星凌日，千万不能用肉眼直接看太阳，要注意保护眼睛。
观测历史在人类历史上，第一次预告水星凌日是"行星运动三大定律"的发现者，德国天文学家开普勒（1571至1630年）。他在1629年预言：1631年11月7 日将发生稀奇天象--水星凌日。当日，法国天文学家加桑迪在巴黎亲眼目睹到有个小黑点（水星）在日面上由东向西徐徐移动。从1631年至2003年，共出现50次水星凌日，其中，发生在11月的有35次，发生在5月的仅有15次。每100年，平均发生水星凌日13.4次。
水星绕太阳运行的周期为88天，但是由于水星和地球的公转轨道存在一定的夹角，水星、太阳、地球很少会排列在一条直线上。因此这种水星凌日的天象每世纪只会出现13次。
在望远镜发明之前，水星凌日是无法观看的。法国天文学家皮耳-伽桑狄于1631年首次发现这一现象,他的观测结果随后被证明可以用于测量太阳系之间的大尺度距离，包括日地距离等。
在水星凌日发生时，我们可以看到水星像一个小黑点一样从太阳表面慢慢爬过。想要观看水星凌日必须注意要在望远镜上安装防太阳辐射镜，或者将观测图像传至显示屏上观看，否则会对视力会造成严重伤害。在此次水星凌日过程中，夏威夷大学天文学院将观测水星稀薄大气中的钠含量。此外，来自日本、美国、欧洲等国家的多个航天器将进行全程追踪。
人类历史上唯一一次向水星发射飞船是在1974至1975年。美国的“水星信使”号探测器将在2009年抵达水星。
2003年水星凌日水星是地球的内行星，直径为4878千米。2003年水星凌日有三大特点：一是水星距离地球只有8415万千米，比发生在11月的水星凌日近1737万千米。二是水星视直径为12角秒，比发生在11月的水星凌日大五分之一。三是视直径，水星与太阳相比，为1比158；而11月的水星凌日，为1比193。因此，无论是观察还是拍摄水星凌日，2003年都是不可多得的良机。
水星凌日发生在5月（降交点）比发生在11月（升交点）少得多。一生中能在5月看到两次水星凌日的人，凤毛麟角。广东虽然有几千万人，但至今还没有发现有人在5月看过两次水星凌日。未来五次5月的水星凌日将发生在2016年5月9日，2049年5月7日，2062年5月11日，2095年5月9日，2108年5月12日。中国如要下次在5月看到水星凌日的全过程，就要等到2108年5月12日。因为其余四次水星凌日都发生在夜间，中国不能看到或不能看到全过程。
2003年5月7日的水星凌日，凌始在13时13分，水星刚好接触日面；凌甚在15时51分，水星与日面中心相距最近,凌终在18时30分，水星恰好脱离日面。全程历时5小时17分钟。这天，广州日落为18时57分。所以，广州可观测到水星凌日的全过程。
2006年水星凌日英国广播公司（BBC）报道，格林尼治时间2006年11月8日19点32分至9日0点10分（北京时间9日3点32分至8点10分），太阳系内发生水星凌日的天文奇观。美洲、东亚和大洋洲的天文学家都已严阵以待，准备对此进行观测。
2006年水星凌日可见全部水星凌日过程的地区包括美国西部、澳大利亚东南部、新西兰、加拿大以及南太平洋地区。可以见到其中一部分过程的地区则包括美国其他地区、东亚及澳大利亚其他地区，包括中国东部。
英国皇家天文学会成员皮特-邦德表示：“水星凌日的现象总共将持续5小时，只要这五小时时间里你所处的地方是白天，你就能够看到这一天文奇观。不过这段时间正是欧洲时间的夜晚。”本次水星凌日在欧洲、非洲以及中东等地区都无法看到。
2006年11月8日左右水星穿越内合(inferior conjunction)，内合是指水星位于太阳和地球之间的一个点。通常情况下，在内合期间看不到这颗距离阳最近的行星。但这一次，水星穿越将会产生令人惊叹的天文现象：当水星的轮廓缓缓移过太阳盘面时，我们用小型望远镜便能看到此次天文奇观。天文学家将这种天文事件称为是“凌日”。业余天文爱好者在观看这一天文奇观时，切记使用适当的滤光镜，避免眼睛被日光灼伤。
凌日是相当罕见的天文奇观。我们从地球上只能看到金星和水星凌日。这是水星在21世纪第二次上演凌日奇观。21世纪水星将14次穿越太阳盘面。从北美西海岸(包括阿拉斯加州中部和南部)、夏威夷、新西兰到澳大利亚东海岸，都可以清楚地看到此次水星凌日全过程。澳大利亚和新西兰的天文爱好者在11月9日清晨看到这一奇观。
在美国，从爱达荷州北部到德克萨斯州最西端沿线以东地区的居民能看到水星凌日的开始阶段，但在水星移出太阳盘面前，日落将干扰他们观看凌日的视线。水星的小盘面将于美国东部时间下午2时12分(太平洋时间上午11时12分)开始向太阳盘面移动，两分钟后将完全遮住太阳盘面。届时会看到水星化作一个小黑点，在太阳左下方缓缓移动，黑点相当于太阳直径的1/194。随后，水星便会到达太阳盘面的右侧(西边)。接着，从太平洋标准时间下午4时零8分开始，水星将会用时两分钟完全移出太阳盘面。在凌日结束前太阳落山的东部地区，最佳观测地点应该是正西方以南地平线偏低的地区。另外，切记提前一两天检查太阳落山地点，以避免树木和建筑届时挡住视线。
2006年11月9日水星凌日全过程
·凌始外切[时间 3:12:04]
·凌始内切[时间 3:13:57]
·凌甚[时间 5:41:04]
·凌终内切[时间 8:08:16]
·凌终外切[时间 8:10:08]
2006年11月9日水星凌日我国主要城市观凌时间
地名
出凌时间
北京
8时10分38秒
天津
8时10分38秒
上海
8时10分39秒
广州
8时10分47秒
重庆
8时10分45秒
香港
8时10分47秒
21世纪水星凌日具体时间（注意：表中时刻全为格林威治时间，北京时间需加8小时）
日期
凌始外切
凌始内切
凌甚
凌终内切
凌终外切
最小日心距（角秒）
备注
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