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罕见天象——金星凌日

（2004年06月04日 17:39:23） 来源：星友空间站

□作者: Steven J. Dick

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金星凌日

罕见天象，重现六月天！

撰文／狄克（Steven J. Dick）
翻译／傅宗玫

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文章作者:Steven J. Dick
责任编辑:skylook

这是在1882年，也就是上一次发生金星凌日时所摄得的照片。照片中太阳右下方的小黑点便是金星。

2004年的6月8日将一如往常地破晓，但全世界会有很多人有幸目睹一桩极为罕见的天文景象。地点得宜的观察者，如果用适当的滤光镜保护他们的眼睛及双筒或单筒望远镜，将能看到金星的轮廓衬在太阳表面，形成一个黑点横越烈焰盘面的景象，历时长达六小时。整个金星凌日过程在亚洲、非洲与欧洲的大部份地区都可看到；澳洲的人们只能在日落之前，看到凌日的开始阶段；等到太阳在美国和南美洲的东海岸升起时，金星已经完成凌日过程的四分之三了。美国西岸和南美洲西南部的人们，很不幸地将完全错过这场盛事（见第42页插图）。

金星凌日并不像日食那么壮观，日食是由月球通过地球和太阳中间造成的。虽然金星有月球的3.5倍大，却离地球远得多，因此和太阳比起来只是个小点，约只有太阳直径的3%。那么，为什么科学家、教育人士和业余天文学家对即将发生的凌日这么兴奋呢？原因之一是这是个罕见的现象：到目前为止，天文学家仅观测过五次金星凌日，上次发生是1882年12月6日。如果观察者错过了2004年的凌日，2012年还有一次机会；但那之后就得交棒给他们的子孙，等到2117年再观察了。

金星凌日的吸引力，另一部份来自于17~19世纪试图观察它而留下的多采多姿历史。这段事迹具备科学探险故事的所有要素：国际竞争、神秘的观测效应，而其争议性的结果，又会影响天文学史上最重要的问题之一。除此之外，金星凌日也令目前的研究人员备感兴趣，因为这个现象可能有助于现代天文学一个热门问题的研究：侦测太阳系外的行星。

从克卜勒到库克船长

「黑滴效应」是英国探险家库克船长在1769年金星凌日时观察到的现象。上图是根据库克的观测所绘制，显示金星的边缘连附著太阳的边缘，使得测定接触的确切时间变得不可能。库克猜测这个效应起因于金星的大气。

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。（科幻作家克拉克著名的短篇小说〈地球凌日〉，灵感便来自知道在火星上的观察者，1984年5月11日时可以看到地球由太阳面上横过。）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）并不是在同一个平面。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」），大部份时候金星都远在黄道的上方或下方，而不是横过太阳表面（见右页〈金星凌日的几何学〉）。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，所以凌日事件通常每243年只有四次。凌日事件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年才发生呢？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。一对凌日事件中的第一次发生后8年，金星和地球的轨道之舞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，一对凌日事件中只发生一次凌日，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。

因为金星凌日很难用肉眼看见，在人类历史上大部份的时期，人们都不知道有这样的事情。第一个预测行星凌日的人，是17世纪德国天文学家克卜勒（Johannes Kepler），他编写的鲁道夫星表是当时最为准确的行星运动指南。他指出，水星会在1631年11月7日横过太阳，接著是金星在同一年的12月6日凌日。克卜勒没有活著见到他的预言是否正确；他死于1630年。那次水星凌日至少被三个人观察到，其中最有名的是法国自然哲学家贾山迪（Pierre Gassendi），他留下了详细的记录。贾山迪估计水星的视直径大约是20角秒（约是1度的1/180），这本身就是一大科学进展。不过，那次金星凌日在欧洲无法看见，虽然克卜勒已向全世界发出了消息，但目前未知有任何人观察到它。

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