关于行星视运动介绍

[拼音]：xingxing shiyundong

[外文]：apparent motion of planets

观测者所见的行星在天球上位置的移动。通过长期的观测，人们发现，行星既有相对于恒星的视运动，又有相对于太阳的视运动。研究行星相对于太阳的视运动，可以揭示行星出没的规律。哥白尼为了解释行星视运动的规律，提出日心体系学说，导致对宇宙体系认识的革命，并为后来牛顿发现万有引力定律奠定了基础。

行星相对于恒星的视运动

人们通过长期观测发现，天球上绝大多数星星的相对位置没有变化，至少在几十年，甚至上百年内看不出明显的变化，因而称为恒星；但有几个星星（金星、木星、水星、火星、土星等）则在众恒星间移动，因而称为行星。

把行星在不同时间的位置标在星图上，就得出行星视运动的路径。图1绘出 1979年水星视运动的路径。行星视运动有如下特点：

（1）各行星视运动的轨迹均离黄道不远；

（2）行星大部分时间在天球上自西向东运动（赤经增加），小部分时间自东向西运动（赤经减小）。前者与太阳在天球上周年视运动方向一致，故称顺行，后者相反，称为逆行；

（3）由顺行转为逆行或者由逆行转为顺行时，行星在天球上的位置短时期不动，称为“留”；

（4）行星视运动有周期性。

行星相对于太阳的视运动

按照行星相对于太阳的视运动，可把行星分为两类：

（1）地内行星，即地球轨道以内的水星和金星，它们总是在太阳附近来回摆动，角距离有一定范围；

（2）地外行星，即地球轨道以外的火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星，它们和太阳的角距离不受任何限制。

地内行星和太阳的地心黄经相等时，称为地内行星合日，简称“合”。经过合以后，地内行星逐渐偏离太阳向东。在这种情况下，太阳落山后，它出现在西方天空，故称为昏星。地内行星向东偏离太阳的角距离一天天增加，当达到一定的角度不再增加时，称为东大距。东大距以后，它又一天天靠近太阳，只要仍在太阳以东，还是昏星。当它的黄经再次和太阳黄经相等时，它又“合日”。此时，它几乎和太阳一齐从东方升起，白天它淹没在太阳的光辉之中，傍晚又和太阳一齐下山，所以我们看不见它。合以后，它便偏离太阳往西。它先于太阳落山，傍晚看不见。但它先于太阳升起，在黎明前的东方可以看到，故称为晨星。此后它向西偏离太阳的角距离一天天增加，一直到“西大距”为止。过了西大距，它又一天天靠近太阳，一直到再与太阳相合。以后它再次成为昏星，重复上述视运动。为了分清两次合，我们把成为昏星以前的那次合称为“上合”，另一次合称为“下合”。连续两次上合或两次下合的间隔时间叫作会合周期。在一个会合周期中，地内行星视运动可以简单归结为。

上 合→东大距→下 合→西大距→上 合

看不见→昏 星→看不见→晨 星→看不见

水星大距时同太阳的角距离变化在18°到28°之间。由于角距离总是很小，所以水星几乎经常被黎明曙光或黄昏的暮光所淹没，我们很难看到它，只有在大距附近时才能看到。

金星大距时同太阳的角距离在45°到48°之间。它在大部分时间里同太阳的角距离较大，所以经常能够看到。它特别明亮，除太阳和月亮外，是全天最亮的天体，因而经常引起人们的注意。当它是昏星时，中国古代称为长庚星；当它是晨星时，则称为启明星。

地外行星在它的地心黄经和太阳黄经相等时，便同太阳相“合”，此时与太阳同升同落，我们看不到它。合以后，它偏离太阳向西。因而，每天黎明前在东方天空看到它。它同太阳的角距离一天天加大，每天升起的时间也就一天天提早。当它和太阳的黄经差90°时，称为西方照。此时，半夜十二点左右它就从东方升起，等太阳升起时，它已转到正南方。以后它继续偏离太阳向西，升起的时间转到上半夜，并逐日提早。当它和太阳的黄经正好相差180°时，称为“冲日”，简称“冲”。冲时，傍晚太阳刚落山，它就从东方升起，至次日早晨，太阳刚升起时，它就在西方落山，所以整夜可见。冲以后，地外行星继续向西偏离太阳，由于角距离超过180°，因此也可以说，它在太阳以东的180°慢慢靠近太阳。它从东方升起的时间也由傍晚而提早到下午，在这种情况下，当太阳落山后，它已在东南方向出现，下半夜它由西边落山，大半夜可以见到。当它和太阳黄经差90°时，称为东方照。东方照时，太阳一下山，它就出现在南方天空；到半夜，在西方落山。它继续由东边靠近太阳，当它和太阳黄经又相等时，又合日了。以后，它重复这样的视运动。两次合的间隔时间称为它的会合周期。在一个会合周期中，它的视运动可简单归结为

合→西 方 照→ 冲 →东 方 照→ 合 看不见→午夜升起→整夜可见→午夜落山→看不见

（此后逐 （此后逐

日早升） 日早落）

肉眼可以看到的地外行星有火星、木星、土星；视力好的人有时勉强可以看到天王星；借助于望远镜，还可以看到海王星、冥王星和许多小行星。

我们的祖先很早就注意观测和研究行星视运动的规律。1974年初在中国长沙马王堆三号汉墓（公元前 168年）出土的文物中，有一件天文帛书《五星占》，上面记载了五大行星的视位置。其中有金星、木星、土星从秦始皇元年（公元前246年）到汉文帝三年（公元前177年）共七十年的视位置。并记载了土星一周天为三十年。

行星视运动的解释

九大行星都围绕太阳运动，最靠近太阳的是水星，依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它们都绕太阳作近似匀速圆周运动。它们绕太阳公转的角速度是不相同的，水星最快，其他行星依次变慢。而且，所有行星的运动轨道都差不多在同一平面上。由于地球绕太阳公转，所以，从地球上看来，太阳在天球上作一年一圈的视运动。太阳的轨迹就是黄道，因此，其他行星视运动轨迹均在黄道附近。

图2是地球和地内行星同时绕太阳运动示意图。当地内行星在位置P1，地球在位置E1时，从地球看太阳S和看P1方向相同，称为合。这次合时地内行星在E1S连线的外侧，称为上合。上合后，地内行星和地球各走到P2和E2。对地球上北半球的观测者而言，看它的方向E2P2在看太阳E2S之左，即在太阳之东，它是昏星。当地内行星和地球分别走到 P3和 E3时，如果∠E3P3S是直角，则由E3看P3和S的张角最大，称为东大距。以后，角距离又逐渐减小，地内行星又逐渐靠近太阳。当地内行星和地球分别走到P4和E4时，E4P4S在一直线上，即由地球看它和太阳的方向是相同的，即又与太阳相合，此时，P4在E4和S的中间，是下合。下合后，地内行星和地球分别走到P5和E5，P5在S之右，即之西，是晨星。当地内行星和地球分别走到P6和E6时，∠E6P6S为直角，是西大距。然后，地内行星又慢慢靠近太阳，又到下次上合，完成一个会合周期。

如图3所示，当地外行星和地球分别在P1和E1时，从E1看P1和S的方向相同，是合日。合后，外行星和地球分别走到P2和E2，由地球北半球看外行星在太阳右边，即以西，所以，早晨看到它。当地外行星和地球分别走到P3和E3时，当<P3E3S正好是直角时是西方照。当地球和地外行星分别走到E4和P4时，由地球看行星和看太阳方向正好相反，称为冲。冲后，它和地球分别走到P6和E5，在太阳左边，即以东。当它和地球分别走到P6和E6时，如果由E6看P6和S两方向正好差90°时，是东方照。东方照以后，到下次合，正好是一个会合周期（各行星的会合周期时间见行星）。

如果知道行星的公转周期T和地球公转周期E(即1恒星年)，我们就能算出行星运动的会合周期P。近似计算公式是下面的会合运动方程式：

主要解释为什么有逆行的现象。地内行星在下合附近和地外行星在冲附近都会发生逆行现象。我们用地外行星做例子来解释这种现象发生的原因（图4）。当地球和地外行星分别在E1和P1时，从地球上看，地外行星在遥远的星空背景上的投影位置为P 姈。当地球走到 E2时，地外行星走到P2，这时，从地球上看，地外行星在遥远的星空背景上的投影位置为P娦。从P姈到P娦的视运动是由东向西的，故在这段时间内，地外行星是逆行的。

参考书目

1. 南京大学数学天文学系天文专业编：《天文学教程》，上册，上海科学技术出版社，上海，1961。