如何寻找大行星

第一节　如何寻找大行星

八大行星是太阳系的佼佼者，然而在由银河系乃至河外星系数以千亿计的恒星所构成的星空背景中，它们却显得十分渺小。那么，如何在浩瀚的星海中寻觅和识别大行星，并勾绘出它们运动的行踪呢？下面就告诉你这方面的知识。

在浩瀚的星海中寻觅大行星，应掌握以下几个要点：

第一，由于行星离我们较近，有一定的视圆面，因此用肉眼看，他们不像恒星那样在大气抖动下闪烁。

第二，行星相对于恒星背景是运动的，只要连续观测几天至几十天就会发觉它位置的变化（图5.1.1）。而且，由于行星公转轨道面与黄道面的交角很小（水星最大，为7°；金星为3.4°；土星、火星、木星分别为2.5°、1.9°和1.3°），所以，只要把目光集中在黄道附近就能比较容易地找到它们。

（左：2月1日黄昏；右：2月25日黄昏）

图5.1.1　行星的视运动

第三，要了解它们的亮度和颜色。水星、金星、火星、木星、土星都很亮。金星最亮，其亮度为-3.3～-4.4等，当它出现在黎明的东方或黄昏的西方时光芒四射，是天空中最明亮的白色星。火星是亮度在-2.8～+1.5等之间的红色行星。行星本身不发光，靠反射太阳光而发亮，所以其亮度随行星与太阳、地球间距离的不同而变化。行星离地球最远和最近时，我们看它的视角直径也不相同，因此，同一行星不同时期的亮度也有明显的变化。水星、金星还有明显的圆缺“位相”变化；仔细观测火星，它的亮度也随位相而变化。

在这8颗行星中其中5颗行星（水星、金星、火星、木星、土星）是肉眼就能观测的：

水星是最靠近太阳的大行星，所以在天空中它是很接近太阳的，这使它隐没于太阳的光芒中，变得难以观测到。据说哥白尼因为生平没有观测到水星而遗憾。这个行星暂时不谈。

金星的亮度很高，是仅次于太阳、月亮的天体。我们很容易在傍晚或黎明时分看到一颗很明亮的星星挂在半空中。古人这样称呼它：早上的金星——太白，傍晚的金星——长庚。我们会发觉金星像月亮一样有圆缺的变化，有时金星看上去是椭圆形的，有时又成了弯月状。这是金星绕太阳转的佐证。

火星在天空中呈现注目的红色，使人想起战争之鲜血，西方人因此称它为战神（Mars）。用小望远镜看火星，上面的细节很弥散：似乎有几条黑痕，18世纪，有人认为是火星上的人造运河，并推论火星人的存在。当时还闹出一个火星人袭击地球的笑剧呢！如果仔细看，或许可以看到火星极地的白斑，这是所谓火星的极冠，那里是一片冰陆地，像地球的南极洲。

木星本来就是一颗巨大的星体，它在星空中显示出它独特的地位（我们可以认为它是太阳系的第二把手）。用望远镜观看木星像一个小圆盘，我们看到了几百年伽利略看到的那一幕：木星周围环绕着几颗卫星，如果持续观测一定时间，可以发现卫星的明显移动。再提高放大倍率，也许可以夸大木星表面的一些细节：木星的条纹，深浅大小不一的十几条。还有著名的大红斑。

用望远镜看到的土星无疑是美丽的。即使是用小型的望远镜，也能发现土星那美丽迷人的光环，像大彩色草帽戴在土星上。用更大的望远镜，加上高倍率，我有时候看到了土星表面微弱的纹路，还发现在光环上的卡西尼缝。

行星相对于太阳的视位置呈周期变化。由于地球和其他行星沿各自轨道绕太阳公转，好像运动员在各自跑道长跑，一个运动员看到其他运动员的交会过程。相对于遥远的恒星而言，从地球上看去，行星大部分时间在黄道附近由西向东移动，称为“顺行”；小部分时间由东向西移动，称为“逆行”；由顺行到逆行或由逆行到顺行的转变期，位置几乎不变，称为“留”。

行星可按公转轨道小于或大于地球轨道来划分为内行星（水星、金星）和外行星（其余行星），它们视运动的特征不同。

从地球上看，内行星离太阳的角距小（水星-太阳的角距不超过28°，金星-太阳的角距不超过48°）常在黎明前于东方或黄昏后于西方可见。当内行星和地球处于太阳的相对两侧时，称为“上合”；当内行星和地球处于太阳的同一侧时，称为“下合”。内行星从上合到下合运行期间，是傍晚在西方天空可见的昏星；内行星从下合到上合运行期间，是拂晓在东方天空可见的晨星。当内行星运行到太阳东侧最大角距时，称为“东大距”；当内行星运行到太阳西侧最大角距时，称为“西大距”。类似与月相变化。内行星也有圆缺的位相变化。天文学史上有段趣话：高斯带他母亲第一次用望远镜看金星，以为她看到金星呈月牙形时，一定会很惊讶，可是她却说，我肉眼早就看出它是月牙形的了。我们曾让一些学生用肉眼仔细观看金星，把它的形状画下来，不少人画出月牙形，且凸向太阳方向。金星的最大角直径达66″，可用来检验人眼分辨能力。

外行星离太阳的角距可变化于0°～180°之间。同样地，外行星和地球处于太阳的相对两侧时，称为“上合”；但没有下合。当外行星和地球处于太阳的同一侧最近时，称为“冲”。当外行星到太阳东（西）的角距为90°时称为“东（西）方照”，日落时外行星大致中天，正是有利的观测时间。显然，外行星仅在东方照—冲—西方照阶段才是夜间可观测时期。一颗行星的可观测时期按它与地球的会合运动周期循环。若地球和行星绕太阳公转周期分别为E和P，则它们的会合周期T可由下式计算：

表5.1.1　行星的公转与会合周期