金星凌日（可精确获得太阳系大小的天象）

基本介绍

金星凌日是金星运行到太阳和地球之间，三者恰好在一条直线上时，金星挡住部分日面而发生的天象。因此，金星凌日又有小日食之称。其原理与日食不同。金星凌日可分

金星和地球都围绕太阳转，金星的轨道在地球轨道的内侧，在某些特殊时刻，地球、金星和太阳会出在一条直线上。这时候从地球上观测，金星就像一个小黑点镶嵌在太阳上，并且在太阳表面缓慢移动。天文学家称这种现象为“金星凌日”。2012年6月6日“金星凌日”会出现，凌日时间长达6个小时，我国大部分地区都处于最佳观测区。这次“金星凌日”是2117年以前最后一次“金星凌日”。下面是全球观测这次“金星凌日”的情境和观测到的“金星凌日”的壮观景象。

通常都是用小时来计算金星凌日的时间（2004年和2012年，持续大概6小时）。原理上类似于日食，虽然金星的直径差不多有月亮的4倍。我们从地球上看金星要小的多是因为它离地球更远一些，现代天文学之前，

金星是地球的内行星，围绕太阳公转一圈需要224.701天，地球围绕太阳公转一圈需要365.256天。它俩的会合周期是583.92天。即金星连续两次下合日的时间间隔。而且金星凌日每个世纪只有两次。(近一个世纪来的上一次金星凌日发生在2004年)。除非你很幸运，否则观看金星凌日真的是“一生一次”的事件。

金星凌日可分为两种：一种是降交点的金星凌日，它发生在6月8日前后。届时，金星由北往南经过日面（黄道)；一种是升交点的金星凌日，它发生在12月10日前后，届时，金星由南往北经过日面（黄道）。人们通常认为，降交点和升交点的金星凌日是成双成对交替出现的，在数量上是平分秋色的。其实不然，两者在数量上是不相等的，即降交点的金星凌日比升交点的多。从公元902年至1984年，共出现32次金星凌日，其中降交点金星凌日有18次，而升交点金星凌日只有14次。降交点金星凌日比升交点的多的原因就是降交点（6月8日前后）的金星凌日，金星距离地球较远，达4321万千米。而升交点的金星凌日，金星距离地球较近，只有3947万千米。在同等条件下，如果距离地球较远，金星凌日发生的几率就越多。

金星凌日以两次凌日为一组，间隔8年，但是两组之间的间隔却有100多年。2004年之前的最后组金星凌日发生在1874年的12月和1882年12月。21世纪的首次金星凌日发生在2004年6月8日，另一次发生在2012年的6月6日。再下一次是2117年和2125年。间隔105年。

金星凌日有着8年、243年和251年的周期。8年的周期等到于8个地球年（365.256天）、13个金星年（224.701天）和5个会合周期（583.92天）。243年的周期等于243个地球年、408个金星年和157个会合周期。任意选取8年，可得两次金星凌日，如1874年至1882年。任意选取243年，可得5次金星凌日，如1874年至2117年，任意选取251年，可得6次金星凌日，如1874年至2125年。两次金星凌日的间隔时间分别是：8年、121.5年、8年、105.5年、8年、121.5

条件周期规律

尽管太阳、金星和地球每隔584天就会大致排成一线，但由于金星公转轨道平面与地球公转轨道平面成3.4度的倾角，因此金星在三者大约成一条直线的时候，通常会从太阳上方或下方通过。金星只有在下合经过地球公转轨道平面的时候才有可能发生凌日现象。一般当地球太阳连线与金星太阳连线夹角小于0.25°（太阳视直径的一半）时，金星凌日就会发生。不过即使在下合时，金星还是有可能从太阳上方或下方9.6°远处掠过。

地球243个恒星轨道周期（一个周期约365.25636日）约为88,757.3日，与金星395个金星恒星轨道周期（一个周期约224.701日）的总和88,756.9日几乎相等。因而一次金星凌日后243年一般会再次发生金星凌日。因此可以类比月食和日食的沙罗序列将相隔243年的金星凌日编为一个序列。由于每次地球与金星相对位置相同的周期与243年之间也存在一定偏差，也就是说相隔243年的两次金星凌日发生时，地球与金星的相对位置并不完全相同。经过相当长的时间后，地球与金星之间的相对位置可能不足以产生金星凌日，这个序列随即终结。一个序列的存在时间可能会相当长，比如始于前1763年、终于2854年的金星凌日序列就存在了4,600多年。

凌日通常会成对出现，相隔时间约为8年。这是由于地球公转8次的时间（约2922.05日）与金星公转13次的时间（约2921.1日）基本相等，也就是说8年前后地球和金星的相对位置几乎相同。不过由于金星每次会提早22小时到合的位置以及误差累计，这种近似的行星合不足以产生第三次金星凌日。一般在一个序列终结或开始时就会出现不成对的金星凌日。上一个不成对的金星凌日出现在1396年（该次金星凌日属于4号序列，与之成对的6号序列金星凌日要到1631年才会开始），下一个将在3089年出现（该次金星凌日属于6号序列。与之成对的4号序列于2854年终结。2854年的金星凌日可能只有在南极洲能看到部分过程，其他地区则只能看到金星从太阳边缘擦过，或者根本无法看到）。

最近1,700年（1396年至3089年）内存在的金星凌日序列有四个：3号、4号、5号以及6号。它们以4→3→5→6→4的方式循环出现，间隔分别为121.5年、8年、105.5年、8年。近期的金星凌日只在6月或12月发生。每次凌日发生的时间会缓慢变动：每243年会推后2天左右。

凌日观测

光学现象

在金星进出太阳表面的过程中，会发生一系

黑滴和晕环现象

金星入凌和出凌时，细心的观察者可能会发现所谓的“黑滴”现象。实际上，当我们对着光亮，将两个手指逐渐靠近，当很接近的时候，可以发现尽管手指还没有接触，就能够看到上下手指之间有阴影把它们联系了起来，手指像水滴一样“粘连”到一起，这就是所谓的“黑滴”现象。

在凌始内切和凌终内切时，即太阳边缘和内行星边缘互相靠得很近即将接触时，会发现有非常细的丝将两个边缘连接，这就是凌日时的黑滴现象。其成因已于2004年科学家通过对当时发生的凌日现象的观察后解答了，认为是地球大气层的扰动及部分望远镜的解像力不足而产生的光学假象，并非由金星的大气层造成。其实此前，亚利桑那大学的格伦·施耐德和他的两位同事就曾在一篇论文上指出，他们已经证明“黑滴效应”不可能是金星大气所产生的效应，因为他们看到“水星凌日”时也出现了“黑滴效应”，而水星是一颗没有大气的行星。由此他们总结说，黑滴效应的出现是图像的不清晰(地球大气之故或望远镜有缺陷)和太阳圆盘的亮度越靠近它的边缘就越暗的结果。

此外，在入凌和出凌阶段，有时候金星视面边缘会镶上一丝极细的“晕环”或“光环”。这个“晕环”是由于金星大气层顶部反射、散射阳光形成的。使用目镜投影方式可看到它，但如果将望远镜加滤光片则会更清楚。

金星凌日难得一见，但要成功观测凌日现象必须作好充分准备。首先必须注意保护自己的眼睛。切切不可用普通的太阳镜来直接观测太阳。无论采取什么样的方法来观测，都不要长时间地凝视太阳，必须经常让眼睛休息片刻。观察“金星凌日”与观察太阳黑子的方法类似，但无论采用何种方法，都必须十分注意眼睛的安全，不能让阳光伤害眼睛。通常有以下几种方法：

2、摄影和录像法：用装滤光膜的相机或摄像机把“金星凌日”的过程记录下来，供日后研究、观赏。

3、望远镜法：在望远镜前方（物镜）装上滤光膜（巴德膜）观察，可观察“金星凌日”的大气现象和“黑滴”现象。

4、投影法：通过望远镜，把太阳投影到白色的板面上进行观察。这样做，安全可靠，又可供多人同时观看。

世界上第一个向世人预告金星凌日是德国伟大的天文学家开普勒(1571至1630年)。他在1629年出版的《稀奇的1631年天象》一书中写道：1631年12月7日将发生金星凌日。

世界上第一个用天文望远镜观察金星凌日是英国的天文学家霍罗克斯(1619至1641年)和克拉布特里。他俩在1639年12月4日用望远镜观察到十七世纪最后一次金星凌日。

世界上第一个提出用金星凌日测量太阳视差和日地距离（天文单位）的人是英国天文学家哈雷（1656至1742年），他在1716年建议在世界各地联合观察金星凌日，并论述了利用金星凌日测量太阳视差的方法，这是当时精确测定太阳视差的理想方法。

世界上第一个发现金星有大气存在的人是俄国科学家罗蒙诺索夫。他在1761年6月6日在圣彼得堡附近的天文台进行了认真观测。他发现，当金星凌日刚刚开始，看到金星边缘刚刚与太阳边缘接触时，在金星周围有一非常模糊的微微发亮的圆环。经过仔细分析，他认为，在金星周围应该存在大气，当金星接近太阳时，太阳光经过的大气折射在金星周围形成亮环。这是第一次指出金星上存在大气。我们已经对金星大气有了更多的了解，知道它的主要成分是二氧化碳，还有少量的氮气等成分。

本世纪最后一次“金星凌日”2012年6月6日早晨上演。2012年6月6日上午06:10，天宇将上演“金星凌日”的精彩天象。这是本世纪的第二次“金星凌日”，也是最后一次，堪称世纪绝唱。届时日面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时。各地时间如右图。

科学作用

在科学史上，金星凌日曾起到过非常积极的作用。1716年英国著名天文学家哈雷发表论文提出了一套利用观测金星凌日来计算地球与太阳之间距离的方法，从而使人们首次有可能比较精确地获得太阳系的大小。于是1761年和1769年的金星凌日而成为众多天文学家竞相观测的目标。1824年德国天文学家恩克发表了对两次观测的比较全面的讨论结果，得到地球距离太阳1.53亿公里，但该值的不确定度较大。因为日地距离是一个最基本的天文常数，日地距离的测定被誉为“最崇高的天文问题”，所以天文学家把更多的精力投入到了1874年和1882年的金星凌日观测。最后从1882年的观测结果归算出日地距离为1.4934亿±9.6万公里。

一览表

2004年6月8日金星凌日是21世纪第一次金星凌日。

上一次金星凌日发生在1882年12月6日。

“金星凌日”持续时间通常是几个小时，本身不具有太高观赏性，不过是最为罕见天象，它以两次为一组，两次之间间隔8年，而每组之间的间隔却可长达100多年。上一次的“金星凌日”发生在2004年6月8日，2012年6月6日的这次是本组的第二次。而下回再发生这一天象，就要等到2117年12月11日了。

根据预报，本次“金星凌日”，我国是全世界范围内的最佳观测点之一，大部分地区都能观测到从“凌始”到“凌终”全过程。若天气晴好，届时公众会看到有颗“小黑痣”在太阳脸上缓慢划过。其中金星第一次与太阳表面外切发生在北京时间6时9分41秒，凌终的外切是在12时49分31秒。

公元902年至3097年金星凌日一览表（北京时间

）

已发生的金星凌日

902年11月26日金星从日面北缘掠过

910年11月24日

1032年5月24日至25日

1040年5月22日

1145年11月26日金星从日面北缘掠过

1153年11月24日

1275年5月26日

1283年5月23日

1388

1396年11月23日至24日

1518年5月26日

1526年5月24日

1631年12月7日

1639年12月4日至5日

1761年6月6日

1769年6月4日

1874年12月9日

1882年12月6日至7日

2004年6月8日

2012年6月6日

预测的金星凌日

2117年12月11日

2125年12月8日至9日

2247年6月11日

2255年6月9日

2360年12月13日

2368年12月10日至11日

2490年6月12日至13日

2498年6月10日

2603年12月16日

2611年12月13日

2733年6月15日至16日

2741年6月13日

2846年12月17日

2854年12月14日金星从日面南缘掠过

2976年6月17日

2984年6月14日至15日

3089年12月19日

3097年12月16日金星从日面南缘掠过

其他行星

地球轨道以

另外人造卫星也会凌日。为与自然现象区分开。一般把人造卫星“凌日”叫做“日凌”。日凌会对

人造卫星

火星、木星、土星、天王星及海王星同样会有金星凌日之天文现象。其大小、形状与地球上观测到的不同，基本形成原理相同。