为什么水星凌日如此罕见?

由于水星轨道倾斜,凌日现象一个世纪仅发生13次

Mercury transiting the sun

NASA/ESA SOHO 探测器捕捉到这张 2006 年 11 月 8 日水星凌日的图像。水星将在 2016 年 5 月 9 日再次凌日。

ESA/NASA/SOHO

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从地球的角度来看,水星将于周一(5 月 9 日)穿过太阳表面,这是自 2006 年以来首次,也是 2019 年之前的最后一次“凌日”。

世界上大部分地区都将能够见证周一的水星凌日(如果天气允许),尽管观测者需要望远镜才能看清楚。但请记住:切勿在没有太阳滤镜或其他适当的眼睛保护措施的情况下直视太阳;否则可能导致失明。

水星凌日平均每世纪仅发生 13 次。之所以如此罕见,是因为最内侧行星的轨道相对于地球轨道倾斜约 7 度,因此水星、太阳和我们的家园行星并不经常排列在一条直线上。[2016 年水星凌日:罕见景象(视频)]


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水星每 88 天绕太阳一周,因此这颗小行星每 44 天穿过地球轨道平面一次——一次是“向上”移动,另一次是“向下”返回。这些交点称为节点。

 

 

从地球的角度来看,这些节点每年与太阳对齐两次,一次在五月,一次在十一月。如果水星恰好在这些时间中的任何一个时间位于节点上,地球观测者就会看到凌日。(所有水星凌日都发生在 5 月 8 日和 11 月 10 日的几天内。)

水星的轨道是椭圆形的,因此五月凌日和十一月凌日是不同的现象。

美国宇航局官员在一份行星凌日描述中写道:“在十一月凌日期间,水星接近近日点,并且呈现的圆盘直径仅为 10 角秒”,这基本上只是迷你日食。(近日点是指行星轨道上离太阳最近的点;远日点是指行星轨道上离恒星最远的点。)

“相比之下,在五月凌日期间,行星接近远日点,并且看起来直径为 12 角秒,”官员们补充道。“然而,五月凌日的概率几乎小了两倍。水星在远日点较慢的轨道运动使其在关键时期不太可能穿过节点。”

金星也会凌日,因为与水星一样,它比地球更靠近太阳。但是,由于金星绕太阳一周的速度比水星慢得多——每 225 天一次,而水星每 88 天一次——金星凌日要罕见得多;自 1600 年代初望远镜发明以来,仅发生了八次此类事件。(金星的轨道平面也与地球的轨道平面不对齐,大约相差 3 度。)

金星凌日以八年为间隔成对发生,每对之间与前一对之间相隔 100 多年。例如,最近的八次发生在 1631 年、1639 年、1761 年、1769 年、1874 年、1882 年、2004 年和 2012 年。下一次金星凌日将在 2117 年才会到来。

太阳系以外的行星凌日也可见,借助 NASA 的开普勒太空望远镜等强大的仪器。实际上,开普勒已经发现了 1000 多颗系外行星(以及另外 3600 颗行星“候选者”),方法是注意到这些世界从航天器的角度穿过其母恒星表面时引起的微小亮度下降。

天文学家还可以通过研究恒星光在凌日期间穿过系外行星大气层时的情况,来了解系外行星大气层的成分。

版权所有 2016 年 SPACE.com,Purch 公司。保留所有权利。未经许可,不得发布、广播、改写或重新分发此材料。

Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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