水星凌日

水星凌日

水星凌日是一種天文學現象,由於水星和地球的繞日運行軌道不在同一個平面上,而是有一個7度的傾角。二者只有兩個交點:升交點與降交點。因此,只有水星處於軌道上的這兩個交點附近,而日水地三者又恰好排成一條直線時,在地球上可以觀察到太陽上有一個小黑斑在緩慢移動,這種現象稱為水星凌日。在太陽系中在金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星上都可以看到水星凌日。水星凌日發生的原理與日食相似。由於水星和地球的繞日運行軌道不在同一個平面上,而是有一個7度的傾角。因此,只有水星和地球兩者的軌道處於同一個平面上,而日水地三者又恰好排成一條直線時,在地球上可以觀察到太陽上有一個小黑斑在緩慢移動,這種現象稱為水星凌日。小黑斑是由於水星擋住了太陽射向地球的一部分光而形成的。

基本信息

簡介

(圖)水星凌日水星凌日

當水星運行至地球和太陽之間,如果三者能夠連成直線,便會產生水星凌日現象。觀測時會發現一黑色小圓點橫向穿過太陽圓面,黑色小圓點就是水星的投影。水星凌日發生在五月初或十一月初,平均每百年出現十三次水星凌日的現象。

在人類歷史上,第一次預告水星凌日是“行星運動三大定律”的發現者,德國天文學家開普勒(1571至1630年)。他在1629年預言:1631年11月7 日將發生稀奇天象--水星凌日。當日,法國天文學家加桑迪在巴黎親眼目睹到有個小黑點(水星)在日面上由東向西徐徐移動。從1631年至2003年,共出現50次水星凌日,其中,發生在11月的有35次,發生在5月的僅有15次。每100年,平均發生水星凌日13.4次。

形成原因

水星凌日發生的原理與日食相似。由於水星和地球的繞日運行軌道不在同一個平面上,而是有一個7度的傾角。因此,只有水星和地球兩者的軌道處於同一個平面上,而日水地三者又恰好排成一條直線時,在地球上可以觀察到太陽上有一個小黑斑在緩慢移動,這種現象稱為水星凌日。小黑斑是由於水星擋住了太陽射向地球的一部分光而形成的。

周期

由於水星僅88天就繞太陽一周,這種凌日的情形大約每四個月就有一次。但是又由於地球並不是靜止不動的,水星要超過地球花的時間實際上比88天要多。

平均每百年出現十三次水星凌日的主要原因,是因為水星的軌道是傾斜的,並未和地球的軌道在同一個平面上(地球圍繞太陽運轉的軌道也被成為黃道圈)。水星的軌道與黃道圈傾斜大約7度。在我們看來,這個傾斜度可能不算什麼。但是,要知道太陽系是多么浩淼的空間和距離(太陽和地球之間的距離被成為“天文單位”--A.U.,有149,597,870.3公里),這就使得水星經常從地球和太陽之間的上方或下方掠過。

水星恰好在地球與太陽之間的位置,叫做低位交匯點。每當水星在低位交匯點靠近黃道圈時,被稱為“穿越軌道節點”。根據水星朝南運動還是朝北運動,分成上升節點和下降節點兩種。

當水星和地球處於AA位置時,水星穿過下降節點,處於低位交匯點,就會發生水星凌日現象。當兩個星球處於BB位置時,儘管水星也處於低位交匯點,但是它離黃道圈很遠,從地球上看,水星會從太陽的下面穿越。

特點

水星是地球的內行星,直徑為4878千米。2003年水星凌日有三大特點

一是水星距離地球只有8415萬千米,比發生在11月的水星凌日近1737萬千米。

二是水星視直徑為12角秒,比發生在11月的水星凌日大五分之一。

三是視直徑,水星與太陽相比,為1比158;而11月的水星凌日,為1比193。因此,無論是觀察還是拍攝水星凌日,2003年都是不可多得的良機。

發生時間

(圖)水星凌日水星凌日
地球每年5月8日前後經過水星軌道的降交點,每年11月10日前後又經過水星軌道的升交點。所以,水星凌日只能發生在這兩個日期的前後。水星凌日發生在5月(降交點)比發生在11月(升交點)少得多。一生中能在5月看到兩次水星凌日的人,鳳毛麟角。

21世紀發生具體時間

注意:表中時刻全為格林威治時間,台北時間需加8小時

日期 凌始外切 凌始內切 凌甚 凌終內切 凌終外切 最小日心距(角秒) 中國觀測情況

2006Nov08

19:12 19:14 21:41 00:08 00:10 422.9 適合
2016May09 11:12 11:15 14:57 18:39 18:42 318.5 不適合
2019Nov11 12:35 12:37 15:20 18:02 18:04 75.9 不適合
2032Nov13 06:41 06:43 08:54 11:05 11:07 572.1 適合
2039Nov07 07:17 07:21 08:46 10:12 10:15 822.3 適合
2049May07 11:03 11:07 14:24 17:41 17:44 511.8 不適合
2052Nov09 23:53 23:55 02:29 05:04 05:06 318.7 適合
2062May10 18:16 18:20 21:36 00:53 00:57 520.5 適合
2065Nov11 17:24 17:26 20:06 22:46 22:48 180.7 不適合
2078Nov14 11:42 11:44 13:41 15:37 15:39 674.3 不適合
2085Nov07 11:42 11:45 13:34 15:24 15:26 718.5 不適合
2095May08 17:20 17:24 21:05 00:47 00:50 309.8 適合
2098Nov10 04:35 04:37 07:16 09:56 09:57 214.7 適合

觀測方法

(圖)水星凌日水星凌日

觀察水星凌日必須藉助望遠鏡。它與觀察太陽黑子的方法相似。通常有兩種方法:

一是投影法

通過望遠鏡,把太陽投影到一張白紙上進行觀察。

二是目視法

在望遠鏡的物鏡(前方)裝上濾光鏡,再進行觀察。

天文愛好者可以用燒電焊用的黑玻璃,也可以用X光底片或電腦軟碟的磁片,幾張重疊起來製成眼鏡,戴上它用雙筒望遠鏡觀察水星凌日。如何選購雙筒望遠鏡?一是口徑(物鏡)越大越好,物鏡(前鏡)直徑70毫米的較理想;二是選購多層鍍膜的物鏡,通常鍍綠膜、藍膜的較好,鍍紅膜的最差。需要著重指出的是,觀察水星凌日,千萬不能用肉眼直接看太陽,要注意保護眼睛。

各行星上觀察

金星上觀察

簡介

水星凌日(金星)是當水星運行到太陽和金星之間時發生的一種罕見的天文現象。當水星凌日出現,從金星上可以看到水星像一個黑色圓盤從太陽表面划過。上次金星上的水星凌日發生在2007年06月04日。水星凌日的時間通常都超過8小時,但最近的水星凌日大多都少於7小時。水星與金星的會合周期是144.566日,它是運用公式1/(1/P-1/Q)運算,其中P(水星)的軌道周期是87.968日,而Q(金星)的軌道周期是224.695日。

時間

1971年6月11日

1976年12月25日

2005年11月17日

2007年6月4日

2011年6月3日

2012年12月18日

2016年12月17日

2022年7月2日

火星上觀察

簡介

水星凌日(火星)是水星運行到太陽和火星之間時,看見水星橫越過太陽前方的一種罕見天文現象。當水星從火星和太陽之間穿越時,從火星上可以看到一個黑色的小圓盤從太陽表面划過。火星上的水星凌日比地球上的水星凌日更為罕見,要數十年才發生一次。

火星漫遊車精神號和機遇號在2005年1月12日(從14:45UTC至23:05UTC)可能已經觀測到水星凌日的現象,但是提供的影像解析力不足。它們可能也從火星上觀測到視直徑有2'的火衛二凌日,火衛二2'的視直徑比視直徑只有6.1的水星大了20倍。噴射推進實驗室推算的天體歷JPL Horizons指出,機遇號可以從凌的開始一直觀測到所在地的日落,大約是19:23UTC;而精神號可以從所在地的日出,大約是19:38UTC,一直觀測到凌的結束。

原理

運用公式1/(1/P-1/Q),可以算出火星與水星的會合周期是100.888天,式中水星的軌道周期(P)是87.969日,火星的軌道周期(Q)是686.98日。水星的軌道面相對於火星的軌道面傾斜5.16°,比相對於地球軌道面(黃道)的傾角7.00°還要小。

時間

2003年12月18日

2005年1月12日

2005年11月23日

2013年5月10日

2014年6月4日

2015年4月15日

木星上觀察

簡介

從木星看見水星從太陽前方經過的水星凌日發生在水星直接從木星與太陽之間經過的時刻,從木星看見水星遮蔽了太陽盤面上很小的一部分。當凌日的時候,從木星看見的水星是從太陽盤面上經過的一個小黑點。水星凌日可能是從木星的衛星上觀察到,而不是從木星本身,凌日的時間和周遭的自然環境也會有些微不同。

原理

利用公式1/(1/P-1/Q),可以計算出水星和木星的會合周期是89.792日。此處P是水星的恆星軌道周期(87.968435日),Q是木星的軌道周期(4330.595日)。水星軌道相對於木星黃道的軌道傾角是6.29°,比相對於地球黃道的7.00°略小一些。從木星看到的水星凌日系列周期通常是17,330日(大約47.44年)。這相當於目星公轉4周,水星公轉197周,或是193個會合周期。由於水星繞日公轉比木星快了許多,因此在木星離開軌道交點之前,水星會有一次以上的機會經過交點,因此,在木星行經交點之際,水星凌日會在6年之間成集團性的發生。

時間

2000年2月9日

2005年12月25日

2006年3月26日

2011年11月28日

2012年2月26日

2018年1月12日

土星上觀察

簡介

水星凌日(土星)是從土星看見水星從太陽的前方經過的凌。這種事情發生時,水星這顆行星直接從太陽和土星之間通過,在土星上的觀測者會看見一個小黑點遮蔽了太陽盤面的一小部分。在凌的時候,從土星會看見水星像一個很小的黑點從太陽表面的前方經過。前一次的凌日已經在2011年12月30日發生了。在土星衛星的表面比在土星本身更容易觀測水星凌日,而時間和過境的情況自然會有些不同。

原理

水星和土星的會合周期是88.694天。可以利用公式1/(1/P-1/Q)計算出來,此處P是水星的恆星軌道周期(87.968天),Q是土星的軌道周期(10746.940天)。水星的軌道相對於土星黃道面的傾角是6.38°,小於對地球黃道的7.00°。從土星上觀測水星凌日,在大約30年的周期中會經歷到兩個群聚。

時間

1998年3月4日

1998年6月1日

1998年8月28日

1998年11月25日

1999年2月21日

2011年12月30日

2012年3月28日

2012年6月25日

2012年9月22日

天王星上觀察

水星凌日(天王星)是水星運行到太陽和天王星之間時,看見水星橫越過太陽前方的一種罕見天文現象。當水星從天王星和太陽之間穿越時,從天王星上可以看到一個黑色的小圓盤從太陽表面划過。

海王星上觀測

水星凌日(海王星)是水星運行到太陽和海王星之間時,看見水星橫越過太陽前方的一種罕見天文現象。當水星從海王星和太陽之間穿越時,從海王星上可以看到一個黑色的小圓盤從太陽表面划過。

過程

水星凌日發生在5月(降交點)比發生在11月(升交點)少得多。一生中能在5月看到兩次水星凌日的人,鳳毛麟角。廣東雖然有幾千萬人,但至今還沒有發現有人在5月看過兩次水星凌日。
未來五次5月的水星凌日將發生在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。中國如要下次在5月看到水星凌日的全過程,就要等到2108年5月12日。因為其餘四次水星凌日都發生在夜間,中國不能看到或不能看到全過程。因此,2003年5月7日的水星凌日,不可錯過。錯過就要等105年。
2003年5月7日的水星凌日,凌始在13時13分,水星剛好接觸日面;凌甚在15時51分,水星與日面中心相距最近,凌終在18時30分,水星恰好脫離日面。全程歷時5小時17分鐘。這天,廣州日落為18時57分。所以,廣州可觀測到水星凌日的全過程。
水星在太陽附近神出鬼沒,就是專業天文學家也難得一見。水星在八大行星中距離太陽最近,其距離只有5790萬千米。因為距離太陽太近,從地球上看,水星常被淹沒於太陽的光輝里,這使得人們很難一睹其容顏。只有當水星與太陽的角距離最大,即“大距”時,水星才易被人們觀測到。
和水星的“大距”相比,水星凌日則更是觀賞水星背影的難得機遇。水星凌日的原理與日食相同,日食是當月球走到太陽與地球中間,將太陽遮住的現象。水星凌日是水星走到太陽與地球中間出現的現象。但由於水星比月球離開地球要遠得多,看上去只是太陽圓面上一個很小的黑點,別看她小,這個黑點卻是一顆近5000公里直徑的星球。
觀測者應選擇東面開闊的地點,還需天氣晴朗。這次水星凌日在中國東部觀測比中西部有利,但即使東部也只能觀測到水星凌日的下半場演出。
據了解,水星雖然以“水”冠名,但實際上表面並沒有水,這顆星球表面也有高山平原,但最特色的風光是星羅棋布的環形山,其中有以李白、曹雪芹等15位中國名人命名的環形山。凌日時,水星離地球近1億公里。

觀測歷史

在人類歷史上,第一次預告水星凌日是“行星運動三大定律”的發現者,德國天文學家克卜勒(1571至1630年)。他在1629年預言:1631年11月7日將發生稀奇天象——水星凌日。當日,法國天文學家加桑迪在巴黎親眼目睹到有個小黑點(水星)在日面上由東向西徐徐移動。從1631年至2003年,共出現50次水星凌日,其中,發生在11月的有35次,發生在5月的僅有15次。
在望遠鏡發明之前,水星凌日是無法觀看的。法國天文學家皮耳-伽桑狄於1631年首次發現這一現象,他的觀測結果隨後被證明可以用於測量太陽系之間的大尺度距離,包括日地距離等。
在水星凌日發生時,我們可以看到水星像一個小黑點一樣從太陽表面慢慢爬過。想要觀看水星凌日必須注意要在望遠鏡上安裝防太陽輻射鏡,或者將觀測圖像傳至顯示屏上觀看,否則會對視力會造成嚴重傷害。在此次水星凌日過程中,夏威夷大學天文學院將觀測水星稀薄大氣中的鈉含量。此外,來自日本、美國、歐洲等國家的多個太空飛行器將進行全程追蹤。
人類歷史上唯一一次向水星發射飛船是在1974至1975年。美國的“水星信使”號探測器將在2009年抵達水星。

天文現象盤點

天文現象是天體到了某個特定位置(客觀上的位置)或狀態而造成的特殊現象

天文現象

涉及星體

周期

現象

木星沖日

木星、地球、太陽

1年略多

木星、地球和太陽排成一條直線,此時木星距地球最近、光度最亮

土星沖日

土星、地球、太陽

378.03117天

土星、地球、太陽依次成一條直線,即土星與太陽黃經相差180度

金星凌日

金星、地球、太陽

243年

金星運行到太陽和地球之間時,可看到太陽表面有一個小黑點慢慢穿過

水星凌日

水星、地球、太陽

約4個月

水星運行至地球和太陽之間,可看到黑色小圓點橫向穿過太陽圓面

金火合月

金星、火星、月球

非罕見天象

金星和火星距離月亮很近,三者相映,組成一張笑臉

四星凌土

土衛一、二、四、六

14年或15年

4顆衛星在同一天從土星的前方經過,可看到4顆衛星投下的影子掃過土星雲頂

六星連珠

水星、金星、木星、火星、天王星、海王星

十幾年至幾十年

六星並非連成一條筆直的線,而是看起來靠得比較近

七曜同宮

日月金木水火土

1千年約25.8次

七星集中在由地球望去的同一星座之某一小範圍內

人類歷史上壯觀的天文現象

天文現象是天體到了某個特定位置(客觀上的位置)或狀態而造成的特殊現象。有些天文現象是占星術上的熱門話題,事實上觀測天文現象是研究和拍攝天體的好機會,例如小行星掩星的聯合觀測可測定小行星的形狀和大小。

宇宙中九大罕見的天象奇觀

根據資料介紹,神奇的天象中,“五星連珠”不多,“七曜同宮”難見,“九星連珠”最奇。據統計,從1901—2100年,至少有15次“五星聚”和“七星聚”。在中國,古人認為,“五星連珠”出現是吉祥好景之兆。而“九星連珠” ,則是數百年才遇一次。
水星凌日| 九星聯珠| 五星聯珠| 雙星伴月| 金星凌日| 四星凌土| 金火合月| 水星東大距| 七曜同宮

火星

地理反照率特徵火星運河 · 太陽湖
山峰陶瑪西亞 · 弗雷葛拉山脈
火山塔爾西斯奧林帕斯山 · 亞拔山 · 艾斯克雷爾斯山 · 帕弗尼斯山 · 阿爾西亞山
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