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見過行星凌日,你見過行星凌行星嗎?

出品:科普中國

製作:尞祡、haibaraemily

監製:中國科學院計算機網絡信息中心

雙十一夜裡,在大家紛紛忙著剁手之際,台灣時間2019年11月11日晚8點多到次日凌晨2點多,水星從地日連線之間飛過,也就是所謂的“水星凌日”。

從地球的角度看去,水星這顆小點慢慢飛入巨大的太陽前面,然後一點一點飛出,整個過程歷時約5.5個小時。

水星凌日位置預測圖,藍點表示水星,兩點之間的位置間隔約30分鐘,UTC時間12:39對應同天的台灣時間20:39。來源:SDO [1]

如果你覺得這樣的場景似曾相識的話——對的,我們探測系外行星的一大法寶“凌星法”,用的就是這個原理:太陽系外的恆星,也會周期性地被環繞它們的行星遮擋住一部分光芒。已退役的開普勒探測器就是用這種方法發現了2662顆系外行星(詳見: 再見開普勒,感謝你告訴我們不孤獨 )。

視頻鏈接:https://v.qq.com/x/page/x1340f353c7.html

凌星法探測系外行星的原理示意。來源:NASA[2]

如果你發現並沒有看到的話——也很正常,這次水星凌日發生在我國境內的夜晚,因此整個水星凌日期間在我國境內都不可見(看不到太陽還看個啥凌日對吧)。

本次水星凌日可見區域(黃色)的隨時間的變化,中國境內全程不可見。來源:timeanddate [3]

不過即使沒有親眼看到,也不必太遺憾。2010年發射,至今依然在軌工作的太陽探測器——NASA的太陽動力學天文台(SDO),記錄下了整個水星凌日期間多個波段下的情狀。新鮮燙手,即刻重溫:

視頻鏈接:https://v.qq.com/x/page/h30200jzgac.html

2019水星凌日回顧。來源:NASA [4]

一個很自然的疑問產生了:行星凌日好像時不時就發生一次,但我們怎麽好像就沒見過行星凌行星呢?

這個感覺是對的:目前還活著的地球人,還真的就沒有一個親眼見過行星凌行星的。

中國古代的人很可能見過,這在史書裡有記載。

“凌”星這個現象在中國古代叫“掩(奄)”星,字面意思來看就是一顆星擋住了另一個星。如果兩顆星角距稍微再遠一點的話,就叫“犯”。

中國科學院劉次沅先生曾在《二十四史行星掩星考證》裡統計了二十四史中留下的掩星記載。據劉先生的考證,二十四史中行星掩星(包括掩恆星)的記錄有88條,其中行星掩行星的記錄共11條[5]。

但這些確實是掩/凌星事件嗎?不一定。

實際上,古代的掩星記錄比實際的現代天文推算出的掩星事件要寬很多。因為肉眼觀測的理論分辨極限是1角分,也就是說,兩顆星的角距在1角分之內的話,肉眼都覺得是掩住了(但是按今天的標準,那些都不一定是掩/凌星),再加上行星通常較亮,即使兩顆行星的角距比1角分還大一些,肉眼其實也可能分辨不出來。

劉次沅先生用NASA噴氣動力實驗室的DE102星歷對這些記錄逐一進行了推算考證。

二十四史中的11處行星掩行星記錄,兩條灰色的記錄明顯應當是“犯”而不是“掩”。值得一提的是,從現代天文學的角度看來,木星掩火星其實是不可能的(因為木星比火星還要遠),但由於中國古代似乎並不知道木星和火星的遠近,所以也分不清楚當兩顆星角距很近的時候是誰掩了誰。整理自:[5]

按照如今的星歷數據推算,這11處記錄中有2條中的兩星角距分別高達1.2度和15角分,顯然不可能是“掩”,而應該是“犯”,除了可能的肉眼觀測誤差之外,劉先生認為也可能是史書轉抄引起的筆誤。

那其他9條記錄呢?按照如今的星歷數據反推,似乎只有《金史》中記載的1170年9月12日木星掩火星確實屬於“掩/凌”。

對,11條記錄裡可能有10條都不是。

為什麽說“可能”呢?

因為用如今的星歷推算的過往“掩/凌”星事件也是不準確的,隨著軌道誤差的累積,距我們越遙遠的天文事件,推算的誤差就越大。

也就是說,古人記載的是真的“掩/凌”星,但我們用現代星歷反推出來的結果因為誤差太大體現不出來了,這種可能性也是不小的。

但反過來,僅僅因為古代觀測的標準更“寬鬆”,就說實際發生過的行星掩/凌行星事件比中國古代記載的少很多,這個倒也不是。

因為並不是所有實際發生過的凌星事件,都會被觀測到。或者說,漏記是不可避免的。

通過現代星歷的推算,我們可以粗略推算出上下2000年裡發生過的行星凌行星事件。

公元1-4000年裡發生的行星凌行星事件。不同顏色代表不同行星(灰橙紅綠黃青藍=水金火木土天海),上下分別表示掩(凌)和被掩(被凌)。來源:Occultation軟體計算,EasyNight繪製[6]。CC BY-NC-ND 3.0

從公元1-4000年,從地球的視角來看,一共會發生116次行星掩/凌行星事件。

距離我們最近的一次是1818年1月3日的金星掩木星,甭管那時候有沒有人看到過,ta肯定活不到現在。

下一次行星掩/凌行星將會發生在2065年11月22日,依然是金星凌木星。

至於這次的水星凌日嘛…平均每個世紀大約會發生13次水星凌日,上一次水星凌日發生在2016年5月9日,下一次水星凌日則要等到13年後的2032年11月12-13日。

親愛的觀眾朋友們,鍛煉身體,都有希望!

參考文獻:

[1] http://sdoisgo.blogspot.com/2019/10/mercury-transit-november-11-2019.html

[2] https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/2

[3] https://www.timeanddate.com/eclipse/transit/2019-november-11

[4] https://www.youtube.com/watch?v=0yNzSwlnQ2Q

[5] 劉次沅, & 賽德曼. (1988). 二十四史行星掩星考證. 自然科學史研究, (2), 128-134.

[6] https://weibo.com/5456131713/GoD8uB60Q

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