一、日食
日食,又作日蚀,是一种天文现象,只在月球运行至太阳与地球之间时发生。此时,对地球上的部分地区来说,月球位于太阳前方,因此来自太阳的部分或全部光线被挡住,看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。日食分为四种,包括日全食、日环食、日偏食及全环食,其中较罕见的是全环食。
1 基本简介
日食日食或日蚀,中国俗称天狗食日,是一种天文现象,只在月球运行至太阳与地球之间时发生。这时,对地球上的部分地区来说,月球位于太阳前方,因此来自太阳的部分或全部光线被挡住,看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。日食只在朔,即月球与太阳呈现合的状态时发生。
2 基本分类
日食分为四种,包括日全食、日环食、日偏食及全环食,其中较罕见的是全环食,只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近的情形下,这时不同地区会出现日偏食、日全食和日环食三种不同的日食。日全食是一种相当壮丽的自然景象,所以经常吸引许多游客和天文爱好者特地到海外去观赏日全食。
3 基本原理
日食一定发生在朔,即农历初一当日[1]。此时月球位于地球和太阳之间时,但因地球轨道(黄道)与月球轨道(白道)成5°9′交角,故并非每次朔日皆有日食发生,而日食发生时,日月两者皆一定在“黄白交点”(升交点或降交点)附近。《说文》说“日蚀则朔,月蚀则望”,唐代诗人卢仝的诗句“望日蚀月月光灭,朔月掩日日光缺”,即讲述月食发生于望,日食发生于朔的道理。理论上日全食则只发生在月亮的远日区。根据计算,月亮的远日点与太阳的远日点同时发生时,地球能够观看全日食窗口的宽度约208公里,月亮的远日点与太阳的近日点发生时,地球能够观看全日食窗口的宽度约100公里(只有本影区而无半影区)。至于月球在近日点时,地球每一个角落就都只能观测到日环食,也就是太阳的半影区与本影区重叠。
日食
《说文》说“日蚀则朔,月蚀则望”,唐代诗人卢仝的诗句“望日蚀月月光灭,朔月掩日日光缺”,即讲述月食发生于望,日食发生于朔的道理。
理论上日全食则只发生在月亮的远日区。根据计算,月亮的远日点与太阳的远日点同时发生
时,地球能够观看全日食窗口的宽度约208公里,月亮的远日点与太阳的近日点发生时,地球能够观看全日食窗口的宽度约100公里(只有本影区而无半影区)。至于月球在近日点时,地球每一个角落就都只能观测到日环食,也就是太阳的半影区与本影区重叠。
4 相关解释
日食、月食是光在天体中沿直线传播的典型例证。月亮运行到太阳和地球中间并不是每次都发生日食,日食发生日食需要满足两个条件。其一,日食总是发生在朔日(农历初一)。也不是所有朔日必定发生日食,因为月球运行的轨道(白道)和太阳运行的轨道(黄道)并不在一个平面上。白道平面和黄道平面有5°9′的夹角。其二,太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近,太阳离交点处有一定的角度(日食限)。
由于月球、地球运行的轨道都不是正圆,日、月同地球之间的距离时近时远,所以太阳光被月球遮蔽形成的影子,在地球上可分成本影、伪本影(月球距地球较远时形成的)和半影。观测者处于本影范围内可看到日全食;在伪本影范围内可看到日环食;而在半影范围内只能看到日偏食。
月球表面有许多高山,月球边缘是不整齐的。在食既或者生光到来的瞬间月球边缘的山谷未能完全遮住太阳时,未遮住部分形成一个发光区,像一颗晶莹的“钻石”;周围淡红色的光圈构成钻戒的“指环”,整体看来,很像一枚镶嵌着璀璨宝石的钻戒,叫“钻石环”。有时形成许多特别明亮的光线或光点,好像在太阳周围镶嵌一串珍珠,称作“贝利珠”(贝利是法国天文学家)。
无论是日偏食、日全食或日环食,时间都是很短的。在地球上能够看到日食的地区也很有限,这是因为月球比较小,它的本影也比较小而短,因而本影在地球上扫过的范围不广,时间不长,由于月球本影的平均长度(373293公里) 小于月球与地球之间的平均距离(384400公里) ,就整个地球而言,日环食发生的次数多于日全食。
5 注意事项
1.严禁在自然现象期间变相宣传封建迷信,恶意蛊惑群众,破坏民族与国家统一。
2.不要在街道、马路等其他危险地点观看,以免过于关注日食造成生命危险,在阳台观看时要注意安全,以免坠楼。日食
3. 由于日食导致气温,地球磁场变化、白日突暗。导致部分动物生理习惯不适应,如狗、猫等宠物应拴好,以免家畜恐慌发生伤人事件。
观测日全食
不要直接观测
医学专家指出,长时间直视太阳因其紫外线和红外线而导致视网膜黄斑被烧伤的“日光性视
网膜炎”,是几乎无法治疗的。视网膜黄斑是视网膜当中最敏感的部位,它使光线汇聚,让影像清晰。一旦被烧伤,视网膜黄斑将永远无法复原。被烧伤时可能没有感觉,但几小时以后就会出现反应,严重者失明。为此观看日全食时,首先要注意一点:千万不要用肉眼或任何光学设备(如望远镜等)直视太阳!这不仅仅是一个建议,还是一个非常严肃的警告。
二、月食
月食是一种特殊的天文现象,指当月球运行至地球的阴影部分时,在月球和地球之间的地区会因为太阳光被地球所遮闭,就看到月球缺了一块。此时的太阳、地球、月球恰好 (或几乎) 在同一条直线上。月食可以分为月偏食、月全食和半影月食三种。
1 简介
地球在背着太阳的方向会出现一条阴影,称为地影。地影分为本影和月食半影两部分。本影是指没有受到太阳光直射的地方,而半影则只受到部分太阳直射的光线。月球在环绕地球运行过程中有时会进入地影,这就产生月食现象。当月球整个都进入本影时,就会发生月全食;但如果只是一部分进入本影时,则只会发生月偏食。月全食和月偏食都是本影月食。
在月全食时,月球并不是完全看不见的,这是由于太阳光在通过地球的稀薄大气层时受到折射进入本影,投射到月面上,令到月面呈红铜色。似乎月球经过本影的路径及当时地球的大气情况,光度在不同的月全食会有所不同。
有时月球并不会进入本影而只进入半影,这就称为半影月食。在半影月食发生期间,月亮将略为转暗,但它的边缘并不会被地球的影子所阻挡。
2 相关故事
古时候,人们不懂得月食发生的科学道理,像害怕日食一样,对月食也心怀恐惧。外国有人传说,16世纪初,哥伦布航海到了南美洲的牙买加,与当地的土著人发生了冲突。哥伦布和他的水手被困在一个墙角,断粮断水,情况十分危急。懂点天文知识的哥伦布知道这天晚上要发生月全食,就向土著人大喊,“再不拿食物来,就不给你们月光!”到了晚上,哥伦布的话应验了,果然没有了月光。土著人见状诚惶诚恐,赶快和哥伦布化干戈为玉帛。
3 具体分类
月食可分为月偏食、月全食及半影月食三种。当月球只有部月食分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当地球的本影的直径仍相当于月球的2.5倍。所以当地球和月亮的中心大致在同一条直线上,月亮就会完全进入地球的本影,而产生月全食。而如果月球始终只部分为地球本影遮住时,即只有部分地球的本影,就发生月偏食。月球上并不会出现月环食。因为,月球的体积比地球小地球的本影区内,所以不会出现月环蚀这种现象。每年发生月食数一般
为2次,最多发生3次,有时一次也不发生。因为在一般情况下,月亮不是从地球本影的上方通过,就是在下方离去,很少穿过或部分通过地球本影,所以一般情况下就不会发生月食。据观测资料统计,每世纪中半影月食,月偏食、月全食所发生的百分比约为36.60%,34.46%和28.94%。
4 月食过程
月全蚀后半影食始:月球刚刚和半影区接触,这时肉眼觉察月食不到。正式的月食的过程分为初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。
1. 半影食始:月球刚刚和半影区接触,这时月球表面光度略为减少,但肉眼较难觉察。
2. 初亏(仅月偏食和月全食):标志月食开始。月球由东缘慢慢进入地影,月球与地球本影第一次外切。
3. 食既(仅月全食):月球进入地球本影,并与本影第一次内切。月球刚好全部进入地球本影内。
4. 食甚:月圆面中心与地球本影中心最接近的瞬间,此时前后月球表面呈红铜色或暗红色。(原因:太阳光经过地球大气层时发生折射,使光线向内侧偏折,但每种光的偏折程度不一样(色散),红光偏折程度最大,最接近地球阴影,映在月球上;此外,由于大气层的灰尘及云的含量与位置不同,光线偏折程度会有不同,因此月全食时的月球是暗红、红铜、或橙色的。同样的道理,由于大气层的折射,朝阳与夕阳不是白色的,而根据高度因为大气折射程度不同,呈现橙色或红色。)
5. 生光(仅月全食):月球在地球本影内移动,并与地球本影第二次内切。月球东边缘与地球本影东边缘相内切,这时全食阶段结束。
6. 复圆(仅月偏食和月全食):月球逐渐离开地球本影,与地球本影第二次外切。 月球的西边缘与地球本影东边缘相外切,这时月食全过程结束。月球被食的程度叫“食分”,它等于食甚时月轮边缘深入地球本影最远距离与月球视经之比。
7. 半影食终:月球离开半影,整个月食过程正式完结。月偏食没有食既、生光过程,食甚也只表示最接近地球阴影的时刻。
月食程度的大小用食分来表示。食分等于食甚时,月球视直径在食甚时进入本影的部分与月球视直径之比。食甚时如月球恰和本影内切, 食分等于1。食甚时如月球更深入本影,食分用大于1的数字表示。月全食的食分大于或等于1。偏食的食分都小于1。半影月食的食分用月球直径进入半影的部分与月球视直径之比来表示。半影月食的食分大于0.7时,肉眼才可以觉察到。
三、流星雨
太阳系内充满着称为流星体的尘埃和固体块,这些“太空渣滓”闯进地球的范围时会和大气摩擦而燃烧,成为我们日常所见的流星。假如地球遇上一群密集的流星体(例如彗星释放出来的物质),便会产生流星雨现象。
相关形成
流星雨是一种有成群的流星看起来像是从空中的一点中进发出来,并附落下来的特殊天象。这一点或一小块天区叫做流星雨的辐射点。辐射点是一种透视效果。形成流星雨的根本原因是由于彗星的破碎而形成的。彗星主要由冰和尘埃组成。当彗星逐渐靠近太阳时冰气化,使尘埃颗粒像喷泉之水一样,被喷出母体而进入彗星轨道。但大颗粒仍保留在母彗星的周围形成尘埃彗头;小颗粒被太阳的辐射压力吹散,形成彗尾。剩余物质继续留在彗星轨道附近。然而即使是小的喷发速度,也会引起微粒公转周期的很大不同。因此,在下次彗星回归时,小颗粒将滞后母体,而大颗粒将超前与母体。当地球穿过尘埃尾轨道时,就有机会看到流星雨。流星雨活动性为彗星周期。
1 命名规模
流星雨流星雨(Meteor Shower )的产生一般认为是由于流星体与地球大气层相摩擦的结果(流星体可以是小行星带上的小行星),流星群往往是由彗星分裂的碎片产生,因此,流星群的轨道常常与彗星的轨道相关。成群的流星就形成了流星雨。流星雨看起来像是流星从夜空中的一点迸发并坠落下来。这一点或这一小块天区叫作流星雨的辐射点。通常以流星雨辐射点所在天区的星座给流星雨命名,以区别来自不同方向的流星雨。
例如每年11月1 7 日前后出现的流星雨辐射点在狮子座中,就被命名为狮子座流星雨。猎户座流星雨、宝瓶座流星雨、英仙座流星雨也是这样命名的。单个出现的流星,在方向和时间上都很随机,也无任何辐射点可言,这种流星称为偶发流星。与偶发流星有着本质不同的流星雨的重要特征之一,是所有流星的反向延长线都相交于辐射点。世界上最早的关于流星雨的记载是在公元前687年,中国关于天琴座流星雨的记载:“夜中星陨如雨”。
《左传》的记载,鲁庄公七年“夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨”。更早的古书《竹书纪年》中写道:“夏帝癸十五年,夜中星陨如雨。”
流星雨在太阳系中,除了八大行星、矮行星和它们的卫星之外,还有彗星、小行星以及一些更小的天体。小天体的体积虽小,但它们和八大行星、矮行星一样,在围绕太阳公转。如果它们有机会经过地球附近,就有可能以每秒几十公里的速度闯入地球大气层,其上面的物质由于与地球大气发生剧烈摩擦,巨大的动能转化为热能,引起物质电离发出耀眼的光芒。这就是我们经常看到的流星。
有的流星是单个出现的,在方向和时间上都很随机,也无任何辐射点可言,这种流星称为偶发流星。流星雨与偶发流星有着本质的不同,流星雨的重要特征之一是所有流星的反向延长线都相交于辐射点。
流星雨的规模大不相同。有时在一小时中只出现几颗流星,但它们看起来都是从同一个辐射点“流出”的,因此也属于流星雨的范畴;有时在短时间内,在同一辐射点中能迸发出成千
上万颗流星,就像节日中人们燃放的礼花那样壮观。当流星雨的每小时天顶流量(ZHR )超过1000时,称为“流星暴”。
偶发流星每天都会产生,发生的天区和时间都具有随机性,流星雨具有时间上的周期性,有些可以科学地预测,因此流星雨也被称作周期流星;另外,所有流星的反向延长线都相交于辐射点是流星雨的重要特征。
2 历史记载
流星雨的发现和记载,也是中国最早,《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年,夜中星陨如雨”的记载,最详细的记录见于《左传》:“鲁庄公七年夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨。”鲁庄公七年是公元前687年,这是
流星雨世界上天琴座流星雨的最早记录。
中国古代关于流星雨的记录,大约有180次之多。其中天琴座流星雨记录大约有9次,英仙座流星雨大约12次,狮子座流星雨记录有7次。这些记录,对于研究流星群轨道的演变,也将是重要的资料。
流星雨的出现,场面相当动人。中国古记录也很精彩。试举天琴座流星雨的一次记录作例:南北朝时期刘宋孝武帝“大明五年„„三月,月掩轩辕。„„有流星数千万,或长或短,或大或小,并西行,至晓而止。”(《宋书·天文志》)这是在公元461年。当然,这里的所谓“数千万”并非确数,而是“为数极多”的泛称。
而英仙座流星雨出现时的情景,从古记录上看来,也令人难以忘怀。请看:唐玄宗:“开元二年五月乙卯晦,有星西北流,或如瓮,或如斗,贯北极,小者不可胜数,天星尽摇,至曙乃止。”(《新唐书·天文志》)开元二年是公元714年。
流星体坠落到地面便成为陨石或陨铁,这一事实,中国也有记载。《史记·天官书》中就有“星陨至地,则石也”的解释。到了北宋,沈括更发现陨石中有以铁为主要成分的。他在《梦溪笔谈》卷二十里就写着:“治平元年,常州日禺时,天有大声如雷,乃一大星,几如月,见于东南。少时而又震一声,移著西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中,远近皆见,火光赫然照天,„„视地中只有一窍如杯大,极深。下视之,星在其中,荧荧然,良久渐暗,尚热不可近。又久之,发其窍,深三尺余,乃得一圆石,犹热,其大如拳,一头微锐,色如铁,重亦如之。”宋英宗治平元年是公元1064年。沈括已经注意到陨石的成分了。
在欧洲直到1803年以后,人们才认识到陨石是流星体坠落到地面的残留部分。
在中国现在保存的最古年代的陨铁是四川隆川陨铁,大约是在明代陨落的,清康熙五十五年(公元1716年)掘出,重58。5千克。现在保存在成都地质学院。
3 观测方法
流星雨的观测方法有以下几种:目视观测、照相观测、分光观测、光电观测、电视观测、雷达观测、空间观测等。但业余爱好者多用目视观测和照相观测。根据长期观测事实表明,天
空流星的出现有一定的规律,表现如下几点:
一、流星数与其大小有关,对于肉眼不能见的暗弱流星平均每降低一个星等( 因为星等数小的星更亮,所以天文学上习惯把星等数增加称为降低),流星数平均增加2。 5倍。 即流星体质量越小,数目越多。
二、在同一天中,流星出现的概率以黎明前为最大,傍晚时为最小,即下半夜的流星比上半夜多。
三、在同一年中,下半年的流星数比上半年多,秋季的流星比春季多。 尽管每天落向地球的流星数目由于观测手段不一,会有不同的结果,但大体上能反映出一定规律是相仿的。
4 观测误区
流星雨是很高级的天文观测,没有望远镜不能完成,这个概念是极端错误的。观测流星雨需要有宽敞的视野,如果使用了望远镜,视场会大大减小,观测到的流星的数量会大大减少,而且看到的流星也只能看到镜头中一亮,什么都看不清,所以,要观测流星雨时最好不要使用望远镜,只须我们的双眼和晴朗黑暗的天空。其次,观测流星雨并不是象想像的那样如同下雨一般,F4的专辑让许多人对流星雨产生了错误认识,其实如果观测一些流量比较小的流星雨,或者是观测流星雨的条件不佳(天空不够黑暗),几小时才看到一颗流星也是很平常的事。开头所说的流星雨都是些流量较大的著名流星雨,如果在观测的当天有着晴朗的天空,这些流星雨的流量一般是不会令各位失望的,但无论多大的流星雨,一般而言,在1分钟内平均只能看见几颗,某些可能达到几十颗(如2001年的狮子座流星雨),而像下雨一样多的流星雨是极少的(历史上有发生过,如1833年11月的狮子座流星雨,那是历史上最为壮观的一次大流星雨,每小时下落的流星数达35000之多)。
5 观测注意事项
观测流星的时候,我们的视野方向在一定的时间段内要固定,并记录下自己视野的中心位置,用赤经和赤纬表示。
如果大家一起观测,可以各自负责一块天区。即便别人观看的天区出现了流星,也不要随意转过去,以免会错过自己天区中出现的流星。这对于观测者的确是一个考验。
我们观测视野范围越大,就越可能看到更多的流星。因此,我们应尽量选择没有障碍的环境进行观测。视场中被遮挡的情况要记录下来,采用占总视场的百分比来表示。
如果是建筑物或树木还好确定,因为它们是静止的,只需要在改变观测区域的时候记录一次即可。而如果是天空中的云,情况会复杂一些。由于云经常变化,我们应该经常记录云占观测视场的百分比。
如果视场中被遮挡的范围超过20%,就应该中断观测,也可以改变观测方向。当然在出现流星暴雨的时候可以例外。
四、冲日
1 简介
冲日(英文:opposition ),简称冲,是由地球上观察天体与太阳的位置相差180度,即天体与太阳各在地球的两侧的天文现象。
2 分类
2.1 依天球坐标 冲日依照选择天球座标的不同,可分为黄经冲与赤经冲,而前者为常用冲日之定义(太阳与天体的黄经相差180°)。冲日前后是观测天体的好时机,因为天体在冲的位置时,当太阳下时天体则刚从东方地平线升起,至午夜时份天体的地平位置最高,至翌日的日出前天体才西下,所以天体整夜皆可见,这时天体与地球的距离也是在一年中最接近,视直径最大,是最亮的(最亮的定义只适用于行星与小行星等)。
2.2 地球与行星的轨道非正圆之关系 因为地球与行星的轨道非正圆之关系,天体在近日点前后的冲较接近地球,亮度也是历次冲日之中最亮的,这个冲即大冲(例如2003年8月下旬的火星大冲),相对于其他的冲日即称小冲或直接称冲日。理论上除太阳、地球与地球轨道内天体(如内行星等)之外,其余所有天体皆可有冲日现象发生,现多用在太阳系内运行之天体(如外行星、小行星、彗星等)。根据地球与该天体的会合周期,该天体相对于地球在每年有一至两次冲日(绝大部份时间只有一次),一般天文年历皆有列出各太阳系天体冲日时刻
。
3 分析
天文学家们把太阳系内的八大行星分为两大类:以地球为基点,一类为地内行星,一类为地外行星。顾名思义,地内行星就是运行轨道在地球以内的行星,包括水星和金星;地外行星是轨道在地球以外的行星,包括火星、木星、土星、天王星和海王星。这两大类行星在空中运行自然大不相同,地内行星的运动有四个特殊时期,分别为下合、上合、东大距和西大距;地外行星的运动也有四个特殊时段,分别为合、冲、东方照和西方照。地外行星才会出现冲日现象,地内行星是绝对不可能发生冲日。所以可以从行星在空中的位置判断它是属于地外或地内。
地外行星在地球轨道以外,当太阳把行星和地球分开180度时,简称“合”,合时,行星与太阳同升同落,掩埋在太阳的光辉中,人们无法观测到。当行星与太阳的黄经相差90度时,称为“方照”——行星在太阳以东叫东方照,在太阳以西叫西方照。如果行星与太阳的黄经相差180度,也就是说,太阳升起时,行星落下,而太阳落下时,行星升起,那么这时就称之为“冲”。冲日是观测行星的最佳时刻 。
五、凌日
凌日即指太阳被一个小的暗星体遮挡。这种小的暗星体什么是金星凌日经常是太阳系行星。
也可以解释为凌日是内行星经过日面的一种天文现象。水星和金星的绕日运行轨道在地球轨道以内,称内行星。
如果这两颗行星的一颗恰好从地球与太阳之间经过,地球上的观察者就会看到有一个黑点从太阳圆面通过,需时大约为一个多小时,人们把这种现象称为凌日。显然,地球上的人们能看到的只有水星凌日和金星凌日,如果人类能够站在火星观测,则可以看到地球凌日的胜景。
凌日一般以小时为计算单位。天文学家推测,2004年至2012年的凌日均为6小时左右。
2 金星凌日简介
金星,呈金黄色,是天空中最亮的星体,亮度抵得上15颗天狼星。金星,中国古称“太白金星”,若处晨称“启明星”,若处黄昏则称“长庚星”。金星是距离地球最近的行星,平均距离约4150万千米。金星半径为6073千米,比地球半径仅小300千米,体积是地球的0.88倍,质量是地球的五分之四,平均密度略小于地球。因此,人们常称金星是地球的姐妹行星。令人费解的是:金星金星和地球位置变化自转方向为由东向西(与地球自转方向截然相反),所以金星上看太阳竟是西升东落。而且,金星自转周期长达243天,比绕日公转周期224.7天还长,所以金星上的一昼夜相当于地球上的117天。金星的表面温度高达447摄氏度。
又由于水星、金星是位于地球绕日公转轨道以内的“地内行星”。因此,当金星运行到太阳和地球之间时,我们可以看到在太阳表面有一个小黑点慢慢穿过,这种天象称之为“金星凌日”。天文学中,往往把相隔时间最短的两次“金星凌日”现象分为一组。这种现象的出现规律通常是8年、121.5年,8年、105.5年,以此循环。据天文学家测算,这一组金星凌日的时间为2004年6月8日和2012年6月6日。这主要是由于金星围绕太阳运转13圈后,正好与围绕太阳运转8圈的地球再次互相靠近,并处于地球与太阳之间,这段时间相当于地球上的8年。
公元17世纪,著名的英国天文学家哈雷曾经提出,金星凌日时,在地球上两个不同地点同时测定金星穿越太阳表面所需的时间,由此算出太阳的视差,可以得出准确的日地距离。可惜,哈雷本人活了86岁,从未遇上过“金星凌日”罗蒙诺索夫。在哈雷提出他的观测方法后,曾出现过4次金星凌日,每一次都受到科学家极大重视。
他们不远千里,奔赴最佳观测地点,从而取得了一些重大发现。1761年5月26日金星凌日时,俄罗斯天文学家罗蒙诺索夫,就一举发现了金星大气。19世纪,天文学家通过金星凌日搜集到大量数据,成功地测量出日地距离1.496亿千米(称为一个天文单位)。当今的天文学家们,要比哈雷幸运得多,可以用很多先进的科学手段,去进一步研究地球的近邻金星了!
人们用10倍以上倍率的望远镜即可清楚地看到金星的圆形轮廓,40-100倍率左右的望远镜观测效果最佳。虽然观测这次“金星凌日”难度不算很大,但天文专家提醒,在观看时,千万不能直接用肉眼、普通的望远镜或是照相机观测,而要戴上合适的滤光镜,同时观测时间
也不能过长,以免被强烈的阳光灼伤眼睛。
金星凌日观测指导
此次金星凌日从北京时间6月8日13时13分左右开始,前后持续6小时左右。
这次金星凌日虽然说用肉眼也许也能看到,但效果总不会太好。如果您有望远镜——无论是小型观景望远镜还是天文望远镜——都可以获得更好的效果。10倍以上的倍率即可清楚地看到金星的圆形轮廓,40-100倍左右观测最佳。天气好的话,还可以看到由于金星浓厚的大气折射成的光圈,景象犹为壮观。如果当天日面上黑子较多,还可能出现金星掩太阳黑子的现象,使凌日的过程更金星凌日加有趣。
六、行星连珠
对于“行星连珠”现象,至今并没有一个严格的科学定义,通常用肉眼望去,行星差不多处在一条直线上,人们就称之为“行星连珠”。按这个“定义”,把行星的运动在画面上表示出来,就得一直关注行星的运动并找到“行星连珠”的时刻,这是不容易做到的事,更不用说对于“行星连珠”在视觉上因人而异。所以,人们现在用电子计算机自动地搜索出“行星连珠”。
1 简介
行星连珠
最近一次“行星连珠”发生在2000年5月20日,当然这是个渐近的过程,从5月5日就开始了。到5月20日这天,除天王星和海王星外,太阳系的其余七大行星——水星、金星、地球、火星、木星、土星、冥王星,将排列在一定的方向上,但不是如望文生义那样,像糖葫芦串成一条线,而是分散在一个有限的范围内。太阳系内九大行星实际上对黄道面(包括太阳在内的地球公转轨道的平面)各自略有倾斜,也就是说,就算“行星连珠”这九大行星也不会排列在一条直线上,而是散落参差,所谓“行星连珠”只存在于人们心目中。从这个意义上说,“行星连珠”与其说是天文学的研究对象,不如说是人们感兴趣的“视觉现象”。
2 视觉现象
行星连珠
对于“行星连珠”现象,至今并没有一个严格的科学定义,通常用肉眼望去,行星差不多处在一条直线上,人们就称之为“行星连珠”。按这个“定义”,把行星的运动在画面上表示出来,就得一直关注行星的运动并找到“行星连珠”的时刻,这是不容易做到的事,更不用说对于“行星连珠”在视觉上因人而异。
所以,人们想到用电子计算机自动地搜索出“行星连珠”,要使用电子计算机就必须对“行星连珠”给出准确的定义。科学家们现在根据下列四个前提来确定“行星连珠”:首先,行
星的位置取为在黄道面上的投影位置;其次,在黄道面上,把行星聚集在太阳与地球连成直线(l )的附近,视为“行星连珠”,不考虑不包括太阳的“行星连珠”;第三,把地球与其他行星的连线与太阳与地球的连线构成的夹角(θ),作为“行星连珠”的量化“指标”。这个夹角取小于90度的锐角;第四,求出同一时刻各行星的θ角,取其构成的最大夹角,把θ角的最大值变为最小值的时刻视为“行星连珠”。这里,考虑的行星数目从6个到9个,并研究所有太阳系行星的组合。地球必须包括在内。
行星连珠
简而言之,其他行星来到地球与太阳连线附近时,将会发生“行星连珠”的现象。不过,这是在一个扇形的范围内发生的“行星连珠”,所以远离地球的其他行星距直线l 也相当遥远。确定上述条件的理由是,在这个扇形范围内的行星作用于地球的引力方向大致相同。
也有人把行星与太阳与地球连线l 的距离作为量化的“指标”,在这种思路中,只是根据行星是否构成直线直观地判断。不过,在考虑其他行星给予地球的引力影响方面,采用θ角来判断更合情理。
根据上述前提制成的电子计算机程序,就可以相当方便地检索出“行星连珠”:从公元前3001年到公元3000年,每0.1天(约两个半小时)出现行星的排列,θ角的最大值,取出所有30度以下的情况。电子计算机根据美国喷气推进实验室公布的“DE404”这一高精度行星历,计算出行星的位置。
3 七星连珠
行星连珠
科学家根据计算结果,选出了近300年间(1850——2150年)7个以上行星的“行星连珠”,θ角的最大值,把角度小于13度的列入“行星连珠”,这种天象共有17次,距现在最近的一次“行星连珠”发生在2000年5月20日零时,θ角12.6度。此时,水星、金星、地球、火星、木星、冥王星,这七大行星排列在12.6度的范围内,上一次“七星连珠”发生在1965年3月6日9时,水星、金星、地球、火星、土星、天王星、冥王星排列在9.3度的范围内。2149年12月6日4时发生的将是“八星连珠”,其余16次都是“七星连珠”。2000年5月20日这样的“行星连珠”为30年一遇,就人的一生来说是少见的,但从时间的大尺度来看是频繁发生的,并不罕见。
一、日食
日食,又作日蚀,是一种天文现象,只在月球运行至太阳与地球之间时发生。此时,对地球上的部分地区来说,月球位于太阳前方,因此来自太阳的部分或全部光线被挡住,看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。日食分为四种,包括日全食、日环食、日偏食及全环食,其中较罕见的是全环食。
1 基本简介
日食日食或日蚀,中国俗称天狗食日,是一种天文现象,只在月球运行至太阳与地球之间时发生。这时,对地球上的部分地区来说,月球位于太阳前方,因此来自太阳的部分或全部光线被挡住,看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。日食只在朔,即月球与太阳呈现合的状态时发生。
2 基本分类
日食分为四种,包括日全食、日环食、日偏食及全环食,其中较罕见的是全环食,只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近的情形下,这时不同地区会出现日偏食、日全食和日环食三种不同的日食。日全食是一种相当壮丽的自然景象,所以经常吸引许多游客和天文爱好者特地到海外去观赏日全食。
3 基本原理
日食一定发生在朔,即农历初一当日[1]。此时月球位于地球和太阳之间时,但因地球轨道(黄道)与月球轨道(白道)成5°9′交角,故并非每次朔日皆有日食发生,而日食发生时,日月两者皆一定在“黄白交点”(升交点或降交点)附近。《说文》说“日蚀则朔,月蚀则望”,唐代诗人卢仝的诗句“望日蚀月月光灭,朔月掩日日光缺”,即讲述月食发生于望,日食发生于朔的道理。理论上日全食则只发生在月亮的远日区。根据计算,月亮的远日点与太阳的远日点同时发生时,地球能够观看全日食窗口的宽度约208公里,月亮的远日点与太阳的近日点发生时,地球能够观看全日食窗口的宽度约100公里(只有本影区而无半影区)。至于月球在近日点时,地球每一个角落就都只能观测到日环食,也就是太阳的半影区与本影区重叠。
日食
《说文》说“日蚀则朔,月蚀则望”,唐代诗人卢仝的诗句“望日蚀月月光灭,朔月掩日日光缺”,即讲述月食发生于望,日食发生于朔的道理。
理论上日全食则只发生在月亮的远日区。根据计算,月亮的远日点与太阳的远日点同时发生
时,地球能够观看全日食窗口的宽度约208公里,月亮的远日点与太阳的近日点发生时,地球能够观看全日食窗口的宽度约100公里(只有本影区而无半影区)。至于月球在近日点时,地球每一个角落就都只能观测到日环食,也就是太阳的半影区与本影区重叠。
4 相关解释
日食、月食是光在天体中沿直线传播的典型例证。月亮运行到太阳和地球中间并不是每次都发生日食,日食发生日食需要满足两个条件。其一,日食总是发生在朔日(农历初一)。也不是所有朔日必定发生日食,因为月球运行的轨道(白道)和太阳运行的轨道(黄道)并不在一个平面上。白道平面和黄道平面有5°9′的夹角。其二,太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近,太阳离交点处有一定的角度(日食限)。
由于月球、地球运行的轨道都不是正圆,日、月同地球之间的距离时近时远,所以太阳光被月球遮蔽形成的影子,在地球上可分成本影、伪本影(月球距地球较远时形成的)和半影。观测者处于本影范围内可看到日全食;在伪本影范围内可看到日环食;而在半影范围内只能看到日偏食。
月球表面有许多高山,月球边缘是不整齐的。在食既或者生光到来的瞬间月球边缘的山谷未能完全遮住太阳时,未遮住部分形成一个发光区,像一颗晶莹的“钻石”;周围淡红色的光圈构成钻戒的“指环”,整体看来,很像一枚镶嵌着璀璨宝石的钻戒,叫“钻石环”。有时形成许多特别明亮的光线或光点,好像在太阳周围镶嵌一串珍珠,称作“贝利珠”(贝利是法国天文学家)。
无论是日偏食、日全食或日环食,时间都是很短的。在地球上能够看到日食的地区也很有限,这是因为月球比较小,它的本影也比较小而短,因而本影在地球上扫过的范围不广,时间不长,由于月球本影的平均长度(373293公里) 小于月球与地球之间的平均距离(384400公里) ,就整个地球而言,日环食发生的次数多于日全食。
5 注意事项
1.严禁在自然现象期间变相宣传封建迷信,恶意蛊惑群众,破坏民族与国家统一。
2.不要在街道、马路等其他危险地点观看,以免过于关注日食造成生命危险,在阳台观看时要注意安全,以免坠楼。日食
3. 由于日食导致气温,地球磁场变化、白日突暗。导致部分动物生理习惯不适应,如狗、猫等宠物应拴好,以免家畜恐慌发生伤人事件。
观测日全食
不要直接观测
医学专家指出,长时间直视太阳因其紫外线和红外线而导致视网膜黄斑被烧伤的“日光性视
网膜炎”,是几乎无法治疗的。视网膜黄斑是视网膜当中最敏感的部位,它使光线汇聚,让影像清晰。一旦被烧伤,视网膜黄斑将永远无法复原。被烧伤时可能没有感觉,但几小时以后就会出现反应,严重者失明。为此观看日全食时,首先要注意一点:千万不要用肉眼或任何光学设备(如望远镜等)直视太阳!这不仅仅是一个建议,还是一个非常严肃的警告。
二、月食
月食是一种特殊的天文现象,指当月球运行至地球的阴影部分时,在月球和地球之间的地区会因为太阳光被地球所遮闭,就看到月球缺了一块。此时的太阳、地球、月球恰好 (或几乎) 在同一条直线上。月食可以分为月偏食、月全食和半影月食三种。
1 简介
地球在背着太阳的方向会出现一条阴影,称为地影。地影分为本影和月食半影两部分。本影是指没有受到太阳光直射的地方,而半影则只受到部分太阳直射的光线。月球在环绕地球运行过程中有时会进入地影,这就产生月食现象。当月球整个都进入本影时,就会发生月全食;但如果只是一部分进入本影时,则只会发生月偏食。月全食和月偏食都是本影月食。
在月全食时,月球并不是完全看不见的,这是由于太阳光在通过地球的稀薄大气层时受到折射进入本影,投射到月面上,令到月面呈红铜色。似乎月球经过本影的路径及当时地球的大气情况,光度在不同的月全食会有所不同。
有时月球并不会进入本影而只进入半影,这就称为半影月食。在半影月食发生期间,月亮将略为转暗,但它的边缘并不会被地球的影子所阻挡。
2 相关故事
古时候,人们不懂得月食发生的科学道理,像害怕日食一样,对月食也心怀恐惧。外国有人传说,16世纪初,哥伦布航海到了南美洲的牙买加,与当地的土著人发生了冲突。哥伦布和他的水手被困在一个墙角,断粮断水,情况十分危急。懂点天文知识的哥伦布知道这天晚上要发生月全食,就向土著人大喊,“再不拿食物来,就不给你们月光!”到了晚上,哥伦布的话应验了,果然没有了月光。土著人见状诚惶诚恐,赶快和哥伦布化干戈为玉帛。
3 具体分类
月食可分为月偏食、月全食及半影月食三种。当月球只有部月食分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当地球的本影的直径仍相当于月球的2.5倍。所以当地球和月亮的中心大致在同一条直线上,月亮就会完全进入地球的本影,而产生月全食。而如果月球始终只部分为地球本影遮住时,即只有部分地球的本影,就发生月偏食。月球上并不会出现月环食。因为,月球的体积比地球小地球的本影区内,所以不会出现月环蚀这种现象。每年发生月食数一般
为2次,最多发生3次,有时一次也不发生。因为在一般情况下,月亮不是从地球本影的上方通过,就是在下方离去,很少穿过或部分通过地球本影,所以一般情况下就不会发生月食。据观测资料统计,每世纪中半影月食,月偏食、月全食所发生的百分比约为36.60%,34.46%和28.94%。
4 月食过程
月全蚀后半影食始:月球刚刚和半影区接触,这时肉眼觉察月食不到。正式的月食的过程分为初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。
1. 半影食始:月球刚刚和半影区接触,这时月球表面光度略为减少,但肉眼较难觉察。
2. 初亏(仅月偏食和月全食):标志月食开始。月球由东缘慢慢进入地影,月球与地球本影第一次外切。
3. 食既(仅月全食):月球进入地球本影,并与本影第一次内切。月球刚好全部进入地球本影内。
4. 食甚:月圆面中心与地球本影中心最接近的瞬间,此时前后月球表面呈红铜色或暗红色。(原因:太阳光经过地球大气层时发生折射,使光线向内侧偏折,但每种光的偏折程度不一样(色散),红光偏折程度最大,最接近地球阴影,映在月球上;此外,由于大气层的灰尘及云的含量与位置不同,光线偏折程度会有不同,因此月全食时的月球是暗红、红铜、或橙色的。同样的道理,由于大气层的折射,朝阳与夕阳不是白色的,而根据高度因为大气折射程度不同,呈现橙色或红色。)
5. 生光(仅月全食):月球在地球本影内移动,并与地球本影第二次内切。月球东边缘与地球本影东边缘相内切,这时全食阶段结束。
6. 复圆(仅月偏食和月全食):月球逐渐离开地球本影,与地球本影第二次外切。 月球的西边缘与地球本影东边缘相外切,这时月食全过程结束。月球被食的程度叫“食分”,它等于食甚时月轮边缘深入地球本影最远距离与月球视经之比。
7. 半影食终:月球离开半影,整个月食过程正式完结。月偏食没有食既、生光过程,食甚也只表示最接近地球阴影的时刻。
月食程度的大小用食分来表示。食分等于食甚时,月球视直径在食甚时进入本影的部分与月球视直径之比。食甚时如月球恰和本影内切, 食分等于1。食甚时如月球更深入本影,食分用大于1的数字表示。月全食的食分大于或等于1。偏食的食分都小于1。半影月食的食分用月球直径进入半影的部分与月球视直径之比来表示。半影月食的食分大于0.7时,肉眼才可以觉察到。
三、流星雨
太阳系内充满着称为流星体的尘埃和固体块,这些“太空渣滓”闯进地球的范围时会和大气摩擦而燃烧,成为我们日常所见的流星。假如地球遇上一群密集的流星体(例如彗星释放出来的物质),便会产生流星雨现象。
相关形成
流星雨是一种有成群的流星看起来像是从空中的一点中进发出来,并附落下来的特殊天象。这一点或一小块天区叫做流星雨的辐射点。辐射点是一种透视效果。形成流星雨的根本原因是由于彗星的破碎而形成的。彗星主要由冰和尘埃组成。当彗星逐渐靠近太阳时冰气化,使尘埃颗粒像喷泉之水一样,被喷出母体而进入彗星轨道。但大颗粒仍保留在母彗星的周围形成尘埃彗头;小颗粒被太阳的辐射压力吹散,形成彗尾。剩余物质继续留在彗星轨道附近。然而即使是小的喷发速度,也会引起微粒公转周期的很大不同。因此,在下次彗星回归时,小颗粒将滞后母体,而大颗粒将超前与母体。当地球穿过尘埃尾轨道时,就有机会看到流星雨。流星雨活动性为彗星周期。
1 命名规模
流星雨流星雨(Meteor Shower )的产生一般认为是由于流星体与地球大气层相摩擦的结果(流星体可以是小行星带上的小行星),流星群往往是由彗星分裂的碎片产生,因此,流星群的轨道常常与彗星的轨道相关。成群的流星就形成了流星雨。流星雨看起来像是流星从夜空中的一点迸发并坠落下来。这一点或这一小块天区叫作流星雨的辐射点。通常以流星雨辐射点所在天区的星座给流星雨命名,以区别来自不同方向的流星雨。
例如每年11月1 7 日前后出现的流星雨辐射点在狮子座中,就被命名为狮子座流星雨。猎户座流星雨、宝瓶座流星雨、英仙座流星雨也是这样命名的。单个出现的流星,在方向和时间上都很随机,也无任何辐射点可言,这种流星称为偶发流星。与偶发流星有着本质不同的流星雨的重要特征之一,是所有流星的反向延长线都相交于辐射点。世界上最早的关于流星雨的记载是在公元前687年,中国关于天琴座流星雨的记载:“夜中星陨如雨”。
《左传》的记载,鲁庄公七年“夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨”。更早的古书《竹书纪年》中写道:“夏帝癸十五年,夜中星陨如雨。”
流星雨在太阳系中,除了八大行星、矮行星和它们的卫星之外,还有彗星、小行星以及一些更小的天体。小天体的体积虽小,但它们和八大行星、矮行星一样,在围绕太阳公转。如果它们有机会经过地球附近,就有可能以每秒几十公里的速度闯入地球大气层,其上面的物质由于与地球大气发生剧烈摩擦,巨大的动能转化为热能,引起物质电离发出耀眼的光芒。这就是我们经常看到的流星。
有的流星是单个出现的,在方向和时间上都很随机,也无任何辐射点可言,这种流星称为偶发流星。流星雨与偶发流星有着本质的不同,流星雨的重要特征之一是所有流星的反向延长线都相交于辐射点。
流星雨的规模大不相同。有时在一小时中只出现几颗流星,但它们看起来都是从同一个辐射点“流出”的,因此也属于流星雨的范畴;有时在短时间内,在同一辐射点中能迸发出成千
上万颗流星,就像节日中人们燃放的礼花那样壮观。当流星雨的每小时天顶流量(ZHR )超过1000时,称为“流星暴”。
偶发流星每天都会产生,发生的天区和时间都具有随机性,流星雨具有时间上的周期性,有些可以科学地预测,因此流星雨也被称作周期流星;另外,所有流星的反向延长线都相交于辐射点是流星雨的重要特征。
2 历史记载
流星雨的发现和记载,也是中国最早,《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年,夜中星陨如雨”的记载,最详细的记录见于《左传》:“鲁庄公七年夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨。”鲁庄公七年是公元前687年,这是
流星雨世界上天琴座流星雨的最早记录。
中国古代关于流星雨的记录,大约有180次之多。其中天琴座流星雨记录大约有9次,英仙座流星雨大约12次,狮子座流星雨记录有7次。这些记录,对于研究流星群轨道的演变,也将是重要的资料。
流星雨的出现,场面相当动人。中国古记录也很精彩。试举天琴座流星雨的一次记录作例:南北朝时期刘宋孝武帝“大明五年„„三月,月掩轩辕。„„有流星数千万,或长或短,或大或小,并西行,至晓而止。”(《宋书·天文志》)这是在公元461年。当然,这里的所谓“数千万”并非确数,而是“为数极多”的泛称。
而英仙座流星雨出现时的情景,从古记录上看来,也令人难以忘怀。请看:唐玄宗:“开元二年五月乙卯晦,有星西北流,或如瓮,或如斗,贯北极,小者不可胜数,天星尽摇,至曙乃止。”(《新唐书·天文志》)开元二年是公元714年。
流星体坠落到地面便成为陨石或陨铁,这一事实,中国也有记载。《史记·天官书》中就有“星陨至地,则石也”的解释。到了北宋,沈括更发现陨石中有以铁为主要成分的。他在《梦溪笔谈》卷二十里就写着:“治平元年,常州日禺时,天有大声如雷,乃一大星,几如月,见于东南。少时而又震一声,移著西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中,远近皆见,火光赫然照天,„„视地中只有一窍如杯大,极深。下视之,星在其中,荧荧然,良久渐暗,尚热不可近。又久之,发其窍,深三尺余,乃得一圆石,犹热,其大如拳,一头微锐,色如铁,重亦如之。”宋英宗治平元年是公元1064年。沈括已经注意到陨石的成分了。
在欧洲直到1803年以后,人们才认识到陨石是流星体坠落到地面的残留部分。
在中国现在保存的最古年代的陨铁是四川隆川陨铁,大约是在明代陨落的,清康熙五十五年(公元1716年)掘出,重58。5千克。现在保存在成都地质学院。
3 观测方法
流星雨的观测方法有以下几种:目视观测、照相观测、分光观测、光电观测、电视观测、雷达观测、空间观测等。但业余爱好者多用目视观测和照相观测。根据长期观测事实表明,天
空流星的出现有一定的规律,表现如下几点:
一、流星数与其大小有关,对于肉眼不能见的暗弱流星平均每降低一个星等( 因为星等数小的星更亮,所以天文学上习惯把星等数增加称为降低),流星数平均增加2。 5倍。 即流星体质量越小,数目越多。
二、在同一天中,流星出现的概率以黎明前为最大,傍晚时为最小,即下半夜的流星比上半夜多。
三、在同一年中,下半年的流星数比上半年多,秋季的流星比春季多。 尽管每天落向地球的流星数目由于观测手段不一,会有不同的结果,但大体上能反映出一定规律是相仿的。
4 观测误区
流星雨是很高级的天文观测,没有望远镜不能完成,这个概念是极端错误的。观测流星雨需要有宽敞的视野,如果使用了望远镜,视场会大大减小,观测到的流星的数量会大大减少,而且看到的流星也只能看到镜头中一亮,什么都看不清,所以,要观测流星雨时最好不要使用望远镜,只须我们的双眼和晴朗黑暗的天空。其次,观测流星雨并不是象想像的那样如同下雨一般,F4的专辑让许多人对流星雨产生了错误认识,其实如果观测一些流量比较小的流星雨,或者是观测流星雨的条件不佳(天空不够黑暗),几小时才看到一颗流星也是很平常的事。开头所说的流星雨都是些流量较大的著名流星雨,如果在观测的当天有着晴朗的天空,这些流星雨的流量一般是不会令各位失望的,但无论多大的流星雨,一般而言,在1分钟内平均只能看见几颗,某些可能达到几十颗(如2001年的狮子座流星雨),而像下雨一样多的流星雨是极少的(历史上有发生过,如1833年11月的狮子座流星雨,那是历史上最为壮观的一次大流星雨,每小时下落的流星数达35000之多)。
5 观测注意事项
观测流星的时候,我们的视野方向在一定的时间段内要固定,并记录下自己视野的中心位置,用赤经和赤纬表示。
如果大家一起观测,可以各自负责一块天区。即便别人观看的天区出现了流星,也不要随意转过去,以免会错过自己天区中出现的流星。这对于观测者的确是一个考验。
我们观测视野范围越大,就越可能看到更多的流星。因此,我们应尽量选择没有障碍的环境进行观测。视场中被遮挡的情况要记录下来,采用占总视场的百分比来表示。
如果是建筑物或树木还好确定,因为它们是静止的,只需要在改变观测区域的时候记录一次即可。而如果是天空中的云,情况会复杂一些。由于云经常变化,我们应该经常记录云占观测视场的百分比。
如果视场中被遮挡的范围超过20%,就应该中断观测,也可以改变观测方向。当然在出现流星暴雨的时候可以例外。
四、冲日
1 简介
冲日(英文:opposition ),简称冲,是由地球上观察天体与太阳的位置相差180度,即天体与太阳各在地球的两侧的天文现象。
2 分类
2.1 依天球坐标 冲日依照选择天球座标的不同,可分为黄经冲与赤经冲,而前者为常用冲日之定义(太阳与天体的黄经相差180°)。冲日前后是观测天体的好时机,因为天体在冲的位置时,当太阳下时天体则刚从东方地平线升起,至午夜时份天体的地平位置最高,至翌日的日出前天体才西下,所以天体整夜皆可见,这时天体与地球的距离也是在一年中最接近,视直径最大,是最亮的(最亮的定义只适用于行星与小行星等)。
2.2 地球与行星的轨道非正圆之关系 因为地球与行星的轨道非正圆之关系,天体在近日点前后的冲较接近地球,亮度也是历次冲日之中最亮的,这个冲即大冲(例如2003年8月下旬的火星大冲),相对于其他的冲日即称小冲或直接称冲日。理论上除太阳、地球与地球轨道内天体(如内行星等)之外,其余所有天体皆可有冲日现象发生,现多用在太阳系内运行之天体(如外行星、小行星、彗星等)。根据地球与该天体的会合周期,该天体相对于地球在每年有一至两次冲日(绝大部份时间只有一次),一般天文年历皆有列出各太阳系天体冲日时刻
。
3 分析
天文学家们把太阳系内的八大行星分为两大类:以地球为基点,一类为地内行星,一类为地外行星。顾名思义,地内行星就是运行轨道在地球以内的行星,包括水星和金星;地外行星是轨道在地球以外的行星,包括火星、木星、土星、天王星和海王星。这两大类行星在空中运行自然大不相同,地内行星的运动有四个特殊时期,分别为下合、上合、东大距和西大距;地外行星的运动也有四个特殊时段,分别为合、冲、东方照和西方照。地外行星才会出现冲日现象,地内行星是绝对不可能发生冲日。所以可以从行星在空中的位置判断它是属于地外或地内。
地外行星在地球轨道以外,当太阳把行星和地球分开180度时,简称“合”,合时,行星与太阳同升同落,掩埋在太阳的光辉中,人们无法观测到。当行星与太阳的黄经相差90度时,称为“方照”——行星在太阳以东叫东方照,在太阳以西叫西方照。如果行星与太阳的黄经相差180度,也就是说,太阳升起时,行星落下,而太阳落下时,行星升起,那么这时就称之为“冲”。冲日是观测行星的最佳时刻 。
五、凌日
凌日即指太阳被一个小的暗星体遮挡。这种小的暗星体什么是金星凌日经常是太阳系行星。
也可以解释为凌日是内行星经过日面的一种天文现象。水星和金星的绕日运行轨道在地球轨道以内,称内行星。
如果这两颗行星的一颗恰好从地球与太阳之间经过,地球上的观察者就会看到有一个黑点从太阳圆面通过,需时大约为一个多小时,人们把这种现象称为凌日。显然,地球上的人们能看到的只有水星凌日和金星凌日,如果人类能够站在火星观测,则可以看到地球凌日的胜景。
凌日一般以小时为计算单位。天文学家推测,2004年至2012年的凌日均为6小时左右。
2 金星凌日简介
金星,呈金黄色,是天空中最亮的星体,亮度抵得上15颗天狼星。金星,中国古称“太白金星”,若处晨称“启明星”,若处黄昏则称“长庚星”。金星是距离地球最近的行星,平均距离约4150万千米。金星半径为6073千米,比地球半径仅小300千米,体积是地球的0.88倍,质量是地球的五分之四,平均密度略小于地球。因此,人们常称金星是地球的姐妹行星。令人费解的是:金星金星和地球位置变化自转方向为由东向西(与地球自转方向截然相反),所以金星上看太阳竟是西升东落。而且,金星自转周期长达243天,比绕日公转周期224.7天还长,所以金星上的一昼夜相当于地球上的117天。金星的表面温度高达447摄氏度。
又由于水星、金星是位于地球绕日公转轨道以内的“地内行星”。因此,当金星运行到太阳和地球之间时,我们可以看到在太阳表面有一个小黑点慢慢穿过,这种天象称之为“金星凌日”。天文学中,往往把相隔时间最短的两次“金星凌日”现象分为一组。这种现象的出现规律通常是8年、121.5年,8年、105.5年,以此循环。据天文学家测算,这一组金星凌日的时间为2004年6月8日和2012年6月6日。这主要是由于金星围绕太阳运转13圈后,正好与围绕太阳运转8圈的地球再次互相靠近,并处于地球与太阳之间,这段时间相当于地球上的8年。
公元17世纪,著名的英国天文学家哈雷曾经提出,金星凌日时,在地球上两个不同地点同时测定金星穿越太阳表面所需的时间,由此算出太阳的视差,可以得出准确的日地距离。可惜,哈雷本人活了86岁,从未遇上过“金星凌日”罗蒙诺索夫。在哈雷提出他的观测方法后,曾出现过4次金星凌日,每一次都受到科学家极大重视。
他们不远千里,奔赴最佳观测地点,从而取得了一些重大发现。1761年5月26日金星凌日时,俄罗斯天文学家罗蒙诺索夫,就一举发现了金星大气。19世纪,天文学家通过金星凌日搜集到大量数据,成功地测量出日地距离1.496亿千米(称为一个天文单位)。当今的天文学家们,要比哈雷幸运得多,可以用很多先进的科学手段,去进一步研究地球的近邻金星了!
人们用10倍以上倍率的望远镜即可清楚地看到金星的圆形轮廓,40-100倍率左右的望远镜观测效果最佳。虽然观测这次“金星凌日”难度不算很大,但天文专家提醒,在观看时,千万不能直接用肉眼、普通的望远镜或是照相机观测,而要戴上合适的滤光镜,同时观测时间
也不能过长,以免被强烈的阳光灼伤眼睛。
金星凌日观测指导
此次金星凌日从北京时间6月8日13时13分左右开始,前后持续6小时左右。
这次金星凌日虽然说用肉眼也许也能看到,但效果总不会太好。如果您有望远镜——无论是小型观景望远镜还是天文望远镜——都可以获得更好的效果。10倍以上的倍率即可清楚地看到金星的圆形轮廓,40-100倍左右观测最佳。天气好的话,还可以看到由于金星浓厚的大气折射成的光圈,景象犹为壮观。如果当天日面上黑子较多,还可能出现金星掩太阳黑子的现象,使凌日的过程更金星凌日加有趣。
六、行星连珠
对于“行星连珠”现象,至今并没有一个严格的科学定义,通常用肉眼望去,行星差不多处在一条直线上,人们就称之为“行星连珠”。按这个“定义”,把行星的运动在画面上表示出来,就得一直关注行星的运动并找到“行星连珠”的时刻,这是不容易做到的事,更不用说对于“行星连珠”在视觉上因人而异。所以,人们现在用电子计算机自动地搜索出“行星连珠”。
1 简介
行星连珠
最近一次“行星连珠”发生在2000年5月20日,当然这是个渐近的过程,从5月5日就开始了。到5月20日这天,除天王星和海王星外,太阳系的其余七大行星——水星、金星、地球、火星、木星、土星、冥王星,将排列在一定的方向上,但不是如望文生义那样,像糖葫芦串成一条线,而是分散在一个有限的范围内。太阳系内九大行星实际上对黄道面(包括太阳在内的地球公转轨道的平面)各自略有倾斜,也就是说,就算“行星连珠”这九大行星也不会排列在一条直线上,而是散落参差,所谓“行星连珠”只存在于人们心目中。从这个意义上说,“行星连珠”与其说是天文学的研究对象,不如说是人们感兴趣的“视觉现象”。
2 视觉现象
行星连珠
对于“行星连珠”现象,至今并没有一个严格的科学定义,通常用肉眼望去,行星差不多处在一条直线上,人们就称之为“行星连珠”。按这个“定义”,把行星的运动在画面上表示出来,就得一直关注行星的运动并找到“行星连珠”的时刻,这是不容易做到的事,更不用说对于“行星连珠”在视觉上因人而异。
所以,人们想到用电子计算机自动地搜索出“行星连珠”,要使用电子计算机就必须对“行星连珠”给出准确的定义。科学家们现在根据下列四个前提来确定“行星连珠”:首先,行
星的位置取为在黄道面上的投影位置;其次,在黄道面上,把行星聚集在太阳与地球连成直线(l )的附近,视为“行星连珠”,不考虑不包括太阳的“行星连珠”;第三,把地球与其他行星的连线与太阳与地球的连线构成的夹角(θ),作为“行星连珠”的量化“指标”。这个夹角取小于90度的锐角;第四,求出同一时刻各行星的θ角,取其构成的最大夹角,把θ角的最大值变为最小值的时刻视为“行星连珠”。这里,考虑的行星数目从6个到9个,并研究所有太阳系行星的组合。地球必须包括在内。
行星连珠
简而言之,其他行星来到地球与太阳连线附近时,将会发生“行星连珠”的现象。不过,这是在一个扇形的范围内发生的“行星连珠”,所以远离地球的其他行星距直线l 也相当遥远。确定上述条件的理由是,在这个扇形范围内的行星作用于地球的引力方向大致相同。
也有人把行星与太阳与地球连线l 的距离作为量化的“指标”,在这种思路中,只是根据行星是否构成直线直观地判断。不过,在考虑其他行星给予地球的引力影响方面,采用θ角来判断更合情理。
根据上述前提制成的电子计算机程序,就可以相当方便地检索出“行星连珠”:从公元前3001年到公元3000年,每0.1天(约两个半小时)出现行星的排列,θ角的最大值,取出所有30度以下的情况。电子计算机根据美国喷气推进实验室公布的“DE404”这一高精度行星历,计算出行星的位置。
3 七星连珠
行星连珠
科学家根据计算结果,选出了近300年间(1850——2150年)7个以上行星的“行星连珠”,θ角的最大值,把角度小于13度的列入“行星连珠”,这种天象共有17次,距现在最近的一次“行星连珠”发生在2000年5月20日零时,θ角12.6度。此时,水星、金星、地球、火星、木星、冥王星,这七大行星排列在12.6度的范围内,上一次“七星连珠”发生在1965年3月6日9时,水星、金星、地球、火星、土星、天王星、冥王星排列在9.3度的范围内。2149年12月6日4时发生的将是“八星连珠”,其余16次都是“七星连珠”。2000年5月20日这样的“行星连珠”为30年一遇,就人的一生来说是少见的,但从时间的大尺度来看是频繁发生的,并不罕见。