下一次行星掩/凌行星將會(huì)發(fā)生在2065年11月22日，親愛的觀眾朋友們，鍛煉身體，都有希望！
近幾個(gè)月，如果大家傍晚看向西方的話或許會(huì)發(fā)現(xiàn)，有兩顆很亮的星變得越來越近。這兩顆星，一顆是木星，另一顆是土星。2020年12月以來的土星和木星位置變化 | 模擬軟件：Stellarium
昨天（2020年12月21日），一種叫做“木土相合”的罕見天文現(xiàn)象在夜空中上演。2020年12月21日晚的木星（大的那個(gè)）和土星（小的那個(gè)） | 拍攝：papajames
什么是“合”？這次的土木合有多近？
八大行星在天上永不休止地“跑圈”，速度又各不相同，不時(shí)出現(xiàn)的 “合”，就是他們錯(cuò)身而過的瞬間。在現(xiàn)代天文學(xué)定義里，“合”（conjunction）指的是從地球上看，兩顆天體的黃經(jīng)度數(shù)相同，這里的“天體”通常指是日月和行星。與“合”相對(duì)的，黃經(jīng)差180度就是“沖”（Opposition）。“合”和“沖”兩種天象的位置示意圖 | 漢化自維基
僅從“合”的定義來看，合這個(gè)狀態(tài)本身和兩星的距離遠(yuǎn)近并沒有直接關(guān)系。但由于日月和行星基本都在黃道面附近（也就是黃緯不會(huì)相差很大），所以它們在相合的時(shí)候通常也會(huì)看起來比較近。這次的木土相合，兩星的角距離只有約6角分。滿月的直徑大概30角分，天上最著名的雙星——北斗七星中的開陽和輔星，相距也有11角分。北斗七星中開陽和輔星雙星間的角距。古代欽天監(jiān)招募夜觀天象的真·人肉觀星機(jī)，就曾以肉眼區(qū)分開陽雙星作為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。
也就是說，這次的土星木星距離只有滿月直徑的五分之一，開陽雙星距離的一半。圖 | EasyNight
雖然基本都在黃道面附近，但太陽系的八大行星并非嚴(yán)格共面，因此行星相合的時(shí)候經(jīng)常還是有一定距離的，例如2000年的木土相合距離1°11'之多，像今年這次這么近的屬實(shí)不多見。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從公元前1年也就是漢哀帝元壽二年至今，兩千余年的百來次土木相合之中，角距離最近的一次發(fā)生在公元372年，有1.9角分，而本次的6角分距離可躋身前五，下一次能到這么近的，就要到2080年了。公元前1年~公元3000年間距離最近的10次木土合，在已發(fā)生的土木合里，本次土木合距離可以排第五近 | 數(shù)據(jù)來源：Patrick M. Hartigan，整理制圖：One Two
那有沒有可能二者近到“碰上”呢？當(dāng)然，我們說的不是真的“碰上”，只是從地球上看去的“借位碰”。Emmm這種“借位碰”當(dāng)然是有可能的，這就是另一種天象“凌”(transit)，例如去年（2019年）雙十一的“水星凌日”。2020年11月11日的水星凌日位置變化圖，藍(lán)點(diǎn)表示水星，兩點(diǎn)之間的位置間隔約30分鐘，UTC時(shí)間12:39對(duì)應(yīng)同天的北京時(shí)間20:39。來源：SDO [1]
那次水星凌日發(fā)生在我國的夜晚，因此整個(gè)凌日過程在我國境內(nèi)都不可見，這個(gè)很好理解，連太陽都看不到還看個(gè)啥凌日對(duì)吧。不過水星凌日這個(gè)例子其實(shí)是有點(diǎn)犯規(guī)的，太陽是太陽系最大的天體，在地球上看視直徑大約30角分，當(dāng)然是更加容易碰上的。不只是水星可以凌日，金星也是可以的?；蛟S有的小伙伴還記得2004年6月和2012年6月的金星凌日，要是沒看過的話還是有那么點(diǎn)兒可惜哦，因?yàn)橄乱淮尉褪且话倌旰罅恕?/span>2012年6月的金星凌日 | NASA [2]
當(dāng)然，其他天上的東西也可以“碰”上，例如國際空間站這樣的人造天體也會(huì)凌日，甚至日食也可以認(rèn)為是一種廣義的凌日。同理，前面講過，滿月視直徑約30角分，自然月亮也更容易和其他天體“碰上”，不過月亮離地球更近，所以往往是月亮遮掩住了其他天體，也就是“掩某星”。例如2018年1月27日的月掩畢宿五、2012年8月14日的月掩金星。
行星“合”常見，行星“凌”才罕見
那么問題來了，行星的視直徑都非常小，彼此之間到底有沒有機(jī)會(huì)“碰上”呢？怎么感覺從來沒見過呢？這個(gè)感覺是對(duì)的：目前還活著的地球人，還真的就沒有一個(gè)親眼見過行星凌行星的。對(duì)現(xiàn)代天文學(xué)來說，“借位碰”這種情形下，小的從大的前面穿過才叫“凌”，而大的蓋上小的則叫“掩”（occultation）。但由于行星的視直徑小，又比較亮，古人其實(shí)是分辨不出行星大小的，所以不管是“凌”還是“掩”，古人通常都稱之為“掩（奄）”。中國科學(xué)院劉次沅先生曾在《二十四史行星掩星考證》 [3]里統(tǒng)計(jì)了二十四史中留下的掩星記載。據(jù)劉先生的考證，二十四史中行星掩星的記錄共有88條，其中行星掩行星的記錄共11條——注意，這88條里面，不只是行星掩行星，還有行星掩恒星的。不過，想要知道其中有多少條是行星掩行星的記錄，我們不僅要把行星掩恒星的記錄去掉，還要甄別有些古人傳抄時(shí)候搞出來的錯(cuò)別字。例如《宋史》里這條記錄說：辰星是水星，太白是金星，咸平是宋真宗趙恒的年號(hào)，咸平三年大概是公元1000年。但這一年，沒有發(fā)生過水星“掩”金星。仔細(xì)查看，這條記錄在《宋史》中的分類竟然是“五緯相犯”，這個(gè)分類記錄的是金木水火土這五大行星之間發(fā)生的“犯”這種天象。這“犯”又是什么呢，是指兩顆星“光芒相及”好像相互侵犯的樣子，但并沒有“碰上”。從前后文看，這條“辰星掩太白“是把”犯“錯(cuò)寫成了“掩”。值得一提的是，前面說的“兩千年來距離最近的那次”的土星合木星，史書上的記載是：（晉）簡(jiǎn)文（帝）咸安二年正月己酉，歲星犯填星。
這里的歲星和填星就是木星、土星的古稱?？紤]到距離只有1.9角分，看來當(dāng)時(shí)那位天文官員眼神兒真不錯(cuò)。
還有一些記錄經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)確實(shí)有問題，但我們并不清楚古人到底是怎么搞錯(cuò)的。唐至德二年、以及清康熙二十一年的兩條行星掩行星記錄，按照如今的星歷數(shù)據(jù)推算，兩星角距分別高達(dá)1.2度和15角分，顯然不可能是“掩”，而應(yīng)該是“犯”。這兩個(gè)度數(shù)在天體觀測(cè)中屬于比較大的角度，很難用“古人看錯(cuò)了”解釋，因此很可能也是筆誤。但這些確實(shí)是掩星或者說凌星事件嗎？現(xiàn)在來看，還不一定。
實(shí)際上，古代的掩星記錄比現(xiàn)代天文推算出的掩星事件條件要寬泛很多。按現(xiàn)代的標(biāo)準(zhǔn)，凌需要兩顆星的圓面真的有接觸，但古人其實(shí)無法準(zhǔn)確判斷這一點(diǎn)。畢竟古人沒有天文望遠(yuǎn)鏡，而肉眼觀測(cè)的理論分辨極限只有1角分。也就是說，兩顆星的角距在1角分之內(nèi)的話，即便二者沒有“碰上“，肉眼也基本分辨不出來了。甚至距離更遠(yuǎn)一些的，比如這次土星合木星，眼神不好的人可能會(huì)覺得就是“凌”了，但實(shí)際并沒有遮掩的過程，是不能算數(shù)的。劉次沅先生及其合作者用NASA噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室（JPL）的DE102星歷對(duì)這些記錄逐一進(jìn)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(yīng)當(dāng)是“犯”而不是“掩”，應(yīng)排除，所以實(shí)際共9條。值得一提的是，從現(xiàn)代天文學(xué)的角度看來，木星掩火星其實(shí)是不可能的（因?yàn)槟拘潜然鹦沁€要遠(yuǎn)），但由于中國古代似乎并不知道木星和火星的遠(yuǎn)近，所以也分不清楚當(dāng)兩顆星角距很近的時(shí)候是誰掩了誰 | 整理自：[3]
結(jié)果非常的amazing啊，按照如今的星歷數(shù)據(jù)反推，似乎只有《金史·天文志》中的一條記錄確實(shí)屬于行星掩行星：這是發(fā)生在1170年9月12日的木星掩火星天象。按當(dāng)代天文學(xué)的說法應(yīng)該是火星凌木星，火星是在木星的前面的。
因?yàn)橛萌缃竦男菤v推算的過往“掩/凌”星事件也是存在誤差的，隨著軌道誤差的累積，距我們?cè)竭b遠(yuǎn)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(xiàn)代星歷反推出來的結(jié)果因?yàn)檎`差太大體現(xiàn)不出來了，這種可能性也是不小的。
但反過來，僅僅因?yàn)楣糯^測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)更“寬松”，就說實(shí)際發(fā)生過的行星掩/凌行星事件比中國古代記載的少很多也是不妥的。因?yàn)椴⒉皇撬袑?shí)際發(fā)生過的凌星事件，都會(huì)被觀測(cè)到。像是去年的水星凌日，在美國可以看到，中國因?yàn)樘幱谝雇矶鵁o法看到。如果這事發(fā)生在沒有網(wǎng)絡(luò)的古代，中國的天文官員自然也就無從記錄，那么漏記就是不可避免的。 下次“行星凌行星”，我還有機(jī)會(huì)嗎？
通過現(xiàn)代星歷的推算，我們可以粗略推算出上下2000年里發(fā)生過的行星凌行星事件。
公元1-4000年里發(fā)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(lán)=水金火木土天海），上下分別表示掩（凌）和被掩（被凌）。
公元1-4000年里發(fā)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(lán)=水金火木土天海），上下分別表示掩（凌）和被掩（被凌）。來源：Occultation軟件計(jì)算，EasyNight繪制 [4]。CC BY-NC-ND 3.0
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