天文爱好者观测入门 第五讲

小伙伴们：停讲了一天，不知道大家对前面几讲中所描述的东西是否都已经基本理解了呢？今天先接着讲...



        小伙伴们：停讲了一天，不知道大家对前面几讲中所描述的东西是否都已经基本理解了呢？今天先接着讲第一章的最后一节吧。希望小伙伴们有任何不明白的地方发出提问哦。

行星在天球上的运动

上中学的时候，老师都给我们讲过行星的运动。在高中物理的万有引力定律那一章，课本上很明确地提了，由于托勒密(还记得高中竞赛里的Ptolemy定理么)的地心宇宙观存在着各种各样难以解释的问题，物理规律变得如此复杂，哥白尼才猜想地球是绕太阳运行的---一个简洁的学说成功了。

但是托勒密真的就失败了么？非也。今天我们所用的天球坐标系统，即研究行星视运动的坐标架，就是来源于托勒密的观念。视运动和真实的运动有时是同等重要的，对于地球上的天文观测者来说，视运动是个非常直观的工具。

好多高中的物理老师都对这一段物理学史几乎不提(因为对高考基本没用啊)。但现在我们都是大学生，大学生的视野就要变得宽广一些。既然有天文这爱好，天文学史是要了解的。

人类认识宇宙的历史，是一部残忍的压迫史，也是科学跟宗教斗争的血泪史。

所以我们今天拥有天文这个爱好，不光要有对宇宙的敬畏，还要有对前辈们的感激。

介绍行星在天球上的运动，要搞明白这样几个概念：

“冲”

“合”

“凌”

“掩”

“食”

“留”

是不是感觉天文学家们的用语特别简洁？(其实明显是中国文字的博大精深嘛).

先解释什么叫“冲”。听过木星冲日吧？听过土星冲日吧？水星冲日你没听过吧？土星冲木星你也没听过吧？一张图解释啥叫土星冲日：土星运行到这种位置的时候，就算是冲日。



土星绕太阳的周期很长，而地球的周期很短为一个地球年(天文学上就是这么称呼的，一个地球年)。所以地球跟土星的关系，打个形象的比方，就是秒针跟分针啊。每年都会有一次土星冲日，土星/木星冲日的时候，观测效果最好，视直径最大，而且在这一天，太阳落下时土星升起，太阳升起时土星落下(差了180度角)，土星是整夜可见的。

需要注意的是“冲”只能冲日，这个词是针对行星和太阳的位置关系的。再者，只有地球外面的行星(火星木星土星天王星海王星等)才能冲日，内行星(水星金星)是不能提及冲日的概念的。

那什么叫“合”？

简单地说，合，就是两个天体黄经相等的状态，而前面说的冲，则是一个天体跟太阳黄经相差180的情况。什么，没听过黄经？那你总听过赤经吧。类比一下，在黄道坐标系里也有这样的概念的。下面我们以金星合日做个介绍。



在黄道坐标系上，上合的时候，在地球上看来，太阳跟金星的黄经是相等的，下合也是一样的。

请注意：“合日”的现象，除非发生凌日，否则我们都是无法看到的。因为那时候金星将被淹没在太阳的光辉中。但如果是金星合月，我们是有机会看到的。只要从地球上看上去，金星和月亮的黄经相等(我可没说黄纬相等啊)，就看到了金星合月的天象。下图就是金星合月我们看到的景象。



金星合月—你可以直观地理解成，金星和月亮离得最近的时候。

“凌”。汉语里有个词叫“凌驾”，意思就是某物在某物的上面。比如金星凌日，其实可以看做金星合日的一种极特殊的情形----金星和太阳不仅黄经相等，而且从我们地球上看太阳的时候，还能从太阳表面看到金星缓慢地穿过去(一般这个过程维持几个小时)



这是于2012年6月6日笔者所拍摄的金星凌日照片。图中的圆形黑点为金星。

这里需要注意的是，只有水星和金星(地内行星)才有可能凌日。地外行星只有“合日”和“冲日”。

“合”这个天象是最常见不过的了，每年都有好几次。但“凌”这个现象是很难得一见的。金星凌日属于极罕见的天象，大约每一百年有一组金星凌日，每一组是两次，相隔8年。我很荣幸赶上了2012年的金星凌日，此生无憾了。

2016年还有一次水星凌日，希望大家珍惜这个机会吧。

而“掩”跟“凌”的区别，仅仅在于是谁盖住了谁。如果是大的天体盖住了小的天体，那么这叫“掩”，如果是小的天体盖住了大的天体，那这叫“凌”

这里的大小，指的是从地球上看上去的大小，并非天体本身的大小。

2012年的8月14日，有一次月掩金星，很荣幸那次我看到了，那一次我在北郊的农村拍摄深空天体。月掩金星也属于罕见的天象，本身它并不是多么难碰到，但由于观测者所在的地理位置限制，看到它的几率比日全食还小。

掩星的观测无论是对于天文学家还是对于天文爱好者都有很大的意义，无论是从“观”的角度还是从“测”的角度。

下面说最后一个术语：留。如果你学过高中物理的话，都知道行星的视运动有顺行和逆行，夹在顺逆中间的那个临界点，就叫做“留”。





地球的运行周期比火星短一些，所以在地球上看来，火星会有顺行和逆行。中间的点就叫“留”。上面六幅图已经很好地说明了一切。地心宇宙观认为“留”的现象是由于行星绕地球的运动由本轮和均轮控制，而日心宇宙说觉得，地球根本就不是宇宙的中心，这样看起来更简洁。所以简洁是智慧的灵魂啊。

但托勒密的地心宇宙说却启发了后面一位伟大的数学家---傅里叶，傅里叶级数，傅里叶分析的发展，奠定了整个理工学科的基础，最后发展出了今日的航天系统，才有了今天的HST（哈勃望远镜），JWST（詹姆斯韦伯望远镜），我们又了解了更深层次的宇宙。

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有关于行星的视运动，先介绍到这里。更深的内容，就是行星的轨道测量了，这一部分别说是我们爱好者，就连许多做天文的人也不是很了解，隔行如隔山啊。

下面来看点漂亮的图片，赏心悦目一下，这些天象其实都是非常精彩的~~.

日食，拍摄者：胡彦栋。顺便说一句，这种日冕并不是人人都能拍得出的，拍摄难度非常之大。







从下一章开始，我们就要进入真正的天文观测之旅了，上面讲的这些理论都是铺垫，走出家门看星空！

ps.相信各位小伙伴们在阅读了今天的内容之后，就能明白我们太阳系中行星的视运动以及可能会发生的各种天象了吧？希望在今后的观测中，小伙伴们也多做一些观测记录，或是留下一些影像，分享给大家哦。。

好了，第一章——天体的视运动 就全部讲完了，从下周开始，我们将真正的进入天文观测之旅了。小伙伴们兴奋吧？

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