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2006年11月9日水星凌日概况及各大城市見凌時刻 

部分内容引自臺北天文館

水星凌日是怎麽回事  

  水星為內行星,因軌道面相對於黃道面傾斜約7度,而且太陽的視直徑只有0.5度,因此并不是每次水星下合(水星位在地球與太陽之間的位置)都會凌日,水星可以從太陽的南北方通過。只有當水星運行至公轉軌道交點附近又發生下合時才會出現凌日,凌就是侵犯、越過的意思。水星的公转速度比地球快,它将从日面的东边进来、西边退出,分别称为凌始、凌终,通过较高倍率的目镜,可以看到凌始、凌终的过程,根据两个圆的关系,分为内切和外切,  

  今年的水星凌日是21世紀14次水星凌日的第2次。水星凌日發生日期都在5月8日前後與11月10日前後,這是因水星軌道面與黃道面有7度傾角,需水星位在「節點」附近才會發生凌日現象之故,兩個節點就分別落在5/8與11/10前後。而且11月的凌日約佔了14次中的2/3,剩下的才是5月的凌日。   

  由於水星軌道的離心率很大(0.2056),所以遠日點與近日點的距離會相差較大。5月前後靠近水星遠日點,11月前後則靠近水星的近日點。近日點附近,水星的運動速度較快,所以凌日的歷程會比較短,且因水星比較接近太陽,所以地球上看來的水星視直徑比較小(約10角秒);而水星在遠日點附近時,運動速度較慢,凌日的時間較長,且因離太陽較遠,所以視直徑較大(約12角秒)。   

  今年的水星凌日為11月凌,故凌日時程較短,且水星視直徑較小,僅爲太陽視角直徑的1/180。

可見範圍和時間

以下是凌始與凌終之晝半球,美洲大部分見帶凌而落,太平洋與北美西岸可以見水星凌日全過程,東亞與澳洲見帶凌而出,因此以下僅列出凌終時刻,我國西部的新疆、西藏等地日未出不可見。以下皆使用中原標準時間(CST=GMT+8:00)

为了表示水星在日面上的方位,先在太阳中心往天北极方向作一条线做为始边,逆时间方向向东度量至切点或水星为止,所形成的角度称为天极方位角(P),东侧小于180°,西侧大于180°,天北极方向指的是地轴的北天极,不是地球公转轨道的北极,也不是太阳本身的北极。H是太陽的高度。

都市 東經 度 分 北緯 度 分         P             P H  

上海   121 26.0 31 12.0 凌終内切8時8分47秒 269 凌終外切8時10分40秒 269 21

蘭州   103 59.0 36 1.0 凌終内切8時8分51秒 269 凌終外切8時10分44秒 269 6

北京   116 19.0 39 57.0 凌終内切8時8分46秒 269 凌終外切8時10分38秒 269 12

南京   118 47.0 32 4.0 凌終内切8時8分48秒 269 凌終外切8時10分41秒 269 18

南寧   108 18.0 22 48.0 凌終内切8時8分55秒 269 凌終外切8時10分48秒 269 15

南昌   115 58.0 28 40.0 凌終内切8時8分50秒 269 凌終外切8時10分43秒 269 18

臺北   121 30.0 25 0.0 凌終内切8時8分49秒 269 凌終外切8時10分42秒 269 24

合肥   117 15.0 31 53.0 凌終内切8時8分49秒 269 凌終外切8時10分41秒 269 17

呼和浩特 111 41.0 40 49.0 凌終内切8時8分47秒 269 凌終外切8時10分40秒 269 9

哈爾濱  126 38.0 45 45.0 凌終内切8時8分39秒 269 凌終外切8時10分32秒 269 14

天津   117 10.0 39 6.0 凌終内切8時8分46秒 269 凌終外切8時10分39秒 269 13

太原   112 34.0 37 53.0 凌終内切8時8分48秒 269 凌終外切8時10分41秒 269 11

广州   113 13.0 23 0.0 凌終内切8時8分53秒 269 凌終外切8時10分46秒 269 19

成都   104 4.0 30 40.0 凌終内切8時8分53秒 269 凌終外切8時10分46秒 269 8

拉萨   91 2.0 29 43.0 . 凌日結束時日未出地平線

昆明   102 43.0 25 2.0 凌終内切8時8分56秒 269 凌終外切8時10分49秒 269 9

杭州   120 10.0 30 20.0 凌終内切8時8分48秒 269 凌終外切8時10分41秒 269 20

武漢   114 17.0 30 38.0 凌終内切8時8分50秒 269 凌終外切8時10分43秒 269 16

瀋陽   123 26.0 41 46.0 凌終内切8時8分42秒 269 凌終外切8時10分35秒 269 15

濟南   116 58.0 36 41.0 凌終内切8時8分47秒 269 凌終外切8時10分40秒 269 14

海口   110 24.0 20 0.0 凌終内切8時8分55秒 269 凌終外切8時10分48秒 269 18

澳門   113 30.0 22 12.0 凌終内切8時8分53秒 269 凌終外切8時10分46秒 269 19

烏魯木齊 87 37.0 43 47.0 .凌日結束時日未出地平線

石家莊  114 26.0 38 4.0 凌終内切8時8分47秒 269 凌終外切8時10分40秒 269 12

福州   119 18.0 26 5.0 凌終内切8時8分50秒 269 凌終外切8時10分42秒 269 22

西寧   101 55.0 36 35.0 凌終内切8時8分51秒 269 凌終外切8時10分44秒 269 4

西安   108 55.0 34 15.0 凌終内切8時8分51秒 269 凌終外切8時10分43秒 269 10

貴陽   106 42.0 26 34.0 凌終内切8時8分54秒 269 凌終外切8時10分47秒 269 12

鄭州   113 39.0 34 43.0 凌終内切8時8分49秒 269 凌終外切8時10分42秒 269 13

重慶   106 30.0 29 30.0 凌終内切8時8分53秒 269 凌終外切8時10分46秒 269 10

銀川   106 16.0 38 25.0 凌終内切8時8分49秒 269 凌終外切8時10分42秒 269 6

長春   125 20.0 43 52.0 凌終内切8時8分41秒 269 凌終外切8時10分33秒 269 15

長沙   112 50.0 28 15.0 凌終内切8時8分52秒 269 凌終外切8時10分44秒 269 16

香港   114 10.0 22 16.0 凌終内切8時8分53秒 269 凌終外切8時10分46秒 269 20

福州看到的水星凌日

  80年代以來福州看到三次水星凌日,分别是1986年11月13日、1993年11月6日、2003年5月7日,非常幸運的是前兩次均經歷全程,相後一次是大半段,而且天氣都不錯。下一次水星凌日發生在1916年5月8日,西部可以見,2019年11月11日則全國不可見,輪到我們再見水星凌日時將是26年後的2032年11月13日。 而21世紀的全過程見凌僅出現在2052年11月9日。在大陸省會城市中福州冬半年日出最早,11月凌日的觀測條件通常最好。

水星凌日的觀測方法  

  水星凌日時,可見到水星從太陽盤面前通過;但因水星太小,只有10角秒,與太陽直徑約1800角秒相比,只有0.55%的大小,因此必須使用望遠鏡才能觀測到此現象。建議通過目鏡二次成像法來拍照,若望遠鏡的焦距小,直焦攝影時水星顯得太小。   

  但在此要提醒大家:觀測太陽是件非常危險的事,若無適當的減光設備,不宜直接以肉眼透過望遠鏡觀察太陽,很容易造成視力受損。因此建議望遠鏡必須加裝適當的減光設備,或以投影在白色螢幕或白紙上、將太陽盤面直徑放大到10公分以上的方式來觀察水星凌日現象會比較明顯。   

  既然觀察水星凌日必須使用望遠鏡與一些特殊設備,若您自己沒有這些設備,那麼建議您可以就近詢問相關天文機構或天文社團,或透過天文館網站上的望遠鏡錄影影像,或是透過SOHO等太陽觀測衛星的網站來觀賞這個天文事件。

水星凌日的觀測重點   

  水星凌日歷來觀測的重點在於「計時」,計算水星內切(食既和生光)或外切(初虧和復圓)太陽邊緣的「精確時間」;中國東中部此次只能見到日出帶凌,因此只能看到最大食之後到生光與復原這個後半段過程。不過,由於水星很小,要仔細觀察,才不易錯過了生光和復原的重點時刻。   

  在觀測生光和復原時刻時,有個有趣的現象:黑滴現象!在水星即將進入生光階段之前,按理應該尚未接觸到太陽邊緣。但1677年哈雷觀測水星凌日時,他注意到食既之後約20~30秒的時間,水星幾乎「黏」在太陽邊緣,像顆黑色的小水滴般,故稱為黑滴現象;然後又突然之間「彈跳」開來,繼續它凌日的行程。同樣的現象也發生在生光時刻。1974年,Joseph Ashbrook分析1973年水星凌日的248筆計時觀測記錄時,發現有81%的紀錄誤差在±20秒之間。就由於這個「黏住太陽」的現象,天文學家得以精確測定水星在太空中的位置。目前有理論認為黑滴現象是光學儀器的點瀰散函數、或說是鑑別率造成的。

水星凌日的歷史意義   

  1631年11月7日,法國天文學家Pierre Gassendi(右圖)首度觀測水星凌日。1677年11月7日,哈雷(Edmund Halley)到南極聖海倫納島觀測水星凌日,並提出利用水星凌日測量地日距離的方法,但因水星接觸太陽邊緣時很難精確計時,故精確度不高;但天文學家利用1761與1769年的金星凌日應用在哈雷的方法中,首度精確測出地日距離—這是天文學家的第一把「量天尺」,因為其他天體的距離測量基礎,都必須由太陽到地球的平均距離出發。   

  法國J.J. Verrier分析1677年~1848年各次水星凌日的觀測資料,從水星「初虧」~「食既」時間計算後發現:水星近日點的位置每100年會移動574角秒,比牛頓力學預測的還多約43角秒!牛頓力學中,沒有考慮太陽與其他行星的重力擾動(攝動),認為行星繞日的軌道是一個「固定」的橢圓。Verrier認為是因水星軌道以內還有另一顆行星的重力擾動所致(並將之命名為Vulcan火神星),或是有一群體積很小、但數量龐大的小行星重力擾動所致。   

  水星遠日點(或近日點)移動之謎,後來在1916年愛因斯坦「相對論」出現之後便破解了!因為水星受到太陽與其他行星的重力影響,軌道面會有「進動」,使得繞日的軌道呈現螺旋形所致。如用牛頓力學將行星的影響計入後,水星近日點移動為每世紀531角秒。仍差了43角秒。相對論中,如只計算太陽的攝動影響,修正到573.9角秒,再加上光線受到太陽強大重力場的影響後,行進路線會彎曲→現在所謂的「重力透鏡現象」,水星近日點的進動便多修正1.75角秒。

2003年水星凌日