為什麼水星凌日如此罕見?

2020-12-05 天文在線

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水星凌日,這一天,全世界目光所至。

2019年11月11日,如果你將目光投向過天空,那麼你也許沒有錯過一個及其罕見的天文現象——水星凌日。水星,這顆太陽系最小的行星,直接從地球以及二者共同的恆星——太陽之間穿過。水星凌日是地球上最罕見的天文奇觀之一,讓天文學家得以有機會觀察太陽系運動的美麗視角。

凌日,是指太陽被一個小的暗星體遮擋,一般以小時為計算單位,這種小的暗星體經常是太陽系行星。從地球上看,只有兩顆行星會發生凌日現象,一顆是水星,一顆是金星,因為它們的繞日運行軌道在地球軌道以內,稱內行星。如果人類能夠站在火星觀測,那麼還可以看到地球凌日的勝景。

如果水星和金星其中的一顆恰好從地球與太陽之間經過,地球上的觀察者就會看到有一個黑點從太陽圓面通過。一個水星年僅持續88天——相較於地球365天的軌道周期,或者離太陽最遠的行星海王星那長達165年的、如糖漿般的軌道來說,水星凌日是一次迅速的短途旅行。當沿著軌道運行時,水星每隔116天從太陽與地球之間穿過一次,但是由於水星和地球的公轉軌道存在一定的夾角,水星、太陽、地球很少會排列在一條直線上,因此水星凌日的天象每世紀只會出現約13.4次。如果三者未連成線,從我們地球的視角來看,水星實際上像是正於太陽之上或之下運行。

在望遠鏡發明之前,水星凌日是無法觀看的。人類歷史上第一個預告水星凌日的人是德國天文學家克卜勒,他在1629年預言:1631年11月7日將發生稀奇天象--水星凌日。到了那一天,法國天文學家皮耳-伽桑狄首次觀測到了這一現象,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。

了解到這些,你可能想設置一個提醒通知——下一次水星過境在2032年11月13日。水星凌日只發生在5月8日和11月10日前後,本世紀雖然有14次,但多數發生在西半球,我國公眾能觀測到的僅有幾次而已。

一張2016年水星凌日的圖像——在圖像中,這顆行星是太陽下部三分之一處的小黑點。

相關知識

水星(拉丁語:Mercurius;英語:Mercury),中國古稱辰星;到西漢時期,《史記天官書》作者天文學家司馬遷從實際觀測發現辰星呈灰色,與「五行」學說聯繫在一起,以黑色配水星,因此正式把它命名為水星。

圖解:取自信使神太空船的水星合成影像

水星是太陽系的八大行星中最小和最靠近太陽的行星,但有著八大行星中最大的離心率,軌道周期是87.969 地球日。從地球上看,它大約116天左右與地球會合一次,公轉速度遠遠超過太陽系的其它星球。水星的快速運動使它在羅馬神話中被稱為墨丘利,是快速飛行的信使神。由於大氣層極為稀薄,無法有效保存熱量,水星表面晝夜溫差極大,為太陽系行星之最。

圖解:信使號飛越水星的第二張影像。柯伊伯撞擊坑剛好位於中央。廣泛的射紋系統來自頂部附近的北齋撞擊坑。

白天時赤道地區溫度可達432°C,夜間可降至-172°C。極區氣溫則終年維持在-172°C以下。水星的軸傾斜是太陽系所有行星中最小的(大約130度),但它有最大的軌道偏心率。水星在遠日點的距離大約是在近日點的1.5倍。水星表面充滿了大大小小的坑穴,外觀看起來與月球和其他衛星相似,顯示它的地質在數十億年來都處於非活動狀態。

圖解:2006年11月8日發生的水星凌日。畫面中部偏下的小黑點是水星,左邊較大的一個黑點和右邊的兩個黑點是太陽黑子

水星凌日是一種天文現象。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本尊。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。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Claire Cameron-Meg-流星魂

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