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第7章 金星凌日

太阳面庞上的一粒胎痣

金星凌日是当金星运行到太阳和地球之间时发生的一种罕见的天文现象。当金星凌日出现,从地球上可以看到金星像一个黑色圆盘从太阳表面划过。通常都是用小时来计算金星凌日的时间。原理上类似于日食,虽然金星的直径有差不多月亮的4倍。我们从地球上看金星要小的多是因为她离地球更远一些。现代天文学之前,人们通过观察金星凌日,用视差来测量日地之间的距离。

金星是地球的内行星,围绕太阳公转一圈需要224.701天,地球围绕太阳公转一圈需要365.256天。它俩的会合周期是583.92天,即金星连续两次下合日的时间间隔。金星凌日可分为两种:一种是降交点的金星凌日,它发生在6月8日前后。届时,金星由北往南经过日面(黄道);一种是升交点的金星凌日,它发生在12月10日前后,届时,金星由南往北经过日面(黄道)。人们通常认为,降交点和升交点的金星凌日是成双成对交替出现的,在数量上是平分秋色的。其实不然,两者在数量上是不相等的,即降交点的金星凌日比升交点的多。从公元902~2984年,共出现32次金星凌日,其中降交点金星凌日有18次,而升交点金星凌日只有14次。降交点金星凌日比升交点的多的原因就是降交点(6月8日前后)的金星凌日,金星距离地球较远,达4321万千米;而升交点的金星凌日,金星距离地球较近,只有3947万千米。在同等条件下,如果距离地球较远,金星凌日发生的几率就越多。

金星凌日以两次凌日为一组,间隔8年,但是两组之间的间隔却有100多年。2004年之前的最后组金星凌日发生在1874年的12月和1882年12月。21世纪的首次金星凌日发生在2004年6月8日,这一组的另一次将要发生在2012年的6月。再下一次金星凌日是2117年和2125年。每种类型每隔243年出现一次,是因为地球上的243个恒星年(365.25636天)是88757.3天,金星上的395个恒星年(224.701天)是88756.9天。因此经过这个时间段后金星与地球差不多同时回到各自轨道上同一位置。由于金星和地球环绕太阳的运行轨道不在同一个平面上,因此并不是每次金星下合日都会发生金星凌日现象。一般的,地球在每年12月10日前后经过金星轨道的升交点,在每年6月8日前后经过金星轨道的降交点,因此,金星凌日只能发生在这两个日期前后。金星凌日有着8年、243年和251年的周期。8年的周期等到于8个地球年(365.256天)、13个金星年(224.701天)和5个会合周期(583.92天)。243年的周期等于243个地球年、408个金星年和157个会合周期。任意选取8年,可得两次金星凌日,如1874年至1882年。任意选取243年,可得5次金星凌日,如1874年至2117年,任意选取251年,可得6次金星凌日,如1874年至2117年。两次金星凌日的间隔时间分别是:8年、121.5年、8年、105.5年、8年、121.5年、8年、105.5年,这样依次地排列下去。其中8、121.5、8、105.。5之和等于243是金星凌日最基本和最稳定的周期。从金星凌日的长周期可看出,金星降交点(升交点)是自西向东移动的。2004的6月8日金星凌日比1761年6月6日金星凌日推迟了两天,即在243年中,金星的降交点向前(向东)移动了两天。对于8年的金星周期,我国天文学家早在2200多年前就发现了。成书在西汉的《五星占》写道:“五出,为日八岁,而复与营室晨出东方。”这是说金星的五个会合周期恰好等到于八年,即金星在八年前或八年后会在相同的时间里复现在相同的星座。这说明我国古代天文学家早已掌握了金星与地球的运行规律。从以上金星凌日的周期可看出,任何一个人,一生中最多只可看到两次金星凌日,最少的一次也看不到。

在科学史上,金星凌日曾起到过非常积极的作用。1716年英国著名天文学家哈雷发表论文提出了一套利用观测金星凌日来计算地球与太阳之间距离的方法,从而使人们首次有可能比较精确地获得太阳系的大小。于是1761年和1769年的金星凌日而成为众多天文学家竞相观测的目标。1824年德国天文学家恩克发表了对两次观测的比较全面的讨论结果,得到地球距离太阳1.53亿千米,但该值的不确定度较大。因为日地距离是一个最基本的天文常数,日地距离的测定被誉为“最崇高的天文问题”,所以天文学家把更多的精力投入到了1874年和1882年的金星凌日观测。最后从1882年的观测结果归算出日地距离为1.4934亿±9.6万千米,现在的1.49597870亿千米。

世界上第一个用肉眼观察金星凌日的人是阿拉伯自然科学家、哲学家法拉比(870~950年),他在一张羊皮纸上写道:“我看见了金星,它像太阳面庞上的一粒胎痣。”据分析,法拉比目睹到这次金星凌日发生在公元910年11月24日。世界上第一个向世人预告金星凌日是德国伟大的天文学家开普勒(1571~1630年)。他在1629年出版的《稀奇的1631年天象》一书中写道:1631年12月7日将发生金星凌日。世界上第一个用天文望远镜观察金星凌日是英国的天文学家霍罗克斯(1619~1641年)和克拉布特里。他俩在1639年12月4日用望远镜观察到17世纪最后一次金星凌日。世界上第一个提出用金星凌日测量太阳视差和日地距离(天文单位)的人是英国天文学家哈雷(1656~1742年),他在1716年建议在世界各地联合观察金星凌日,并论述了利用金星凌日测量太阳视差的方法,这是当时精确测定太阳视差的理想方法。世界上第一个发现金星有大气存在的人是俄国科学家罗蒙诺索夫。他在1761年6月6日观察金星凌日时发现金星有大气存在,这是人类在其它行星上首次发现大气。

2004年6月8日金星凌日是21世纪第一次金星凌日。上一次金星凌日发生在1882年12月6日。下一次金星凌日将发生在2012年6月6日。

金星

金星是八大行星之一,按离太阳由近及远的次序是第二颗。它是离地球最近的行星。中国古代称之为太白或太白金星。它有时是晨星,黎明前出现在东方天空,被称为“启明”;有时是昏星,黄昏后出现在西方天空,被称为“长庚”。金星是全天中除太阳和月亮外最亮的星,亮度最大时为-4.4等,比著名的天狼星(除太阳外全天最亮的恒星)还要亮14倍,犹如一颗耀眼的钻石,于是古希腊人称它为阿佛洛狄忒——爱与美的女神,而罗马人则称它为维纳斯——美神。

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