2012金星凌日

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2004年发生的“金星凌日”在太阳上移动的 路径
• 通过对金星凌日的观测，科学家记录下凌日前后 的时间，即精确记录凌始内切到凌终外切的时间， 以及凌终内切到凌终外切的时间，前者可以算出 金星通过太阳盘面的时间，后者可得到金星通过 一个视直径所用的时间。通过开普勒第三定律， 我们就可以将太阳与地球距离、太阳与金星距离 的两者之比转化为地球公转周期和金星公转周期 之比。于是地球到太阳的距离只与金星到地球的 距离有关，最后通过三角函数得出金星与地球距 离值，十八和十九世纪的天文学家正是通过这个 方法算出地球与太阳的距离，该方法也被称为时 间计量法。 • 由此算出的地球与太阳之间的距离与现代天文学 得出的数据非常接近。与此同时，天文学家还发 现金星凌日的计算方法还可以用于计算遥远天体 之间的距离。
观测金星凌日，首先必须注意保护自己的眼睛，切 记不可用普通的太阳镜直接观测太阳。 如果你打算观测金星凌日,请不要直视太阳,可以通过 普通的太阳镜或者是望远镜观测,长时间直视太阳将 导致永久性失明。
2004年拍摄的金星凌日奇观
时间可见区域图， 中国堪称全球最佳观赏地
• 天文专家表示，今年是太阳活动高峰年，日面上 经常有太阳黑子出现。如有太阳黑子，最好把 “金星凌日”与太阳黑子拍摄在同一张照片上， 这将是难得的天文摄影佳作。
2012年6月6日金星凌日
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，那便是金星，这种天文现象称为“金星凌日”。
今日上午将出现21世纪最后一次金星凌日。此次 金星凌日从北京时间6月6日6时9分左右开始，全 过程历时6小时39分49.5秒。我国各地都可看到这 次金星凌日，届时大家会看到有颗“小黑痣”在太 阳脸上缓慢划过，其中我国东部地区的用户可目睹 到金星凌日的全过程。据悉，下一次金星凌日，将 发生在2117年12月11日。如果错失这一观察良机， 就要再等105.5年。
• 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，现在的为1.49597870亿公里。
“黑滴”现象
• 金星在即将接近和离开日轮前，会产生“黑滴”现 象。 • “如果对着光亮，将两根手指逐渐靠拢，在它们靠 得很近时，尽管手指确实没有接触，我们却看到两 手指之间已经有阴影把它们连接起来，就像是手指 间有水滴一样，这就是所谓的‘黑滴’现象。” • 此外，在凌始内切和凌终内切时，太阳边缘和内行 星边缘靠得很近——若即若离的时候，观测者会发 现有阴影把两个天体的边缘连接起来，这就是凌日 时的“黑滴”现象，造成“黑滴”现象的原因是光 的衍射等。
• 开普勒探测器计划对银河 系内10万多颗恒星进行探 测，希望搜寻到能够支持 生命体存在的类地行星。 • “当一颗行星途经恒星时， 它将阻挡恒星释放的部分 光线，体积越大的行星， 开普勒探测器观测恒星时 被阻挡的光线就越多。我 们从行星凌日时的亮度模 糊程度可推断出该行星的 体积大小。”
1月26日，“开普勒”探测器已抵达发射台
• 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2117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年、8年、105.5年，这样依次地排列下去。其中8、 121.5、8、105.5之和等于243是金星凌日最基本和最稳定的周期。 • 从金星凌日的长周期可看出，金星降交点（升交点）是自西向东 移动的。2004的 6月8日金星凌日比1761年6月6日金星凌日推迟 了两天，即在243年中，金星的降交点向前（向东）移动了两天。 • 对于8年的金星周期，我国天文学家早在二千二百多年前就发现 了。成书在西汉的《五星占》写道：“五出，为日八岁，而复与 营室晨出东方。”这是说金星的五个会合 周期恰好等到于八年， 即金星在八年前或八年后会在相同的时间里复现在相同的星座。 这说明 我国古代天文学家早已掌握了金星与地球的运行规律。 • 从以上金星凌日的周期可看出，任何一个人，一生中最多只可看 到两次金星凌日，最少的一次也看不到。
• 导语：2012年6月6日，人们将能观赏到 “金星凌日”奇景。届时金星看起来是一 个小小的黑点，在明亮的太阳圆面上缓缓 移行，历时6个多小时。
本次金星凌日的路径(金星穿过日面的轨迹)
金星凌日的五个过程
• 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。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）。 • 原理上类似于日食，虽然金星的直径有差不多月 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，人们通过 观察金星凌日，用视差来测量日地之间的距离。
• 在系外行星探测任务中,天文学家们可通过 凌日法发生系外行星存在,该法也可以探测 到系外行星大气成分的构成。
• 天文学家在探索系外行星过程中,如果探测 到恒星表面亮等出现微小的变化,就可推测 出可能有一颗行星通过了恒星盘面,这种方 法可探测到地球大小的行星是否存在于另 一个“太阳系”之中。 • 行星过境现象也可以用来探测可能行星是 否具有生命,如果一颗星球上具有大气结构, 来自恒星的光线可穿过行星大气,科学家通 过光谱分析可探测到水或者甲烷的存在。 在下个月,天文学家将有机会再次验证这项 技术,并补充金星凌日的观测记录,因为自早 期望远镜在17世纪被发明以来,我们只有六 次关于金星凌日的详细数据记录。
运载开普勒探测器的德尔塔2型火箭
附：宇宙中星球大小真实比较
金星堪称地球的“姊妹”星： 质量是地球的81%，体积是地球的87%。
金星凌日的科学意义1
• 利用金星凌日测算“日地距离”
金星凌日的科学意义2
• 通过金星凌日发现金星大气层的存在
金星凌日的科学意义3
• 开普勒望远镜利用“行星凌日”法发现系外行星
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地球之外的金星凌日
• 火星、木星、土星、天王星及海王星同样 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。 • 地球轨道以内的水星也可以发生水星凌日 之天文现象。水星凌日比金星凌日多得多。 而地球轨道外的火星、木星等没有凌日现 象。不过在那里倒是可以看到“地球凌日” 的有趣天象。 • 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”。日凌会对人造卫星通信造成短暂不
“开普勒”探测器结构示意图
• 北京时间3月7日早 上11点49分（美国 东部时间3月6日晚 上10点49分）， “开普勒”探测器将 从佛罗里达州卡纳维 拉尔角空军基地17B发射台发射升空， 它将是美国宇航局发 射的首颗探测类地行 星的探测器。
美国开普勒天文望远镜发射升空
美国卡纳维拉尔角空军基地17-B发射台
由于金星距离地球太远，所以看 上去很小，根本挡不住太阳，我 们只能看到一个黑点缓慢地从日 面上掠过。
• 今年6月6日的金星凌日全过程历时6小时39分。 在凌日时间段内,凡是可目睹到太阳的地方,就可看 到金星凌日。因为在八大行星中,地球与金星相距 最近、视差最大,所以各地在不同的经、纬度观察 金星凌日,可能有几分钟的误差。以北京地区为例, 整个金星凌日过程有几个特别的时刻：6:10凌始 外切(金星将要进入日面)、6:27凌始内切(金星刚 刚完全进入日面)、9:30凌甚(金星和日面中心距离 最近)、12:31凌终内切(金星开始离开日面)、 12:49凌终外切(金星刚刚完全离开日面)。
• 1639年12月4日，英国天文学家克来布崔（William Crabtree）用“望远镜投影法”观测金星凌日的情 形。该壁画现悬挂于英国曼彻斯特市政厅。
金星凌日的五个第一 ：
• 世界上第一个用肉眼观察金星凌日的人是阿拉伯自然科学 家、哲学家法拉比（870至950年），他在一张羊皮纸上 写道：“我看见了金星，它像太阳面庞上的一粒胎痣。” • 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日观察金星凌日时发现金星有 大气存在，这是人类在其它行星上首次发现大气。
历史上通过金星凌日发现金星大气层的存在
• 1761年金星凌日发生时，俄国天文学家米哈伊 尔· 罗蒙诺索夫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。现在我们 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。
金星凌日的原理和日食类似,即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。
• 金星凌日的原理和日食类似,即金星运行到 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。然而,金星凌 日这一天象却比日食珍贵很多,金星凌日成 组出现,每一组金星凌日包括两次,相隔约8 年,但相邻两组金星凌日间隔却在百年以上。
利用金星凌日测算“日地距离”
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。
由开普勒第三定律可得知地球到太阳的距 离与金星到太阳的距离的比值，然后根据 地球上不同地点观测到的金星凌日出现的 视差计算出地球与金星的距离，最后可由 几何学方法计算出日地距离。