古人為何能觀測到水星、金星和火星?
因為太陽系的各大天體運行並不完全同步;運行軌道也存在傾角,而非在一個絕對平面上,所以從地球看去,其他行星相對於太陽的位置是會發生變化的,水星、金星和火星自然也不會永遠湮沒在陽光中。
在地球上能用肉眼看見的行星只有五顆:金、木、水、火、土。其中金星和水星比木星、土星、火星要難觀測一些,因為它們的運行軌道在地球軌道的內側,始終在地球向陽面,不可能運行到地球的陰面,這就意味著夜晚是永遠看不見它兩的。
從上圖中我們可以看出,在地球繞太陽公轉一周的過程中,除了金星和水星,其他任何行星都總會有一段周期是位於地球陰面的,此時它們會出現在夜晚的天空。
而地球公轉一圈需要1年,於是這段周期也並不短暫,這就有了充分的觀測條件,因此古人能看到火星並不奇怪。
至於說地球軌道內側的金星和水星,它們雖然相對地球而言始終與太陽在同一側,但由於跟地球的繞日周期不同步,因此在不同季節,它們與太陽之間的距離也仍然是在不斷變化的,同時它們的大小和亮度也會有所不同。
就如上圖所示,
金星或水星在軌道的不同位置時,從地球上看會有不同的視覺感受。
而前面說過,它們的軌道與地球軌道並不在同一個平面,而是存在傾斜度的,於是當它們與太陽相距不是特別近的時候,就不會跟太陽同時升起和落下了,所以在適當的季節,我們就能在黎明和傍晚時分觀測它們了。
除此之外,發生日食的時候也是觀測它們的絕佳時機,可見古人並不是完全無法觀測到金星和水星的。
但也不得不承認水星確實非常難以觀測,因為它距離太陽始終太近了,軌道也相對最小,觀測的條件限制就特別大,據說哥白尼在臨終前也曾感嘆自己一生都未能見到過水星。