4月3日將發生八年一遇的天象奇觀——金星合昴,你準備好了嗎?

再過兩天，即2020年4月3日，天空將上演八年一遇的天文奇觀——金星合昴。金星將經過金牛座的特色星團——昴星團旁邊。屆時夜空最明亮的星星與夜空最特別的星圖來一個合影。

上面這張照片是八年前，即2012年4月3日拍攝的，金星近距離經過昴星團。而這一次則將會靠得更近。

這是上次金星合昴與本次的金星位置對比，此次金星合昴中金星離昴星團最近一顆亮星只有14角分，滿月視直徑大約30角分左右，也就是說，這次金星距離昴星團最近一顆星只有半個月亮那麼遠，可以說距離是非常的近了，都相當於進入昴星團裡成為昴星團的一員了。

我用星圖∞APP查了一下4月3日晚8時金星與昴星團的相對位置，見下圖：

由於昴星團在天文望遠鏡裡看是灰常漂亮的，如果擁有天文望遠鏡的同學不容錯過，因為錯過這次，下一次的金星合昴將在8年後的2028年4月4日了。

咦，你會不會感到奇怪？怎麼每隔8年都是差不多在同一天發生？我們知道地球和金星的公轉周期並不同步，為什麼會每年都在同一天在同一個位置相會？這是個巧合嗎？我們先來算一算：

地球的公轉周期為365.24219天，金星是離地球最近的太陽系行星，公轉周期為224.701天。已知8個地球年為一個周期，因此我們用用地球公轉周期乘以8再除以金星的公轉周期：365.24219×8÷224.701≈13.0036694（年）也就是說，地球的8年剛好等於金星的13年，誤差不超過千分之四，折算後（乘以金星公轉周期天數）0.0036694×224.701相當於每8年相合位置僅相差0.8245天，一天不到。

因此，金星和地球每隔8年後，都會在同一天或往後一天到達同一個相對位置。此時相當於金星也會移動到星空的同一個位置。而近年的4月3日前後，金星剛好移動到距離昴星團最近的位置。不過經過最近點時我們中國是在白天，因此看不到。在圖2中，金星會緩慢向上移動，待我國日落後，金星已經移動到圖3的位置了。

你可能還是覺得奇怪，為什麼那麼巧？為什麼地球和金星的公轉周期剛好是8：13？這也太巧了吧？

其實這就是天文學裡的一個常見想像，稱為軌道共振。它是18世紀法國數學家、物理學家拉普拉斯在根據牛頓的萬有引力定律研究太陽系穩定性的時候發現的。

由於太陽系行星都具有較為穩定的軌道和公轉周期，而不同行星的軌道周期存在一個最小公倍數。比如如果一顆行星的公轉周期為2年，另一顆行星的公轉周期為3年，它倆的最小公倍數為6，那麼經過6年以後，它們就會剛好同時完成公轉回到同一個起點。

其實這種整數倍的公轉軌道共振現象並不是地球和金星特有的，基本上所有具有穩定周期和軌道的天體都有，只不過地球和金星的周期偏差是最小的，因此可以精確到天，每一年偏差都不超過一天。如下表：

最後我們來看一下太陽系內一個其他的軌道共振系統吧，木星的三顆伽利略衛星。

從裡到外分別是：木星——木衛一——木衛二——木衛三。它們的軌道周期比值剛好是整數倍的。分別是1：2：4

也就是說木衛三轉1圈，木衛二就剛好轉2圈，木衛一則剛好轉4圈。這種兩倍關係的軌道共振頻率是非常特別的。

明天有空，我們來介紹一下昴星團這個年輕而美麗的星團，敬請關注！過兩天的金星合昴千萬別錯過哦（^_^）