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天文知识——行星视运动

2011年1月7日 AEROFISH 3,170 views 发表评论 阅读评论

行星视运动是指观测者所见到的行星在天球上的移动。由于行星绕太阳运行,地球也绕太阳运行,从地球上看去,行星的视运动可以有两种描述方法,一种是相对于太阳的视运动,另一种是相对于恒星的视运动。

一、基本概念

1.恒星

恒星的“恒”字代表他在天球上的位置是相对不变,恒星组成星座,所以星座的形状也不会改变。恒星从东方的地平线爬上来,爬到最高点,然后往西方沉下去。看起来就像整个天球围绕着地球旋转一样。

事实上,恒星在天球上的位置是会变化的,我们称恒星在天球上的运动为自行,但恒星的移动非常非常缓慢,非要经过数十年的时间,再加上精确的量度,才能够侦测出来。

太阳即属于恒星,但本文之后所提到的恒星特指非太阳的其它恒星。

2.行星

行星的“行”字代表它们并不会永远停在同一个星座内,它们会在天球上的黄道附近四处闯荡。它们之所以会四处乱闯,是由于它们和地球一样,皆会绕着恒星公转。

本文所讨论的行星视运动,特指我们太阳系中的行星视运动。

3.内行星、外行星

也称地内行星、地外行星。

在太阳系中,以地球轨道为界,在地球轨道以内运行的水星和金星叫做内行星;在地球轨道以外运行的火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星叫做外行星。这两类行星各自有不同的视运动特征。

4.行星的公转

行星环绕太阳的运动叫做公转,公转的路径叫做公转轨道。行星公转有以下几个特点:
a.行星公转轨道都是一些偏心率不大的椭圆。偏心率最大的是冥王星,也只有0.256。
b.行星的公转轨道面几乎在同一个平面上。轨道倾角最大的是冥王星,也只有17.1°。
c.行星都是由西向东绕太阳运行的。
d.行星绕太阳公转的周期有长有短。越接近太阳的行星公转周期越短,越远离太阳的行星公转周期越长。

了解以上四个特点是很有意义的。了解了第二个特点,就会懂得行星必然出没在黄道附近。了解了第三第四个特点,就好理解内行星和外行星视运动的特征。

5.黄道面、黄道

地球绕太阳公转的轨道平面称为黄道面。

地球绕太阳公转的轨道平面与天球相交的大圆称为黄道,也可理解为太阳在天球上的视运动轨迹。

6.视角距

地球看向行星为一条线,地球看向太阳为另一条线,两条线的夹角为行星、地球、太阳三者的视角距。

二、太阳系中的行星相对于太阳的视运动

内行星和外行星相对于太阳的视运动是不同的。内行星总是在太阳附近来回摆动,它同太阳的角距限制在一定范围内。外行星同太阳的角距不受限制,可以在0°-360°之间变化。

水星同太阳之间的视角距不超过28°,金星同太阳的最大视角距是48°。由于水星、金星和地球的轨道都不是正圆,所以最大视角距随着它们之间相对位置变化而有所变化。水星的变化范围在18°-28°之间,金星的变化范围在44°— 48°之间。

1.内行星相对于太阳的视运动

有四个特殊位置:下合、上合、东大距、西大距。

当行星、地球及太阳在黄道面上的投影成一直线时叫“合”。太阳在中间时称为“上合”;内行星在中间时称为“下合”。

内行星、地球和太阳三者所成的视角距最大时叫“大距”。内行星在太阳东边叫“东大距”,日落后行星会出现在的西面地平在线,此时是观测内行星的最好时机。“西大距”即表示行星在太阳的西边,日出前行星会从东面地平线升上,因为需要在日出前观测,所以观测条件不及“东大距”。

内行星上合的时候间与太阳一起升落,我们看不到它。上合后若干时间,内行星东移到离太阳有一定角距时,日落后出现在西方地平线上。内行星东移至东大距的时候,是观测它的最佳时机。过东大距后,内行星改向西移动,逐渐靠近太阳,到下合附近就看不见了。下合后若干时间,内行星逐渐西移,当离太阳有一定角距时,日出前出现在东方地干线上,我们又能看见它了。以后继续西移,当移到西大距的时候,又是观测它的好机会。过西大距后,内行星改向东移动,逐渐靠近太阳,到上合附近又看不见了。

由上可知,金星和水星,只有在日出前或日落后一小段时间才可观测到。

通常,在日出前出现的内行星,我们称为“晨星”,在日落后才出现的称为“昏星”。

内行星连续两次上合或者两次下合的时间间隔叫做会合周期。水星的会合周期是115.88日,金星的会合周期是583.92日。

内行星在下合的时候,从地球上看去有时会从日面经过,这种现象叫做凌日。(凌日现象改日另文介绍。)

2.外行星相对于太阳的视运动

也有四个特殊位置:合、冲、东方照、西方照。

当行星、地球及太阳在黄道面上的投影成一直线时叫“合”或“冲”。太阳在中间时称为“合”;地球在中间时称为“冲”。

外行星、地球和太阳三者所成的视角距为90度时,称为“方照”。外行星行在太阳东边叫“东方照”,在西边叫“西方照”。

在合的时候,外行星和太阳在同一个方向上,我们看不见它。合后若干时间,外行星西移到离太阳有一定的角距时,日出前出现在东方的地平线上,我们就能看见它。以后西移到西方照,后半夜都可以见到。过西方照后外行星继续西移,逐渐提早从东方升起。当外行星到达冲的时候,太阳刚落山,它就从东方升起,整夜可以见到,是观测它的最好时机。冲过后,外行星继续西行,移到东方照时,上半夜都可以见到。以后逐渐靠近太阳,移到合的附近又看不见了。

外行星连续两次合或冲的时间间隔叫做会合周期。火星的会合周期是779.94日,木星的会合周期是398.88日,土星的会合周期是378.09日。

三、太阳系中的行星相对于恒星的视运动

行星相对于恒星的视运动的路径是比较复杂。看上去行星大部分时间在天球上由西向东移动,叫做顺行;小部分时间由东向西移动,叫做逆行。由顺行转到逆行或由逆行转到顺行,行星在天球上的位置叫做留。

行星的视运动情况可以查当年的《中国天文年历》或《天文普及年历》。在天文年历中,一般都列有当年太阳和各大行星的赤经、赤纬值。水星每5日列一组值,金星、火星、木星、土星每10日列一组值。我们查算到某日太阳和行星的赤经、赤纬值,就可以在黄道星图中标出太阳和行星的位置。在查算的时候,要注意把行星留的日期考虑进去。从行星和太阳的赤经差,可以谁知行星的升起、下落以及可见情况。

如果在黄道带星图上标出十二个月内太阳和行星的位置,就可以得到整年行星可见情况。这种图在一些天文书刊中很容易找到,比如《天文爱好者》杂志。用肉眼观测行星,即对以了解行星的视运动规律。观测时要有一张黄道带星图,根据推算或者查算,在星空中找到要观测的行星,估计这颗行星相对于周围恒星的距离,然后在黄道带星图上标出这颗行星所在位置,并且记下观测日期。对于水星,每天要观测一次。对于金星,可以一周观测一次。对于外行星,可以一周或者一个月观测一次。行星在留的附近,观测次数要稍多一些。把一年内观测记录下来的点,用光滑的曲线连接起来,就是这颗行星当年相对于恒星的视运动轨迹。

了解行星视运动的动态,对于实际观测行星时寻找目标是十分重要的,当然,如果您有类似SKYMAP这样的天文软件,则掌握行星动态就更容易、更直观了。

四、寻找行星的方法

天上的星星很多,怎样才能把我们要观测的行星找出来呢?除了上面所说的通过推算或者查算,了解行星的动态以外,还可以根据以下一些行星的特征来帮助寻找它们。

首先,行星总是在黄道附近运行。

其次,行星一般比恒星亮。金星是全天最亮的星,亮度在-3.3—-4.4等之间,发白光,人们叫它“太白金星”。木星亮度仅次于金星,在-1.4—-2.5等之间。土星亮度在1.2—-0.4等之间,颜色稍黄。火星亮度在1.5—-2.9等之间,火红色,很容易辨认出来。水星亮度在2.5—-1.2等之间,当它作为昏星或者晨星出现的时候,地平附近没有别的亮星,也容易辨认。

另外,行星闪烁小,亮度比较稳,而较亮的恒星总是不停地闪烁着。


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