行星都由西向东绕着太阳公转,公转周期从水星的88日到冥王星的248年。我们是从运动着的地球上,观看同样是在运动着的其他行星,看到的只是它们相对于地球的运动。由于行星们在公转轨道上的速度都不一样,我们“看”到的行星视运动,就显得有点错综复杂了。
内行星的视运动
内行星只有两颗,它们是水星和金星。相对于太阳来说,内行星永远只是在太阳附近来回摆动,它与太阳之问的角距离被限制在一定的范围内。
内行星相对于太阳的位置有这么几种情况:地球、内行星和太阳处在一条直线上的时候,内行星在地球和太阳之间时称做下合,内行星在地球和太阳的延长线上时称做上合,在上合和下合的前后,各有一段时间,内行星离太阳太近而被太阳光淹没,我们看不见它们。
内行星与太阳的角距离最大时,称为大距,又有东大距和西大距之分。显然,内行星东大距时,位于太阳的东面,我们可以在太阳落山前后在西地平线上看到它,被称为昏星;内行星西大距时是晨星,可以在太阳升起前后在东地平线上看到它。水星和金星的大距分别不会超过28°和48°。
地球和内行星相对于太阳来说的位置关系,譬如说上合或者下合,经过一段时间之后,又回到原先的位置关系时,这段时间叫做行星的会合周期。在一个会合周期期间,内行星的视运动情况和可见情况是这样的:
顺行叫—匝行-留-逆行-逆行-留-顺行-顺行-上合-东大距-下合-西大距-上合看不见-昏星-看不见-晨星-看不见
外行星的视运动
火星以远直到冥王星,都是外行星。相对于太阳来说,外行星与太阳之间的角距离没有任何限制,可以从0°到360°。
外行星相对于太阳的位置有这么几种情况:地球、太阳和外行星处在一条直线上时,太阳位于中间时,称为合,显然,这段时期前后,外行星是看不见的;如果是地球在太阳和外行星之间,称为冲,显然,这时外行星离地球最近,冲前后的一段时期里,是观测外行星的最佳时期,从日落到日出它一直在天空中。此外,从地球上看起来,外行星与太阳相差90°寸,称为方照,又有东方照和西方照的区分。东方照时,观测它的时间可从日落到半夜;西方照时,观测它的时间是从半夜到日出。
与内行星一样,外行星也有各自的会合周期,在一个会合周期期间,外行星的视运动情况和可见情况是这样的:
顺行-顺行-留-逆行-逆行-留-顺行-顺行-合-西方照-冲-东方照-合看不见-下半夜可见-整夜可看见-上半夜可见-看不见
寻找行星的方法
夜晚,满天都是星星,有行星,更多的是恒星,怎么才能把我们想要观测的行星从那么多星星中找出来呢?最好的办法莫过于手边有一本当年的天文年历,譬如我国每年出版的《天文普及年历》。年历中对行星等的位置有详细的介绍,还有许多很实用的资料。对于暂时还没有年历的读者来说,我们提供行星的一些特征,帮助你尽快从星空中找到行星。
行星总是在黄道附近运行,我们可以取一本星图来,把星图上黄道附近的亮星与实际星空对照一下。星图上没有标出的那颗亮星,很可能就是颗行星。
行星一般都比恒星亮,五大行星亮度的变化范围如下:
金星:-4.4~-3.3等,发白光,即使最暗时,也比任何恒星都亮。
火星:-2.8~+1.6等,火红色,在亮度很大时,要是红得鲜艳。
木星:-2.5~-1.4等,即使最暗时,也是星空中数一数二的亮星。
水星:-1.9~+1.1等,只可能作为晨星在东方晨曦中出现,或作为昏星在黄昏时的西地平线上出现,那时它的附近还不会出现任何亮星。
土星:-0.4~+0.9等,稍带黄色,这样的亮星全天也只有一、二十颗。
行星亮度基本上是稳定的,闪烁小;恒星闪烁不停。
行星位置是变化的,经过几天或十多天的观测,就能看出这种变化,而恒星在星空中的位置可以说是不变的。
观测行星
观测和研究行星是天文学家日常的重要工作之一,我们天文爱好者们也可以进行不少观测项目,直接用肉眼进行观测,或者用双筒望远镜和小型望远镜。
观测水星和金星
这两颗行星只能在东大距或西大距前后的一段时期里,才能观测到。对于金星来说,这段时间可长达好几个月,而对于水星来说,有10多天的观测时间就已算是不错的了。
从地球上看水星和金星,它们都像月亮那样呈现位相变化,只是用望远镜进行观测时才能看到。你要是能画出一套金星位相变化的图形,那是很有意思的。不过要注意,金星离我们远的时候比离得近的时候相差五六倍,望远镜里看到的金星的视直径,也会相差五六倍。用小型望远镜观测金星时,尤其是金星离得比较近的时候,有可能看到金星边缘有点模糊,而不那么清晰,这是因为金星同围存在大气的缘故。
下面列出这几年水星和金星的东大距和西大距的日期,这样你就有可能根据这些具体的日期,在天空中找到和认识它们了。
前面说过,金星的舍合周期是584日,这样,它就并不是每年都会发生东大距和西大距。
观测火星
单凭肉眼就可以看到火星的血红颜色,用小型望远镜观测的话,还可以进一步看到火星表面的颜色变化。火星两极的白色极冠必需用小型望远镜才能看到,一般情况下,可看到它的北极极冠或南极极冠,在位置比较合适时,有可能同时看到两个极冠。随着火星表面的季节变化,极冠的大小也在变化。无论是看到一个还是两个极冠,都要尽可能按照比例大小画出,经过一段时间后,它会有助于你对火星季节变化的了解。
火星的视运动比较复杂,建议你每数天画一张火星在星空中的位置图,经过半年或者更长时间的描绘,你将会有惊奇的发现。
在一般情况下,从小型望远镜中看火星还是比较清楚的,有时还能看到一些暗黑的斑点,那是它表面的一些低地或峡谷之类的地形。如果你觉得表面似乎有点模糊不清的话,不一定是你望远镜的问题,也许是火星表面发生了大沙暴之类的现象。
火星离地球最远时可达1亿2千万千米,最近时,即所谓冲日的时候,5800万千米还不到。火星冲日约每两年发生一次,而每15—17年发生一次大冲,那时火星离地球特别近。在条件很好的大冲时,火星离地球只有5500万千米左右,是观测它的极好时机。最近3次火星冲的日期是:1997年3月18日,1999年4月25日和2001年6月14日。
观测木星
对于天文爱好者来说,木星是观测项目比较多的一颗行星。从望远镜里,一眼就可以看出它是一个扁扁的天1本,这与它的自转比较快有关。木星赤道部分的自转周期只有约9小时50分钟。在天文书里,木星的扁率被定为0648.即6.48%,你不妨通过自己的观测做简单的测定,可以取多次结果平均一下,看看你自己的观测结果,与书里的数据符合到什么程度。
还可以看到木星表面存在着一些平行于赤道的条纹,这是由木星上的大气环流造成的。条纹的宽窄不同,颜色不同,有浅黄、淡绿、褐色等,位置也有点变化。这实在是观测的好目标。
在木星南半球、南纬约20度左右的地方,存在着一个著名的大红斑,形状是卵形的,很容易辨认出来。大红斑从什么时候开始就有的,没有人知道,我们只知道望远镜发明后刚开始观测木星时,就发现了它。四百年来,它一直存在着,形状几乎没有什么变化,大小上有些变化,最长时达到过40000千米,南北宽度一直保持在10000多千米。大红斑的颜色可以说是变化较大,有时很鲜艳,有时较暗淡,有时略带棕色,有时淡玫瑰色,有时甚至是鲜红色,等等。这样说来,大红斑的大小、形状、颜色及其变化,肯定会纳入你的观测计划中去。还是同样的要求,画好图,位置和比例等尽量画准确,做好记录。
未星是外行星,观测它的最佳时间是木星冲日前后的一段时期,这段时期可以长达好几个月。
木星最大的4颗卫星是比较容易观测到的,当初,意大利天文学家伽利略用很简陋的望远镜就发现了它们。这4颗卫星绕木星公转的周期分别是:
木卫一1.77日木卫二3.55日
木卫三7.16日木卫四16.70日
所以,我们只要稍为有些耐心,相隔两三个小时的话,就会看到4颗卫星在木星两侧的位置发生了变化,而这些都发生在离我们七八亿千米之外,这是多么有趣的事!
特别有意思的是:从地球上看,这4颗卫星中,有的有时候从木星面上通过,这叫卫星凌木星,这时,卫星是看不见的,但它在木星面上的影子是看得见的;有时候卫星走到了木星的影子里去,发生了卫星食,这有点像是月亮走到了地球的影子里去而发生的月食;有时候某颗卫星干脆走到了木星的背后去,等等。因此,你有时可看到4颗卫星,有时只有3颗,甚至2颗,位置又老是在变化着。
这些有趣的现象应该成为你经常的观测对象。你可以先准备一张白纸,每三、四厘米划一条横线,这么一大格就做一次记录。每格的中间,根据你的需要,画个直径5~8毫米的圆圈代表木星。观测时,用木星的直径作为单位,估计一下各卫星离木星的距离,并分别画在木星的右侧或左侧。观测和画图时,不必区分它是哪一颗卫星。你可以连续画几张,做个比较,得出一些你自己的结论。
观测土星
土星是肉眼能见的行星中最远的一颗,离我们的距离约14亿千米。用小型望远镜观测时,最容易看到的无疑是它美丽的光环。由于土星光环平面与我们的视线方向之间的相对位置老在变化,我们看到的土星光环形状也在不断地变化,每29.5年变化一周。用小型望远镜观测土星,可以着重观测它光环的大小、方向和形状,并用图记录下来。
土星的众多卫星中,土卫六最大,直径超过5000千米。只是因为土星离太阳较远,土卫六也不那么明亮,你可以用自己的小型望远镜试着搜寻它。
小行星和九大行星中最远的3颗,即天王星、海王星和冥王星,都是可以作为观测对象的,只是观测这些天体不仅需要较好的赤道式小型望远镜,还最好有个跟踪观测用的转仪钟,并有一份供望远镜观测使用的、比较详细的垦图,再加上观测经验等条件。对于开始观测星空不久的天文爱好者来说,这些要求比较高,我们就不在这里作做一步的介绍了。
观测彗星
彗星是个有趣的观测对象,特别是比较明亮的、拖着一条长长彗尾的大彗星。彗星分为周期彗星和非周期彗星两大类,非周期彗星的出现和能观测的情况,我们得靠天文台或有关方面的计算和报告。周期彗星又分为周期超过200年的长周期彗星,和周期短于200年的短周期彗星,无论周期长还是短,一般也需要根据天文台的预报来安排自己的观测。
彗星的观测最好注意以下一些方面:
彗星位置的测定:彗星在星空中出现时,位置不断变化,甚至变化得比较快。我们用画图的方式记录彗星的位置时,至少是一天记一个位置,必要的话,也可以一天记录一个以上的位置。当然,事前准备好一份比较详细的星图,是必不可少的。
彗星形状的观测:彗星在离太阳比较远的时候,只是一个模糊的光斑。当它离太阳愈来愈近时,先是彗核变模糊,生出彗发,而后是形成彗尾,少则一条,多则好几条,并逐渐增大、变长、变亮,就这样,它成为星空中最引人注目的天体。当它离太阳远去时,上面提到的各种现象就倒转过来,先是彗尾变暗、变短、变小,在彗尾收缩的同时,彗发回缩,接着是再次成为模糊的斑点状天体。在观测彗星时,要把这些情况都仔细地记录下来,并随时注意它们的瞬间变化。
彗星亮度的观测:彗星整体形态变化的同时,它的总亮度也在变化。按理来说,彗星各部分,即彗核和彗发(彗核和彗发合称为彗头),彗尾的亮度应该分开来说,实际情况则是,彗核常常无法从彗头中分辨清楚,估计彗尾的亮度又十分困难,因此,只要估计出彗头的亮度也就可以了。我们可以在彗头附近找一颗与彗头差不多亮的星,亮度就可以近似地估计出来了。
观测流星
在星空中一闪而过的流星,是我们偶尔能看到的天文现象之一。流星大体可分成两类,一类是偶现流星,另一类是流星雨中的流星。
偶现流星指的是出现时间和方位没有规律的流星,它是单颗地出现。