天象推介 金星凌日.doc

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1、天象推介－金星凌日金星凌日是眾多可預測的天文現象中，其中一個最罕有的天象。絕大部份的金星凌日都是成雙成對出現的，兩次凌日相距只有八年，但每對之間卻相隔一個世紀以上。上一次金星凌日發生於2004年，而2012年6月6日的一次將會是本世紀的最後一次，下一次將發生於2117年。金星凌日發生時，太陽表面會多了一顆細小的黑點，緩慢地橫越太陽的圓面，整個過程持續超過6小時。金星凌日可分為以下四個階段:圖片來源：美國太空總署(NASA)階段香港時間高度方位角(正北為0度，正東為90度)I.凌始外切6時12分6度42度II.凌始內切6時30分10度39度III.凌終內切

2、12時31分88度293度IV.凌終外切12時49分84度290度資料來源：美國海軍天文台(USNO)知多一點點－金星凌日的科學你可有想過如何知道太陽離地球多遠?古時天文學家利用月相或地球影子估計地日距離，但卻低估了數十倍。直至十七、十八世紀，天文學家利用金星凌日推算地日距離，才準確得知太陽和地球相距有一億五千萬公里之遙。由這個時候開始，人類才意識到宇宙是何等的浩瀚！那麼如何利用金星凌日測量地日距離呢？這裏簡單地介紹其中一個方法。德國天文學家開普勒(JohannesKepler)根據行星的公轉周期，發現了太陽及各個行星之間的距離比例，當中地球和金星之間距

3、離是地球和太陽之間距離的0.28倍。根據金星凌日的觀測，可以直接求得地球到金星的距離。首先，需在地球上兩個緯度相距甚遠的地方作觀測，由於角度不同，金星在日面上的位置也會略有差異。Sun=太陽；Venus=金星；Earth=地球上圖中，A點的觀察者見到金星位於P點，而B點的觀察者見到金星位於Q點，透過比較照片，可以得出夾角θ的數值。知道A點和B點的直線距離後，立即就可計算出金星和地球的距離。這個量度距離的方法又稱為「視差法(parallax)」。利用開普勒的理論，即可求得地日距離:除了金星外，水星亦會發生凌日現象，而且次數比金星凌日頻密得多。試想想為何不利

4、用水星凌日去量度地日距離呢？(請看答案)答案:由於水星更接近太陽，因此即使在地球上相距最遠的兩點觀測，所求得的夾角數值亦太小，難以測量。其實即使是金星凌日，其夾角也不足0.02度，因此兩百多年前的天文學家主要是量度凌日時間以進行換算，而非以視差角度測量地日距離。金星凌日為何如此罕有?當金星運行至太陽和地球之間，便稱之為「金星下合」，但並非每次下合時都會發生凌日，這是由於金星軌道和地球軌道(黃道面)相差了3.65度。金星和黃道面的距離(Y)會隨金星圍繞太陽公轉而變化。假設金星的軌道是正圓形，Y的變化可用一個簡單的正弦曲線表示:上圖正弦曲線的週期等於金星的公

5、轉週期，即224天。由於地球亦會公轉，因此金星在公轉一圈後需要花上更多時間才可追上地球，於是金星下合的週期為584.4日。我們由「0」點開始，每隔584.4日特別以紅點表示，換句話說，紅點表示當金星下合發生時，金星和黃道面的距離。上圖只考慮8年的數據，因此只有6顆紅點。接下來若將四百年的數據都納入計算，將可得出300顆紅點，這些紅點排列成下圖:從上圖可見，即使發生金星下合，絕大部份時間三者都並不是真正連成一線，金星有時會向上移，有時則向下移。在圖的中心有兩條紅線，如果金星落在這條紅線之內，三者就真正連成直線，亦即是金星凌日發生之時。結果，每隔一百多年才會

6、出現兩次金星凌日，但兩次之間相隔只有八年。金星凌日手機應用程式有程式開發員為金星凌日製作了一個手機應用程式，用家可在程式裡查閱金星凌日各個階段的發生時間。在凌日發生當天，手機用戶更可透過應用程式紀錄金星和太陽的接觸時間。伺服器會將每位用家的數據收集，用作計算地球和太陽的距離。有興趣的人士可在iTuneAppStore或AndroidMatket下載名為”VenusTransit”的程式。