本月有兩次火星、木星和土星「等距排列」天象,第二次在27日出現

2020-12-14 地理沙龍號

宇宙中的所有天體都在不停的運動變化之中,這種變化可以分為兩類,一類是天體本身的發展演化變化,比如超新星爆發等;另一類是天體的運動變化,比如自轉、公轉等。這些天體的運動變化就會使我們在地球上看到不同的「天象」,天象在我國古代是指星佔家對天空發生的各種自然現象的泛稱,由於當時人們的認識十分有限,所以在看到一些天象時都會以為是上天的一種暗示,所謂「天降異象」,必有大事發生,天象在古代是非常神秘的。

火星、木星和土星「等距排列」

在現代,所謂的「天象」是指各種發生在地球大氣層外的現象,我們所了解的天象絕大多數都是由太陽系內的天體運動而產生的,比如我們最為熟悉的「日食」和「月食」,就是太陽、地球和月球三者的位置關係形成的天象,除此之外還有行星衝日、超級月亮、流星雨、行星合月、行星凌日等天象。這裡的很多天象都是和行星的運行有很大的關係,今年3月份,也就是這個月份,將會兩次出現火星木星和土星的「等距排列」,其中第一次出現在3月5日,而第二次將會出現在3月27日。

太陽系八大行星軌道

我們知道,在地球上我們所能見到的所有天體都會投影在「天球」上,所謂天球是指以地球的質心為中心,半徑任意長的一個假象球體,可以用來研究天體的位置和運動情況。實際上宇宙中的所有天體距離地球的距離是遠近不同的,但是我們在地球上看起來這些天體距離我們都一樣遠,仿佛就是位於以我們觀測者為中心的球面上,也就是「天球」上。此外,我們知道太陽系中的八大行星都繞著太陽進行公轉,而且具有共面性的特徵,也就是八大行星的公轉軌道幾乎是重合的,所以在我們地球上觀測這些行星通常都會位於一條直線上。

火星

當然,由於行星繞太陽公轉的周期和速度差異,所以我們觀察到行星之間的距離會有遠近的變化,這種遠近其實就是我們觀察行星的「角距離」有所不同,當行星的投影在天球上距離很近時,也就是兩顆行星與觀測者連線的夾角越小。而3月5日時,火星和木星之間以及木星和土星之間的角距離都大約為8.3°,叫距離較小,同時三顆行星出現等距排列的現象,十分難得。三顆太陽系十分有代表性的行星,位於天空中很近的距離內,火星是類地行星,也是人類出地球外關注最多的行星;木星是太陽系體積和質量最大的行星;土星是太陽系中具有最美麗環狀結構的行星。

木星

從距離太陽的距離遠近來看,火星、木星和土星的公轉軌道都位於地球之外,是太陽系第四顆、第五顆和第六顆行星,他們繞太陽公轉的軌道不同,公轉周期也各不相同。火星距離太陽的平均距離為1.52個天文單位(一個天文單位為1.5億千米),公轉一圈的時間為686天;木星距離太陽的平均距離為5.2個天文單位,公轉一圈的時間為11.86年;土星距離太陽的平均距離為9.54個天文單位,公轉一圈的時間為29.68年。

土星

因此,火星、木星和土星這三顆公轉周期不同的行星,要出現在很小的一片天空內,也是十分難得的。如果我們錯過了3月5日的火星木星和土星「等距排列」天象,那麼在這個月我們還有一次機會,那就是在3月27日還會上演這一天象,而且3月27日那次「等距排列」的角距離更近,由於火星的公轉運動角速度快,所以到了3月27日時火星已經運行到了土星和木星之間。此時,木星和火星的角距離約為3.6°,火星和土星的角距離約為3.2°,三顆行星總間距不足7°,如果天氣晴朗,請大家不要錯過這次的觀測機會。

土星、火星和木星等距排列

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