《天文基础知识》 第二章 天体视运动之行星在天球上的运动

《天文基础知识》

第二章 天体视运动

第四节 行星在天球上的运动

不知道大家还记不记得中学地理中学到的欧多克斯提出并由亚里士多德和托勒密完善的地心说，认为地球是宇宙的中心，地心说曾长期盛行，后来因为解释一些行星运动十分复杂而被更容易解释行星运动的日心说取代。从地心说到日心说是科学的进步，但其实地心说也不是一无是处。

首先我们来回顾一下地心说。地心说的起源很早，最初由米利都学派形成初步理念，后由古希腊学者欧多克斯提出，经亚里士多德完善，又由托勒密进一步发展成为“地心说”。在16世纪“日心说”创立之前的1300年中，“地心说”一直占统治地位。亚里士多德的地心说认为，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。

看完这段地心说的介绍有没有觉得，地心说和“天球”不能说类似，只能说一摸一样？其实地心说就是把宇宙空间分成了“天球”和“地球”，认为天球围绕地球旋转，这种运动就是天体视运动，而地心说最后之所以在科学界占据数千年统治地位后被取代，是因为其把“视运动”当作了“实际运动”。说到这，相信你明白为什么我说地心说不是一无是处了。我们要说的行星在天球上的运动其实就是行星的视运动，我们主要向大家介绍这些运动的几种天象：

“冲”、“合”、“凌”、“掩”、“留”这几个天象的名字很短，并不是天文学家起名字简洁，而是博大精深的中华文化。

在这里，我先说几个天象，尝试判断一下那些是存在的，哪些是我编的，答案就在下文中：

A 木星冲日 B 金星掩月

C 水星冲日 D 火星凌日

首先说一下“冲”（以土星冲日为例），土星绕太阳的周期很长，而地球的周期很短为一个地球年（天文学上的叫法）。所以地球跟土星的关系，就像钟表秒针跟分针，秒针每转一圈就会相遇一次，同理地球每绕天阳公转一周就会和土星相遇一次，而当地球位于太阳和土星连接线上时，称为“土星冲日”，所以每年都会有一次土星冲日，土星（或木星）冲日的时候，观测效果最好，视直径最大，而且在这一天，太阳落下时土星升起，太阳升起时土星落下，土星是整夜可见的。

有两点需要记住：一是“冲”的对象只能是太阳即只能冲日，是针对太阳而言的；二是冲的主体只能是地球以外的行星，冲的时间是该星位于太阳和地球延长线上。

图2-4-1 土星冲日（图片来源于网络）

现在说说“合”，所谓和就是两个天体黄经（在黄道坐标系中类比赤经）相等的状态，下面我们以金星合日给出介绍：

图2-4-2 金星合日（笔者自画）

在黄道坐标系中，上合的时候，从地球上看，太阳跟金星的黄经是相等的，下合也是一样的。

需要注意的是，“合日”的现象，我们都是无法看到的。因为合日时金星将被淹没在太阳的光辉中。但如果是金星合月，我们是有机会看到的。只要从地球上看上去，金星和月亮的黄经相等，就看到了金星合月的天象。

下面说“凌”，汉语里有个词叫“凌驾”，意思就是某物在某物的上面。比如金星凌日，其实可以看做金星合日的一种极特殊的情形----金星和太阳不仅黄经相等，而且从我们地球上看太阳的时候，还能从太阳表面看到金星缓慢地穿过去（一般这个过程维持几个小时）

图2-4-3 2012年金星凌日轨迹图（图片来源于网络）

需要注意：只有水星和金星可以凌日，地外行星只有冲日和合日，“合”这一天象经常见，但是“凌”却很长时间遇不到一次，金星凌日属于极其罕见的天象，大概每100年有一组，一组由两次相隔10余年。

而“掩”跟“凌”的区别，仅仅在于是谁盖住了谁。如果是大的天体盖住了小的天体，那么这叫 “掩”，如果是小的天体盖住了大的天体，那这叫“凌”

这里的大小，指的是从地球上看上去的大小，并非天体本身的大小。“月掩金星”也属于罕见的天象，本身它并不是多么难遇到，但由于观测者所在的地理位置限制，看到它的几率比日全食还小。

最后说一下“留”。我们知道在用地心说解释行星运动（视运动）时行星运动有顺行和逆行，夹在顺逆中间的临界点，就叫做“留”。

地球的运行周期比火星短一些，所以在地球上看来，火星会有顺行和逆行。中间的点就叫“留”。

到这里相信你已经得到了上面那个真假天象问题的答案了。