最大距角
水星和金星的轨道都在地球内侧,从地球看去,它们不会离太阳太远。沿时间轴走过一次出现期,可以看到距角逐渐增大,抵达最大值后再缩回零度。
最大距角是什么?
距角是从地球看,行星与太阳在天空中相隔的角度;最大距角是内行星(水星、金星)在一次出现期里离太阳最远的那一刻。水星离太阳最远也不到 30 度,金星不到 50 度,过了那一刻它们看起来又会重新靠近太阳。
为什么水星和金星只在清晨或黄昏出现?
因为水星和金星的轨道都在地球轨道内侧,从地球看,它们与太阳的角距离有上限,永远离不开太阳附近。距角最大时视线刚好擦过内行星的轨道;再往前走,行星看起来反而重新靠近太阳,所以它们只会在日出前的东方或日落后的西方低空出现,不可能在午夜高挂。
东大距和西大距差在哪里?
东大距是行星位于太阳东侧、日落后出现在西方天空的最大距角,这时它是昏星;西大距是行星位于太阳西侧、日出前出现在东方天空的最大距角,这时它是晨星。金星大距时亮面接近半照,水星则因轨道离心率大,各次大距的角度差别明显。
水星为什么总在天快亮或刚入夜时出现
水星和金星总跟在太阳附近。它们能离太阳多远,取决于地球看向内侧轨道时张开的角度。
找水星,先看它与太阳隔多远
水星有时亮得足以用肉眼看见,难处是它总待在太阳附近。水星与太阳在天空张开的角度叫距角;角度太小,它便埋在晨光或暮光中。
东大距适合傍晚寻找,西大距要赶在日出前看。东西说的是天空方向,并不表示行星在自己的轨道上离太阳最远。
最好找的那天未必最亮
金星轨道较大,最大距角可接近 47 度;水星通常只有二十多度,因此观测窗口短得多。内行星的亮度还同时受到距离和相位影响。
拖动日期时可同时查看距角、距离和照明比例。最大距角回答的是是否离太阳够远,亮度则由另外两项条件共同决定,日期通常不会完全重合。
最好找的那天,未必是最亮的那天
内行星的亮度同时受距离与相位影响。金星靠近地球时,圆面看起来较大,朝向我们的亮面却可能只剩一弯;离远时亮面增加,整颗行星的视直径又缩小了。
拖动日期时,可以一起看距角、距离和照明比例。最大距角回答的是“离太阳够不够开”,亮度则是另外两项条件共同作用的结果,两个日期通常不会完全重合。
内行星离太阳能有多远
最大距角就是视线正好擦过行星轨道的那一刻。
因为行星位于地球轨道内侧,地球—行星的视线与地球—太阳的视线之间有一个最大夹角。若行星轨道是正圆,最大值出现在视线与轨道相切时,角度等于行星日距(以 AU 计)的反正弦。
金星轨道接近圆形,用正圆公式估算大距,误差通常不到一度。水星的离心率达 0.206,近日点与远日点距离差很多;各次大距约在 18 度到 28 度之间,和正圆估算的 22.8 度最多差约五度,不能只用一个固定角度代表。
转折点就是大距。零是合,正负号代表行星在太阳的哪一侧。
找水星或金星前,先判断它在太阳哪一侧:东大距适合日落后看西方,西大距适合日出前看东方。大距只代表角距离达到局部最大,不保证地平高度或暮光条件最好;所在地纬度与黄道接近地平线的角度,仍会改变真正可用的观测时间。
表中的正圆上限只用半长轴比例估算;实际范围则保留轨道离心率造成的变化。水星两者差距较大,因此查某次大距时,不应把 22.8 度当成固定值。
金星在大距时接近半照
金星的完整相位变化是日心模型的重要观测证据。托勒密原有的金星配置让它始终位于地球与太阳之间,只能呈现眉月;伽利略透过望远镜看到盈凸相,表示金星也会运行到太阳后方。
眉月、半照、盈凸,金星走的是和月亮同一套几何:受光的一直是半个球,变的只是我们看它的角度。月相那一课 可以拖着角度看这件事。
水星因轨道离心率较大,不能直接套用正圆结论。它在大距时的相位角可从 74 度到 106 度,照亮比例约为 37% 到 64%。
金星最亮的时刻
亮度峰值通常出现在距角约 39 度、照亮比例约四分之一时,大约是下合前后五周。每个会合周期会各有一次出现在傍晚和清晨。条件良好时,金星足以在暗处投下淡影;知道准确位置,也可能在白天辨认。
本页只计算日照量、照亮比例与距离造成的几何亮度。实际星等还受到金星大气和散射角相位函数影响,峰值日期可能相差数天,因此这里的数字不应当作星等预报。
内行星离太阳能有多远
行星 偏心率 正圆轨道上限 实际范围(16 年) 水星 0.206 22.8° 18°–28°
金星 0.0068 46.3° 45°–47°
常见问题 为什么水星和金星不会出现在午夜?
因此水星和金星只会出现在太阳附近:傍晚可在西方低空寻找,清晨则在东方低空。到了午夜,它们早已落下,或还没有升起。
金星在最大距角时一定呈半月形吗?
对正圆轨道而言,大距时视线与轨道相切,「太阳—行星—地球」夹角正好是 90 度,从地球看会呈半圆形。金星很接近这个情况:过去十六年的各次大距,照亮比例都落在 49% 到 51% 之间。
金星最亮时为什么不在最大距角?
金星从大距移向下合时,与地球的距离缩短,视直径变大;但同时相位变细,受光面积减少。两个效应一增一减,最亮时刻便落在大距与下合之间。
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轨道元素取自 NASA/JPL「Keplerian Elements for Approximate Positions of the Major Planets」(Standish & Williams, 1992),适用 1800–2050 年。位置为几何位置,未计入光行时与光行差——这是黄道面的教学图,不是望远镜视野的模拟。
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