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“金星凌日”的奇妙天象已在天空上演。这是时值129年之后,本世纪的第二次也是最后一次“金星凌日”,堪称世纪绝唱。下次“金星凌日”将出现在2117年,也就是说错过了这次,还要再等105年。
“金星凌日”的原理类似日食,指金星运行到太阳和地球之间,三者恰好在一条直线上时,金星挡住部分日面而发生的天象。从地球上看,就好像太阳公公的脸上长了一颗可以移动的美人痣。
金星凌日的成因
任何行星凌日的发生都是简单的几何问题:该行星必须从观察者和太阳之间通过。从地球上,我们可以看到水星和金星凌日;由火星上还可以看到地球凌日。这样的事件相对来说不常发生,因为各行星的轨道和黄道(由地球上看太阳在天空中的路径)并不在同一个平面上。例如金星轨道和地球轨道有3.4度的夹角,因此即使金星和太阳在同一个方位(天文学家称之为“合”),大部分时候金星都远在黄道的上方或下方,而不是横过太阳表面。同样地,月球绕行地球也不是每个月都造成日食,它通常会由黄道的上方或下方通过。
“金星凌日”只有当地球和金星在两者轨道交叉处附近发生“合”的时候才会产生,所以“金星凌日”通常每243年只有4次。“金星凌日”之间的间隔是可预测的:通常一次凌日后8年会有第二次;过105.5年后发生下一次,8年后再有一次;再过121.5年后重新循环。为什么成双的凌日通常会间隔8年发生呢?因为金星绕太阳一周需要224.7天,13个金星年几乎正好等于8个地球年。一对“金星凌日”中的第一次发生后8年,金星和地球的轨道又回到几乎相同的位置,所以它们仍然会大致和太阳对齐。太阳的角直径(即它在天空中看起来的大小)大约是0.5度,所以能容许些微的误差。如果第一次凌日时金星由太阳盘面某一侧靠近边缘处横过,下一次就会由另一侧横过。但是有时候,一对“金星凌日”中只发生一次凌日,那是因为另一次稍有偏差。14世纪就只发生了一次金星凌日,而3089年12月18日也将是如此。
黑滴效应
遗憾的是,望远镜的局限和其他因素导致了一个(测定准确时间的)障碍——“黑滴效应”。当金星边缘即将碰触到太阳内缘时,原本清晰的边缘中间会突然出现一道讨厌的韧带状黑晕。这一扭曲现象会给金星凌日的准确计时带来几秒的误差。这种现象可以被模拟呈现:当我们对着光亮,将两个手指逐渐靠近,当很接近的时候,可以发现尽管手指还没有接触,就能够看到上下手指之间有阴影把它们联系了起来,像是手指间有水滴一样,这就是所谓的“黑滴”现象。
这种现象的成因是地球大气层的视宁度、光的衍射以及望远镜“极限分辨率”等多种作用造成的视轮边缘的模糊。除此之外,在入凌和出凌阶段,有时候金星视面边缘会镶上一丝极细的“晕环”或“光环”。这个“晕环”是由于金星大气层顶部反射、散射阳光形成的。使用目镜投影方式可以看到它,但如果将望远镜加滤光片,则会更清楚。
随着雷达之类的技术发展,使得天文学家们能够修正地球与金星距离的确切数值,凌日测距法已成为历史产物。然而,2004年的金星凌日仍然激起了全世界人们的好奇心,人类第一次可以通过宇宙飞船以前所未有的清晰度观看这一天文奇观。
金星凌日的前景
在历史上,金星凌日曾有其重要的意义,而在今天,这一奇观仍能帮助天文学家尝试解决现代科学中的一个重大问题:有没有适合生命生存的遥远世界?金星凌日可以诠释天文学家们现在是运用何种方法在遥远的恒星周围的“可居住带”寻找行星的。当我们看着金星缓缓穿过太阳表面,太阳的整体亮度就会减弱极小一点儿。这种亮度减弱是人的肉眼所看不到的,但通过精密仪器肯定是可以测出的。美国宇航局的开普勒计划同时在观测超过15万颗遥远的恒星,以探测恒星亮度定期却又短暂的减弱,这种减弱说明正有行星穿过其恒星。开普勒计划早期监测到的结果表明,在银河系中可能存在500多亿颗行星,其中有5亿颗可能位于所谓的可居住带。一种运用凌日测距法而进行的新的探索才刚刚开始。
“金星凌日”的原理类似日食,指金星运行到太阳和地球之间,三者恰好在一条直线上时,金星挡住部分日面而发生的天象。从地球上看,就好像太阳公公的脸上长了一颗可以移动的美人痣。
金星凌日的成因
任何行星凌日的发生都是简单的几何问题:该行星必须从观察者和太阳之间通过。从地球上,我们可以看到水星和金星凌日;由火星上还可以看到地球凌日。这样的事件相对来说不常发生,因为各行星的轨道和黄道(由地球上看太阳在天空中的路径)并不在同一个平面上。例如金星轨道和地球轨道有3.4度的夹角,因此即使金星和太阳在同一个方位(天文学家称之为“合”),大部分时候金星都远在黄道的上方或下方,而不是横过太阳表面。同样地,月球绕行地球也不是每个月都造成日食,它通常会由黄道的上方或下方通过。
“金星凌日”只有当地球和金星在两者轨道交叉处附近发生“合”的时候才会产生,所以“金星凌日”通常每243年只有4次。“金星凌日”之间的间隔是可预测的:通常一次凌日后8年会有第二次;过105.5年后发生下一次,8年后再有一次;再过121.5年后重新循环。为什么成双的凌日通常会间隔8年发生呢?因为金星绕太阳一周需要224.7天,13个金星年几乎正好等于8个地球年。一对“金星凌日”中的第一次发生后8年,金星和地球的轨道又回到几乎相同的位置,所以它们仍然会大致和太阳对齐。太阳的角直径(即它在天空中看起来的大小)大约是0.5度,所以能容许些微的误差。如果第一次凌日时金星由太阳盘面某一侧靠近边缘处横过,下一次就会由另一侧横过。但是有时候,一对“金星凌日”中只发生一次凌日,那是因为另一次稍有偏差。14世纪就只发生了一次金星凌日,而3089年12月18日也将是如此。
黑滴效应
遗憾的是,望远镜的局限和其他因素导致了一个(测定准确时间的)障碍——“黑滴效应”。当金星边缘即将碰触到太阳内缘时,原本清晰的边缘中间会突然出现一道讨厌的韧带状黑晕。这一扭曲现象会给金星凌日的准确计时带来几秒的误差。这种现象可以被模拟呈现:当我们对着光亮,将两个手指逐渐靠近,当很接近的时候,可以发现尽管手指还没有接触,就能够看到上下手指之间有阴影把它们联系了起来,像是手指间有水滴一样,这就是所谓的“黑滴”现象。
这种现象的成因是地球大气层的视宁度、光的衍射以及望远镜“极限分辨率”等多种作用造成的视轮边缘的模糊。除此之外,在入凌和出凌阶段,有时候金星视面边缘会镶上一丝极细的“晕环”或“光环”。这个“晕环”是由于金星大气层顶部反射、散射阳光形成的。使用目镜投影方式可以看到它,但如果将望远镜加滤光片,则会更清楚。
随着雷达之类的技术发展,使得天文学家们能够修正地球与金星距离的确切数值,凌日测距法已成为历史产物。然而,2004年的金星凌日仍然激起了全世界人们的好奇心,人类第一次可以通过宇宙飞船以前所未有的清晰度观看这一天文奇观。
金星凌日的前景
在历史上,金星凌日曾有其重要的意义,而在今天,这一奇观仍能帮助天文学家尝试解决现代科学中的一个重大问题:有没有适合生命生存的遥远世界?金星凌日可以诠释天文学家们现在是运用何种方法在遥远的恒星周围的“可居住带”寻找行星的。当我们看着金星缓缓穿过太阳表面,太阳的整体亮度就会减弱极小一点儿。这种亮度减弱是人的肉眼所看不到的,但通过精密仪器肯定是可以测出的。美国宇航局的开普勒计划同时在观测超过15万颗遥远的恒星,以探测恒星亮度定期却又短暂的减弱,这种减弱说明正有行星穿过其恒星。开普勒计划早期监测到的结果表明,在银河系中可能存在500多亿颗行星,其中有5亿颗可能位于所谓的可居住带。一种运用凌日测距法而进行的新的探索才刚刚开始。