簡介
金星凌日 是當金星運行到太陽和地球之間時發生的一種罕見的天文現象。由於水星、金星是位於地球繞日公轉軌道以內的“地內行星”。因此,當金星運行到太陽和地球之間時,可以看到在太陽表面有一個小黑點慢慢穿過,這種天象稱之為“金星凌日”。[2]
發生原理
金星凌日發生的原理與日食相似。當太陽、金星和地球排成一條直線,就有可能發生金星凌日。但由於金星和地球的繞日運行軌道不在同一個平面上,而是有一個3.4度的傾角,在大多數的情況下,太陽、金星和地球排列成一條直線時(下合日),金星不是在太陽的上面通過,就是在太陽的下面通過。地球每年6月8日和12月10日的前後分別經過金星軌道的降交點和升交點,如果此時日、金、地三者恰好排成一條直線,就會發生金星凌日。
研究歷史
“凌日”是極為難得的天文觀測機會,通過觀測研究,可以更精確地測定地內行星的運行軌道。尤其對金星凌日現象的觀測,還曾用於測定天文單位的準確值。
最早關於金星凌日現象的記載來自阿拉伯自然科學家、哲學家法拉比。他在一張羊皮紙上寫道:“我看見了金星,它像太陽面龐上的一粒胎痣。”如果這是真實的,那么法拉比看到的是在910年11月24日發生的金星凌日。
17世紀,英國天文學家愛德蒙·哈雷最早提出了觀測方法。但哈雷從未遇上過金星凌日。在哈雷提出觀測方法後,曾出現過4次金星凌日,每一次都受到科學家的極大重視。
最早成功預報金星凌日的是德國天文學家克卜勒。他成功預言了在1631年12月7日發生的金星凌日。
1761年5月26日發生的金星凌日,使俄國天文學家羅蒙諾索夫發現了金星大氣,這是人類第一次知道除地球以外有大氣的行星。
19世紀,天文學家通過金星凌日蒐集到大量數據,成功地測量出日地距離1.496億千米(一個天文單位)。
周期
金星凌日以243年的序列周期重複著:在相隔8年之後,間隔121.5年,再一個8年的間隔,然後再經過105.5年。21世紀之前的最後一組金星凌日發生在1874年的12月和1882年12月。21世紀的首次金星凌日發生在2004年6月8日,這一組的另一次將要發生在2012年的6月(預測日期為2012年6月6日 )。再下一次是2117年和2125年。
這是因為地球上的243個恆星年(365.25636天)是88757.3天,金星上的395個恆星年(224.701天)是88756.9天。因此經過這個時間段後金星與地球差不多同時回到各自軌道上同一位置。
類型
由於金星和地球環繞太陽的運行軌道不在同一個平面上,因此並不是每次金星合日都會發生金星凌日現象。
金星凌日可分為兩種:一種是降交點的金星凌日,發生在6月8日前後,金星由北往南經過日面(黃道)。另一種是升交點的金星凌日,發生在12月10日前後,屆時,金星由南往北經過日面(黃道)。
降交點和升交點的金星凌日在數量上是不相等的,即降交點的金星凌日比升交點的多。從公元902年至2984年,共出現32次金星凌日,其中降交點金星凌日有18次,而升交點金星凌日只有14次。
降交點金星凌日比升交點的多的原因就是降交點(6月8日前後)的金星凌日,金星距離地球較遠,達4321萬千米;升交點的金星凌日,金星距離地球較近,只有3947萬千米。在同等條件下,如果距離地球較遠,金星凌日發生的幾率就越多。
觀測要點
觀測工具
1、觀測金星凌日,首先必須注意保護好自己的眼睛,切記不可用普通的太陽鏡直接觀測;其次必須使用適當的安全減光裝置,最好使用專用的日食觀測卡進行觀測。
2、望遠鏡。10倍以上的倍率即可清楚地看到金星的圓形輪廓,40-100倍左右觀測最佳。天氣好的話,還可以看到由於金星濃厚的大氣折射成的光圈。如果當天日面上黑子較多,還可能出現金星掩太陽黑子的現象,使凌日的過程更加有趣。正規的凌日觀測要進行描圖,因此要選擇帶有投影屏的天文望遠鏡。
觀測時段
在凌日觀測中,共有5個特殊時刻,分別是凌始外切、凌始內切、凌甚、凌終內切和凌終外切。其中凌始外切就是金星凌日的開始時間,凌終外切是指金星全部移出太陽表面,凌日全過程結束。
相關術語
黑滴現象
當金星入凌和出凌時,可能會發現所謂的“黑滴”現象。實際上,當我們對著光亮,將兩個手指逐漸靠近,當很接近的時候,可以發現儘管手指還沒有接觸,就能夠看到上下手指之間有陰影把它們聯繫了起來,像是手指間有水滴一樣,這就是所謂的“黑滴”現象。
在凌始內切和凌終內切時,即太陽邊緣和內行星邊緣互相靠得很近即將接觸時,會發現有非常細的絲將兩個邊緣連線,這就是凌日時的黑滴現象。成因是大氣層的視寧度、光的衍射以及望遠鏡“極限解析度”的等多種作用造成的視輪邊緣的模糊。
暈環現象
在入凌和出凌階段,有時候金星視面邊緣會鑲上一絲極細的“暈環”或“光環”。這個“暈環”是由於金星大氣層頂部反射、散射陽光形成的。使用目鏡投影方式可看到它,但如果將望遠鏡加濾光片,則會更清楚。
地球之外的金星凌日
時間表
歷史
日期 | 開始時間 | 食甚時間 | 結束時間 |
1396年11月23日 | 15:45 | 19:27 | 23:09 |
1518年5月25–26日 | 22:46(25日) | 01:56(26日) | 05:07(26日) |
1526年5月23日 | 16:12 | 19:35 | 21:48 |
1631年12月7日 | 03:51 | 05:19 | 06:47 |
1639年12月4日 | 14:57 | 18:25 | 21:54 |
1761年6月6日 | 02:02 | 05:19 | 08:37 |
1769年6月3–4日 | 19:15(3日) | 22:25(3日) | 01:35(4日) |
1874年12月9日 | 01:49 | 04:07 | 06:26 |
1882年12月6日 | 13:57 | 17:06 | 20:15 |
2004年6月8日 | 05:13 | 08:20 | 11:26 |
未來
日期 | 開始時間 | 食甚時間 | 結束時間 |
2012年6月5–6日 | 22:09(5日) | 01:29(6日) | 04:49(6日) |
2117年12月10–11日 | 23:58(10日) | 02:48(14日) | 05:38(14日) |
2125年12月8日 | 13:15 | 16:01 | 18:48 |
2247年6月11日 | 08:42 | 11:33 | 14:25 |
2255年6月9日 | 01:08 | 04:38 | 08:08 |
2360年12月12–13日 | 22:32(12日) | 01:44(13日) | 04:56(13日) |
2368年12月10日 | 12:29 | 14:45 | 17:01 |
2490年6月12日 | 11:39 | 14:17 | 16:55 |
2498年6月10日 | 03:48 | 07:25 | 11:02 |
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、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、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、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、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 | |
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 | |
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 | |
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
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 埃律西昂:埃律西昂山 · 赫克提斯山 · 歐伯山 大瑟提斯高原 · 泰倫納山 · 哈德里亞卡山 · 阿波羅山 | |
峽谷 | 水手號峽谷 · 艾徹斯谷 · 卡塞峽谷 ·阿瑞斯峽谷 · 道峽谷 · 哈馬契斯峽谷 · 馬丁峽谷 | |
平原 | 北方大平原 · 烏托邦平原 · 亞馬遜平原 · 克里斯平原 · 埃律西昂平原 · 希臘平原 · 阿爾及爾平原 | |
區域 | 火星北極高原 · 火星南極高原 · 凱多尼亞 · 混沌地形 · 雅尼混沌 · 梅杜莎槽溝層 | |
撞擊坑 | 鏈坑 · 斯基亞帕雷利 · 古瑟夫撞擊坑 · 埃伯斯瓦德 · 玻尼維爾 · 艾爾伯斯 · 維多利亞 | |
地質特點 | 火星小球體 · 火星蜘蛛 · 瑞士乳酪特徵 · 碳酸化合物 | |
衛星 | 火衛一 ·火衛二 · 其他:史迪克尼撞擊坑 · 火衛科幻 | |
探測 | 弗伯斯計畫 · 精神號觀測 · 機會號觀測 · HiRISE · 登入火星 · 火星車 · 火星人造物體 · 載人火星計畫 | |
隕石 | ALH 84001 · 傑辛喜隕石 · 凱杜隕石 · 休格地隕石 · 納克拉隕石 | |
凌日 | 火星日食 · 火衛一凌日 · 火衛二凌日 · 水星凌日 · 金星凌日 · 地球凌日 | |
其他 | 火星殖民 · 火星地球化 · 火星天文學 · 火星計時 · 大流士火星曆 · 賀頓火星計畫 · 近火小行星 · 火星軌道穿越小行星 · 2007 WD5 · 火星科幻 · 火星人·火星沖溝 |