易坊好文馆

  1. 首页 > 生活百科 >

哥白尼没见过水星？观测水星的最好时间

水星

哥白尼没见过水星？观测水星的最好时间
文章插图

提起水星，可能很多人都会想到哥白尼。有不少文章都用“哥白尼一辈子都没见过水星”，来说明水星观测的不容易。的确，哥白尼在《天体运行论》中，对于金星、火星等使用的都是他自己的观测数据，只有水星用的是同时代其他天文学家的数据。说他没见过水星，可能失之武断，不过有一点可以肯定：哥白尼见到水星的机会并不多。
水星之所以不那么容易看到，主要是因为它离太阳的角距离太近，总是被淹没在明亮的阳光里。水星到太阳的平均距离为0.387个天文单位，它和太阳之间的角度最大不超过28.3°，这意味着它常常会在天还没有完 全黑下来时就已落山，或者刚从地平线上升起没多久，天就已经大亮。只有在天色见黑时，水星仍具有比较大的地平高度，才有利于观测。这时不仅可观测的时间更长，而且受大气扰动、消光的影响也更小。
下面我们就来分析一下在日出/日落时水星的地平高度，并以此来判断什么时候观测水星最好。
“夹角”影响水星高度

哥白尼没见过水星？观测水星的最好时间
文章插图

图1北回归线以北，日出前或日落后，黄道和地平的夹角示意图。如果日落时黄道和地平的夹角很小，那么即使水星离比较远，它的地平高度也有限。反之，如果夹角比较大，就算水星离太阳略近一些，它仍然可能具有更大的高度。
水星常伴太阳左右，它的地平高度自然也和太阳的位置有关。我们知道太阳系的八颗行星基本在同一个平面上绕日公转，这就是黄道面。“黄道”是太阳在星空背景中运行的轨迹，包括水星在内的行星基本上都沿着黄道运动。我们常说的黄道十二宫，就分布在黄道带上。
黄道是一个大圆，它和我们的地平圈有两个交点，并形成一个夹角。由于地球在自转，黄道和天体都在从东向西做视运动，交点的位置和夹角的大小每时每刻都在变化。对水星观测而言，我们关心的是在日出或日落的时刻，这个夹角有多大。为表述方便，下文把这个时刻的夹角简称为“夹角”。如图1所示，因为水星位于黄道附近并且总是离太阳不远，夹角大时它才有可能出现在较高的天空。反之如果夹角很小，它将与黄道一起倾斜着“躺”在地平附近，高度就不容乐观了。
表1 日出、日落时黄道与地平圈的夹角取最大、最小值的日期。
每天日出（或日落）的时刻，黄道和地平的夹角都有所不同，并且在一年之中呈周期性变化。如表1所示，在北回归线以北的地区，春分（3月21日前后）日落和秋分（9月21日前后）日出时的夹角最大，春分日出和秋分日落时的夹角最小。
南回归线以南正好相反，春分日出和秋分日落的夹角最大，春分日落和秋分日出的夹角最小。夹角的具体数值与地理纬度有关，纬度越高，夹角越小。在北京（北纬40度），夹角在26.5～73.5度之间。在哥白尼生活的波兰（约为北纬52度），夹角最大时为61.5度，最小仅为14.5度。只有在南北回归线之间的区域，夹角才可能达到90度，具体日期和纬度有关。
“距角”也是重要因素
“夹角”最大的日子，水星就最高吗？答案是否定的。还要看此时水星离太阳的角距离是否够大，如图1所示，如果它们离得太近，水星高度依然有限。

哥白尼没见过水星？观测水星的最好时间
文章插图

图2 水星、地球的公转示意图，轨道数据按比例。它们的相对位置从下合再回到下合，所经历的时间叫作会合周期。水星的会合周期是所有行星中最短的，平均为116天。另外，由于水星的公转轨道比较扁，大距时，它与太阳之间的角距离相差较大，从18度到28度不等。为醒目起见，图中添加了参考网格。
水星和太阳的角距离，取决于水星、地球的相对位置。在它们围绕太阳公转的过程中，会出现四个值得注意的相对位置。如图2所示，分别是下合，西大距，上合，东大距。上、下合发生在水星和太阳位于视线同一方向时，从上合（或其他位置，例如下合、东大距等）再回到上合（或这个位置）所经历的时间，就是水星的“会合周期”，平均为116天。东、西大距就是在一个周期中，水星和太阳角距离最大的时刻。东大距时，水星是昏星，西大距时是晨星。由于行星的公转轨道都不是完美的正圆，其中又以水星轨道最扁，它离太阳最远的时候比最近的时候远了50%。这使得情况复杂起来。

推荐阅读


上一篇：关西攻略

下一篇：SpaceX SpaceX接受狗狗币作为明年发射“DOGE-1登月任务”的支付方式