流浪的星

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流浪的星

裸眼可見行星的運動和可見周期（一）

「比起只用鐘錶和日曆上枯燥的數字來，用天空中形形色色的移動光點以及它們之間的相互聯繫去度量、估價並珍重你的生命，該是多麼富有意味啊！」

——Fred Schaaf,The Starry Room

每顆行星都有各自的運動、亮度和顏色特性。古希臘人把它們稱作「流浪的星」，「行星」這個名稱由此而來。行星們遵循著規則的出現周期，其中好幾顆除了過於接近太陽的短暫時期，它們一年中大部分時間都是裸眼可見。

行星可以從恆星中甄別出來，因為相對於背景恆星，行星每夜的位置都有微小的改變，它們的亮度也會發生周期性的變化。接近地球的行星——水星、金星和火星的位置變化在數日內即可用裸眼輕鬆地追蹤到 。較遠的行星相對於恆星的運動用裸眼觀察較長時期後也能發現，而一副雙筒望遠鏡可以幫助你在更短的時間間隔內揭示出它們的運動。

流浪的星

火星與雙子座，2007年末至2008年，火星在雙子座恆星背景前的軌跡，間隔為15天。火星在此期間呈現典型的「迴環」運動模式。2005-06年是它上次到達近地點時，火星在白羊座呈現鋸齒形運動模式。想知道是什麼造成行星在夜空中迴環，請看下面的動畫。

除了相對於背景恆星不斷改變位置，明亮行星還不會像恆星那樣閃爍（眨眼）。行星位於地平線上較高位置時，它們會「發出」更穩定的光芒。

行星在夜空中的運動

我們看到太陽、月亮和行星在空中沿著一條穿過12個著名黃道帶星座的很窄路徑移動。此外，由於歲差，它們現在還會經過鮮為人知的第13個星座——蛇夫座，路徑最南部位於天蠍座和人馬座之間。在這13個星座內看到的任何沒有出現在星表中的星星就很可能是行星。

「黃道帶」（zodiac）這個名稱來自古希臘語「獸帶」（zoidiakos kyklos），因為這12個星座大都以動物為代表（除了天秤座，它原本構成天蠍的螯，後來羅馬人把這些星從天蠍座分出來重新命名為天秤座。當然，還有雙子、室女、寶瓶座是神話人物）。

從繞日公轉的地球看去，太陽相對於背景恆星（即組成12個黃道帶星座和蛇夫座的恆星）做運動。太陽全年的視運動軌跡稱為「黃道」（來自古希臘語，意為「日月食發生的通道」）。假如我們能站在太陽的中心觀看繞我們運行的地球，將會看到，在地球公轉一周的過程中，地球在黃道帶星座背景前划過一條路徑，與我們看到太陽划過的一樣，但視角的方向相反（即如果從地球看太陽位於白羊座，那麼此時從太陽看地球則位於相對位置的天秤座）。因此，黃道可以看做是太陽在背景恆星前的視運動軌跡，也可以認為是地球軌道平面向宇宙的延伸。

行星們的舞蹈

（充滿韻動的星星之舞，打開網址看神奇的視頻）

http://www.davidcolarusso.com/astro/

網頁截圖

裸眼可見行星的運動

這裡顯示了太陽和五大行星2000年到2015年的連續運動，下面的星圖標出了星座。太陽視運動經過的「看不見的軌跡」叫做黃道（星圖中的黃色曲線），也是月亮和行星大致遵循的路徑。注意動畫中的內行星（水星和金星）總是與太陽保持有限的角距離，它們的位置在太陽東西兩側迅速地改變（即在昏星和晨星之間變換）。

外行星（火星及以外的行星）可以距離太陽較遠（可達180°），以由各自軌道到太陽的距離所決定的角速度做環繞運動；因此，火星在星座之間穩定地穿行，而土星則以蝸牛般的速度運動著。圖中的網格表示赤經和赤緯，間距10°。

星圖中標出了重要的太陽位置節點：VE表示北半球春分點，SS是夏至點，AE是秋分點，WS是冬至點。在夜空中，黃道像一條正弦曲線，最北點在金牛座東部（即北半球夏至點），最南點在人馬座（北半球冬至點）。因此，從北半球來看，金牛座和雙子座是天空中可達到位置最高的黃道帶星座，人馬座則是最低的（南半球觀測者看到的正相反）。對於地球上任何給定地點，太陽在星座之間的正弦曲線軌跡（由地軸的傾斜導致）造成了一年中太陽在當地地平線上升起和落下方位的變化，由此產生了季節交替。星圖的橫、縱坐標分別為赤經和赤緯，天文學家用來對夜空中的天體進行定位。（原文網頁鏈接可看圖片詳細內容）

太陽的視運動定義了黃道，但月亮和行星並不嚴格遵循這條線，原因有二：首先，它們的軌道平面與黃道平面有各不相同的輕微傾斜（這被稱為軌道傾角，從太陽中心測量，詳情參見下文的軌道數據表）；其次，是在任何給定時刻從地球看行星的視差的影響。在多數時候，行星在公轉過程中會偏離黃道上下幾度（這被稱為「黃緯」）。金星和火星偏離的量會大一些，因為它們比其他行星離地球更近，所以視差更大。金星偏離黃道可達北側8?o和南側8o，火星可達北側4?°和南側6?°。最大偏離發生在金星「下合」和火星「沖」的時候。

至於其他裸眼可見行星，水星偏離黃道可達北側3?°和南側5°；這些極值同樣發生在下合前後。木星在黃道兩側±1.6°的條帶內運動，土星則是±2.8°，這些極值出現在沖的前後。

月球軌道與黃道平面有5.1°的明顯傾角，而月亮離地球如此近，視差會使其相對於背景恆星的視偏離再增加多達0.9°。因此，日食不會在每次新月時都發生。一年中大部分月份，月球軌道的大傾角使它在新月時移動到太陽以南或以北好幾度的地方，而不是直接穿越太陽的前方（一旦偶然發生這種情況，就會形成日食）。

當然，行星和月亮偶爾也會流浪到鄰近的非黃道帶星座中（比如鯨魚座、獵戶座、六分儀座）一小段時間。

太陽沿黃道帶星座的周年運動

上圖中，太陽在黃道上的位置以5天的間隔顯示，在此指的是黃道平面（圖中為直線）。圖中也標出了北半球二分二至點。太陽沿黃道帶星座向東運行，速率為每天不到1°（其實是地球自身在做公轉運動，而不是太陽，由此形成了視運動）。由於每個地球年的天數並不精確，太陽在特定日期的確切位置每四年會相差多達0.75°；這當然已經通過每隔四年在二月末插入一個閏日進行了修正。多數時候，行星們可以在黃道兩側各3°的條帶內被發現。從南半球看黃道，二分二至點正相反。

行星的可見性

一顆行星在某個夜晚有多長時間可見，或乾脆是否可見，取決於此時它和地球相對於太陽的軌道位置。觀測者所在地的晨昏蒙影的長短也是重要因素，當然，如果天空太亮，行星就看不見了！

請注意，內行星一般指軌道比地球軌道離太陽更近的水星和金星；外行星指火星及更遠的行星。而內側行星通常指水星、金星、地球和火星，即類地行星；外側行星指木星、土星、天王星和海王星，即巨行星和遠日行星。我們在討論運行規律和可見性時用的是內行星和外行星的概念。

從公轉中的地球看去，行星在一段時期內遵循著規則的出現周期。一顆行星的出現周期開始於它在太陽的輝光中顯露時，在短暫的不可見時期（當行星從太陽前方或後方通過時）之後。出現周期結束於行星消失在太陽的輝光中時，在較長的可見時期之後隱沒於晨曦或暮光。

一顆行星出現周期的準確特性取決於它是內行星還是外行星。這兩類行星可見性的周期將在下期向大家做說明。

（未完待續）