水星凌日（天文现象）-趣爱秀

简介

当水星运行至地球和太阳之间，如果三者能够连成直线，便会产生水星凌日现象。观测时会发现一黑色小圆点横向穿过太阳圆面，黑色小圆点就是水星的投影。水星凌日发生在五月初或十一月初，平均每百年出现十三次水星凌日的现象。

在人类历史上，第一次预告水星凌日是“行星运动三大定律”的发现者，德国天文学家开普勒（1571至1630年）。他在1629年预言：1631年11月7日将发生稀奇天象--水星凌日。当日，法国天文学家加桑迪在巴黎亲眼目睹到有个小黑点（水星）在日面上由东向西徐徐移动。从1631年至2003年，共出现50次水星凌日，其中，发生在11月的有35次，发生在5月的仅有15次。每100年，平均发生水星凌日13.4次。

原理

水星凌日发生的原理与日食相似。由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上，而是有一个7度的倾角。因此，只有水星和地球两者的轨道处于同一个平面上，而日水地三者又恰好排成一条直线时，在地球上可以观察到太阳上有一个小黑斑在缓慢移动，这种现象称为水星凌日。小黑斑是由于水星挡住了太阳射向地球的一部分光而形成的。

周期

由于水星仅88天就绕太阳一周，这种凌日的情形大约每四个月就有一次。但是又由于地球并不是静止不动的，水星要超过地球花的时间实际上比88天要多。

平均每百年出现十三次水星凌日的主要原因，是因为水星的轨道是倾斜的，并未和地球的轨道在同一个平面上（地球围绕太阳运转的轨道也被成为黄道圈）。水星的轨道与黄道圈倾斜大约7度。在我们看来，这个倾斜度可能不算什么。但是，要知道太阳系是多么浩淼的空间和距离（太阳和地球之间的距离被成为“天文单位”--A.U.，有149,597,870.3公里），这就使得水星经常从地球和太阳之间的上方或下方掠过。

水星恰好在地球与太阳之间的位置，叫做低位交汇点。每当水星在低位交汇点靠近黄道圈时，被称为“穿越轨道节点”。根据水星朝南运动还是朝北运动，分成上升节点和下降节点两种。

当水星和地球处于AA位置时，水星穿过下降节点，处于低位交汇点，就会发生水星凌日现象。当两个星球处于BB位置时，尽管水星也处于低位交汇点，但是它离黄道圈很远，从地球上看，水星会从太阳的下面穿越。

特点

水星是地球的内行星，直径为4878千米。2003年水星凌日有三大特点

一是水星距离地球只有8415万千米，比发生在11月的水星凌日近1737万千米。

二是水星视直径为12角秒，比发生在11月的水星凌日大五分之一。

三是视直径，水星与太阳相比，为1比158；而11月的水星凌日，为1比193。因此，无论是观察还是拍摄水星凌日，2003年都是不可多得的良机。

发生时间

地球每年5月8日前后经过水星轨道的降交点，每年11月10日前后又经过水星轨道的升交点。所以，水星凌日只能发生在这两个日期的前后。水星凌日发生在5月（降交点）比发生在11月（升交点）少得多。一生中能在5月看到两次水星凌日的人，凤毛麟角。

观测方法

观察水星凌日必须借助望远镜。它与观察太阳黑子的方法相似。通常有两种方法：

一是投影法

通过望远镜，把太阳投影到一张白纸上进行观察。

二是目视法

在望远镜的物镜（前方）装上滤光镜，再进行观察。

天文爱好者可以用烧电焊用的黑玻璃，也可以用X光底片或电脑软盘的磁片，几张重叠起来制成眼镜，戴上它用双筒望远镜观察水星凌日。如何选购双筒望远镜？一是口径（物镜）越大越好，物镜（前镜）直径70毫米的较理想；二是选购多层镀膜的物镜，通常镀绿膜、蓝膜的较好，镀红膜的最差。需要着重指出的是，观察水星凌日，千万不能用肉眼直接看太阳，要注意保护眼睛。

各行星上观察

金星上观察

简介

水星凌日（金星）是当水星运行到太阳和金星之间时发生的一种罕见的天文现象。当水星凌日出现，从金星上可以看到水星像一个黑色圆盘从太阳表面划过。上次金星上的水星凌日发生在2007年06月04日。水星凌日的时间通常都超过8小时，但最近的水星凌日大多都少于7小时。水星与金星的会合周期是144.566日，它是运用公式 1/(1/P-1/Q) 运算，其中P(水星)的轨道周期是87.968日，而Q(金星)的轨道周期是224.695日。

时间

1971年6月11日

1976年12月25日

2005年11月17日

2007年6月4日

2011年6月3日

2012年12月18日

2016年12月17日

2022年7月2日

火星上观察

简介

水星凌日（火星）是水星运行到太阳和火星之间时，看见水星横越过太阳前方的一种罕见天文现象。当水星从火星和太阳之间穿越时，从火星上可以看到一个黑色的小圆盘从太阳表面划过。火星上的水星凌日比地球上的水星凌日更为罕见，要数十年才发生一次。

火星漫游车精神号和机遇号在2005年1月12日 (从14:45 UTC至23:05 UTC) 可能已经观测到水星凌日的现象，但是提供的影像解析力不足。它们可能也从火星上观测到视直径有2'的火卫二凌日，火卫二2'的视直径比视直径只有6.1的水星大了20倍。喷射推进实验室推算的天体历 JPLHorizons指出，机遇号可以从凌的开始一直观测到所在地的日落，大约是19:23 UTC；而精神号可以从所在地的日出，大约是19:38 UTC，一直观测到凌的结束。

原理

运用公式 1/(1/P-1/Q) ，可以算出火星与水星的会合周期是100.888天，式中水星的轨道周期 (P) 是87.969日，火星的轨道周期 (Q) 是686.98日。水星的轨道面相对于火星的轨道面倾斜5.16°，比相对于地球轨道面 (黄道)的倾角7.00°还要小。

时间

2003年12月18日

2005年1月12日

2005年11月23日

2013年5月10日

2014年6月4日

2015年4月15日

木星上观察

简介

从木星看见水星从太阳前方经过的水星凌日发生在水星直接从木星与太阳之间经过的时刻，从木星看见水星遮蔽了太阳盘面上很小的一部分。当凌日的时候，从木星看见的水星是从太阳盘面上经过的一个小黑点。水星凌日可能是从木星的卫星上观察到，而不是从木星本身，凌日的时间和周遭的自然环境也会有些微不同。

原理

利用公式1/(1/P-1/Q)，可以计算出水星和木星的会合周期是89.792日。此处P是水星的恒星轨道周期 (87.968435日)，Q是木星的轨道周期 (4330.595日)。水星轨道相对于木星黄道的轨道倾角是6.29°，比相对于地球黄道的7.00°略小一些。从木星看到的水星凌日系列周期通常是17,330日 (大约47.44年)。这相当于目星公转4周，水星公转197周，或是193个会合周期。由于水星绕日公转比木星快了许多，因此在木星离开轨道交点之前，水星会有一次以上的机会经过交点，因此，在木星行经交点之际，水星凌日会在6年之间成集团性的发生。

时间

2000年2月9日

2005年12月25日

2006年3月26日

2011年11月28日

2012年2月26日

2018年1月12日

土星上观察

简介

水星凌日（土星）是从土星看见水星从太阳的前方经过的凌。这种事情发生时，水星这颗行星直接从太阳和土星之间通过，在土星上的观测者会看见一个小黑点遮蔽了太阳盘面的一小部分。在凌的时候，从土星会看见水星像一个很小的黑点从太阳表面的前方经过。前一次的凌日已经在2011年12月30日发生了。在土星卫星的表面比在土星本身更容易观测水星凌日，而时间和过境的情况自然会有些不同。

原理

水星和土星的会合周期是88.694天。可以利用公式1/(1/P-1/Q)计算出来，此处P是水星的恒星轨道周期 (87.968天)，Q是土星的轨道周期 (10746.940天)。水星的轨道相对于土星黄道面的倾角是6.38°，小于对地球黄道的7.00°。从土星上观测水星凌日，在大约30年的周期中会经历到两个群聚。

时间

1998年3月4日

1998年6月1日

1998年8月28日

1998年11月25日

1999年2月21日

2011年12月30日

2012年3月28日

2012年6月25日

2012年9月22日

天王星上观察

水星凌日（天王星）是水星运行到太阳和天王星之间时，看见水星横越过太阳前方的一种罕见天文现象。当水星从天王星和太阳之间穿越时，从天王星上可以看到一个黑色的小圆盘从太阳表面划过。

海王星上观测

水星凌日（海王星）是水星运行到太阳和海王星之间时，看见水星横越过太阳前方的一种罕见天文现象。当水星从海王星和太阳之间穿越时，从海王星上可以看到一个黑色的小圆盘从太阳表面划过。

过程

水星凌日发生在5月（降交点）比发生在11月（升交点）少得多。一生中能在5月看到两次水星凌日的人，凤毛麟角。广东虽然有几千万人，但至今还没有发现有人在5月看过两次水星凌日。

未来五次5月的水星凌日将发生在2016年5月9日，2049年5月7日，2062年5月11日，2095年5月9日，2108年5月12日。中国如要下次在5月看到水星凌日的全过程，就要等到2108年5月12日。因为其余四次水星凌日都发生在夜间，中国不能看到或不能看到全过程。因此，2003年5月7日的水星凌日，不可错过。错过就要等105年。

2003年5月7日的水星凌日，凌始在13时13分，水星刚好接触日面；凌甚在15时51分，水星与日面中心相距最近,凌终在18时30分，水星恰好脱离日面。全程历时5小时17分钟。这天，广州日落为18时57分。所以，广州可观测到水星凌日的全过程。

水星在太阳附近神出鬼没，就是专业天文学家也难得一见。水星在八大行星中距离太阳最近，其距离只有5790万千米。因为距离太阳太近，从地球上看，水星常被淹没于太阳的光辉里，这使得人们很难一睹其容颜。只有当水星与太阳的角距离最大，即“大距”时，水星才易被人们观测到。

和水星的“大距”相比，水星凌日则更是观赏水星背影的难得机遇。水星凌日的原理与日食相同，日食是当月球走到太阳与地球中间，将太阳遮住的现象。水星凌日是水星走到太阳与地球中间出现的现象。但由于水星比月球离开地球要远得多，看上去只是太阳圆面上一个很小的黑点，别看她小，这个黑点却是一颗近5000公里直径的星球。

观测者应选择东面开阔的地点，还需天气晴朗。这次水星凌日在中国东部观测比中西部有利，但即使东部也只能观测到水星凌日的下半场演出。

据了解，水星虽然以“水”冠名，但实际上表面并没有水，这颗星球表面也有高山平原，但最特色的风光是星罗棋布的环形山，其中有以李白、曹雪芹等15位中国名人命名的环形山。凌日时，水星离地球近1亿公里。

观测历史

在人类历史上，第一次预告水星凌日是“行星运动三大定律”的发现者，德国天文学家开普勒（1571至1630年）。他在1629年预言：1631年11月7 日将发生稀奇天象——水星凌日。当日，法国天文学家加桑迪在巴黎亲眼目睹到有个小黑点（水星）在日面上由东向西徐徐移动。从1631年至2003年，共出现50次水星凌日，其中，发生在11月的有35次，发生在5月的仅有15次。

在望远镜发明之前，水星凌日是无法观看的。法国天文学家皮耳-伽桑狄于1631年首次发现这一现象,他的观测结果随后被证明可以用于测量太阳系之间的大尺度距离，包括日地距离等。

在水星凌日发生时，我们可以看到水星像一个小黑点一样从太阳表面慢慢爬过。想要观看水星凌日必须注意要在望远镜上安装防太阳辐射镜，或者将观测图像传至显示屏上观看，否则会对视力会造成严重伤害。在此次水星凌日过程中，夏威夷大学天文学院将观测水星稀薄大气中的钠含量。此外，来自日本、美国、欧洲等国家的多个航天器将进行全程追踪。

人类历史上唯一一次向水星发射飞船是在1974至1975年。美国的“水星信使”号探测器将在2009年抵达水星。