衝與合

從地球看,太陽與行星在天空中相隔的角度稱為距角。把時間軸拖過一個週期,可以看到行星從靠近太陽、難以觀測的零度,移到與太陽相對、整夜可見的 180 度。

距角與可觀測時間

標出來的角畫在地球上,因為那個角本來就長在那裡。

外行星發生衝時,地球位於太陽和行星之間。此時行星通常離我們較近,朝向地球的一面也幾乎全被照亮,加上整夜可見,是很適合安排觀測的時段。

兩次衝之間隔的是會合週期。它和行星的公轉週期不同,因為地球也在移動。木星公轉一圈約 12 年,但每隔約 399 天就會再次發生衝,因此日期通常比前一年晚一個月左右。

零是合,180 度是衝。虛線是事件發生的時刻,實線是左圖正在顯示的日期。

實際觀察可從日落後的東方開始:接近衝的外行星會在太陽落下前後升起,午夜附近位在天空較高處,清晨才從西方落下。若要比較亮度,應記錄同一顆行星數週內在相近高度的樣子;只看一次,無法判斷是否正好到了衝的時刻。

表中的年數是相鄰兩次衝的會合週期,不是行星繞太陽一圈的公轉週期。地球也在軌道上前進,所以木星雖約 12 年才公轉一圈,衝卻約每 1.09 年重現。

每次衝的距離並不相同

火星的差異特別明顯。近日點附近的衝和遠日點附近的衝,地火距離可差將近一倍;亮度又會隨距離平方快速下降,因此前者可能亮上好幾倍。木星軌道較接近圓形,各次衝的差異就小得多。

衝、最近距離與最亮時刻

這點時間差通常不影響一般觀測安排,但在比對年曆或計算結果時必須分清楚。本頁列出的日期採用上方的幾何定義,因此可能和使用視位置或最近距離的資料來源相差數小時至數天。

本頁採用幾何定義:衝是行星與太陽的黃經正好差 180 度的那一刻,以地月質心為觀測原點、在 J2000 座標系中計算。年曆上的衝是視位置的衝,計入了光行時、光行差與當日黃道。兩者相差數小時。

距角與可觀測時間

行星一個會合週期裡的距角變化繞行一圈要多久
火星180°2.14 年
木星180°1.09 年
土星180°1.04 年
天王星180°1.01 年
海王星180°1.01 年
常見問題

行星在衝時為什麼整夜可見?

距角為零時,行星和太陽方向相同,幾乎同時升落,這個位置稱為合。距角到 180 度時,行星位在太陽的另一側;日落時升起,日出時落下,這就是衝。介於兩者之間時,可觀測時段也跟著改變。

每次衝都是行星離地球最近的時候嗎?

「衝」只描述太陽、地球和行星的方向關係,沒有指定彼此距離。地球與行星都走橢圓軌道,因此每次衝發生時,兩顆行星可能位在軌道的不同區段。

衝和最近距離會落在同一天嗎?

衝與最近距離常落在同一週,日期卻不一定相同。前者按方向定義,後者按距離定義;在橢圓軌道上,兩個時刻通常會錯開。火星最多可差約八天,木星和土星多半相差一兩天。

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軌道元素取自 NASA/JPL「Keplerian Elements for Approximate Positions of the Major Planets」(Standish & Williams, 1992),適用 1800–2050 年。位置為幾何位置,未計入光行時與光行差——這是黃道面的教學圖,不是望遠鏡視野的模擬。