行星冲日会合周期

◎文图 中国科学院国家天文台 郭红锋你知道吗？2018年5月最重要的天象是于5月9日发生的木星冲日，接下来有6月的土星冲日和7月的火星冲日。

所以，我们在这一期会为大家介绍冲日的概念和观测方法，让我们一起来看看吧！观察木星冲与火星冲天文动手做-观测活动（15）科迷街行星的“冲”，描述了行星在围绕太阳公转时运行到的一个特殊位置，这个位置就是从地球上观察行星与太阳的夹角为180度，即天体与太阳各在地球的两侧。

冲的英文是Opposition，更直接地表示了行星与太阳相对的意思。

与冲相对的位置为合，行星在合的时候位于太阳背后，被太阳遮蔽无法看到（见图1）。

图1 行星冲示意图58所谓行星“冲日”，就是行星位于冲的位置的那一天。

这一天是一年中距离地球最近的时候，因此也最亮，所以是观察这颗行星的最好时机。

二、行星的“冲日”一、行星的“冲”. All Rights Reserved.行星绕日公转轨道（包括地球公转轨道），一般不是正圆而是椭圆，所以每个行星都有各自的近日点和远日点。

位于其近日点而恰逢地球位于其远日点时发生的“冲”球距离该行星最近的时候，此时发生的“冲”称为“大冲”但有的行星椭圆偏心率小。

径、给出太阳系8颗行星有关参数，四、行星的“大冲”三、行星“冲”的周期太阳系里只有地球轨道以外的行星有“冲”的天象。

行星冲日的周期（也叫回合周期），取决于行星公转周期与地球公转周期二者是否接近。

比如，火星公转周期比较快（687天），所以她与地球相遇成冲的位置要花费长一些时间，大约780天。

而木星及其以外的行星公转较慢，大约是399天，370天，. All Rights Reserved.图3 当年伽利略手绘的土星观察结果图2 木星和它的4个伽利略卫星602018年6月27日将发生土星冲日，届时土星（位于人马座）亮度在0等左右，观测的方法可以参考木星冲日的观测。

要观测土星的一些细节，例如土星美丽的光环，需要用更大的望远镜, 一般在40倍以上。

行星冲日行星冲日简介冲日（英文：opposition），简称冲，是由地球上观察天体与太阳的位置相差180度，即天体与太阳各在地球的两侧的天文现象，相对于冲日的现象为合日。

所谓行星冲日，是指地外行星运行到与太阳、地球形成一条直线的状态。

一般来讲，冲日时，行星最亮，也最适宜观测。

2013年，天王星的冲日发生在10月3日，整夜可见，视星等为5.7等，肉眼难以分辨，观测时可借助望远镜。

冲日依照选择天球座标的不同，可分为黄经冲与赤经冲，而前者为常用冲日之定义（太阳与天体的黄经相差180°）。

冲日前后是观测天体的好时机，因为天体在冲的位置时，当太阳下时天体则刚从东方地平线升起，至午夜时份天体的地平位置最高，至翌日的日出前天体才西下，所以天体整夜皆可见，这时天体与地球的距离也是在一年中最接近，视直径最大，是最亮的（最亮的定义只适用于行星与小行星等）。

因为地球与行星的轨道非正圆之关系，天体在近日点前后的冲较接近地球，亮度也是历次冲日之中最亮的，这个冲即大冲（例如2003年8月下旬的火星大冲），相对于其他的冲日即称小冲或直接称冲日。

理论上除太阳、地球与地球轨道内天体（如内行星等）之外，其余所有天体皆可有冲日现象发生，现多用在太阳系内运行之天体（如外行星、小行星、彗星等）。

根据地球与该天体的会合周期，该天体相对于地球在每年有一至两次冲日（绝大部分时间只有一次），一般天文年历皆有列出各太阳系天体冲日时刻。

天文学家们把太阳系内的八大行星分为两大类：以地球为基点，一类为地内行星，一类为地外行星。

顾名思义，地内行星就是运行轨道在地球以内的行星，包括水星和金星；地外行星是轨道在地球以外的行星，包括火星、木星、土星、天王星和海王星。

这两大类行星在空中运行自然大不相同，地内行星的运动有四个特殊时期，分别为下合、上合、东大距和西大距；地外行星的运动也有四个特殊时段，分别为合、冲、东方照和西方照。

地外行星才会出现冲日现象，地内行星是绝对不可能发生冲日。

天文学常用简单公式编辑人：丛雨1.视运动和天球坐标系(1)地平高度h 与天顶距z 的关系90z h=︒-(2)天体上中天时的地平高度90h δϕ=︒--天体下中天时的地平高度90h δϕ=+-︒其中δ是天体的赤纬，φ是地理纬度，北纬取正南纬取负。

(3)恒星时S 与时角t 的关系（对于任意一个赤经为α，时角为t 的天体）S tα=+春分点赤经为0h ，所以春分点的时角即为当前的恒星时。

(4)球面三角基本公式（大写字母为角，小写字母为边）sin sin sin sin sin sin a b c A B C==cos cos cos sin sin cos cos cos cos sin sin cos a b c b c AA B C B C a=+=-+(5)球冠的表面积（h 为球冠高度，R 为球的半径，r 为球冠的底面半径）222()S Rhr h ππ==+2.望远镜(1)角放大倍率：物镜焦距÷目镜焦距(2)极限星等（望远镜口径为D ，肉眼极限星等取6等，瞳孔直径d 一般取6或7mm ）65lg Dm d=+(3)角分辨率（θ以弧度为单位，λ为观测波长）1.22Dλθ=对于光学望远镜（取λ=550nm ，θ以角秒″为单位，D 以毫米mm 为单位）上式简化为140Dθ=(4)薄透镜成像公式（焦距f ，凸透镜焦距为正、凹透镜焦距为负；物距u ；像距d ，实像取正号、虚像取负号）111f u d=+(5)底片比例尺（焦距为F 的望远镜或相机，实际角直径α与像平面上的长度l 的比值）206265(/)mm l Fα="3.角直径(1)球形天体的角直径（天体的距离d 普遍远大于其半径R ）2Rd θ=准确的式子为2arcsin R dθ=。

需注意角度与弧度的换算。

同理，一段距离或长度l 在距离d （d l ）处张角的弧度大小l d θ=。

根据秒差距的定义，1AU 在1pc 外的张角大小为1角秒，由于1rad =206265ʺ，则1pc =206265AU 。

地球概论课后习题答案第一章(地理坐标与天球坐标）参考答案1.1地理坐标：纬线和经线、纬度和经度、整圆与半圆……1.2地球上的方向（地平面）：南北极、南北半球、东西半球、东方西方2.1引出两个重要概念：天球周日运动、太阳周年运动2。

2天球坐标：天球大圆及其两极地平圈：Z、Z′；子午圈：E、W；天赤道：P、P′卯酉圈:S、N；黄道:K、K′；六时圈:Q、Q′2。

3天球坐标：天球大圆的交点：子午圈与地平圈：S、N;子午圈与天赤道：Q、Q′子午圈与卯酉圈:Z、Z′；子午圈与六时圈:P、P′天赤道与地平圈：E、W；天赤道与黄道：、黄赤交角（ε=23°26′）2。

4第一赤道坐标系:时角,右旋坐标系,与天球周日运动(地球自转）相联系, 天球周日运动方向向西,时角向西度量.第二赤道坐标系：赤经，属左旋坐标系，与太阳周年运动相联系，太阳周年运动方向向东（地球向西），赤经向东度量.2.5第二赤道坐标系（δ, )、黄道坐标系（，)均以为原点，所以有：（0°、0h）、（0°、0°)2.6在黄道坐标系中:P（90°-ε，90°）；在第二赤道坐标系中：K（90°—ε,18h）2.7西南方半空（地平坐标系）2。

8当δs=hs,ts= As时，地处南、北两极（即地平坐标系与第一赤道坐标系完全重合在一起）2.9已知:S＝t＝Q=6h38m，t★=21h50m，故根据公式：S＝t★＋★有：★=-15h12m（8h48m）2。

10t＝2h39m2.1190°—35°+ε=78°26′，90°—35°+ε=31°24′2。

12（答案顺序）太阳黄纬(）、太阳黄经()、太阳赤纬（δ）、太阳赤经(）春分(）：0°、0°、0°、0h；夏至（)：0°、90°、ε、6h秋分（）：0°、180°、0°、12h；冬至（）:0°、270°、—ε、18h2.13（答案顺序)高度（h）、方位（A）、赤纬（δ）、时角(t)、赤经(）天顶Z：90°、任意、31。

行星冲日行星冲日简介冲日（英文：opposition），简称冲，是由地球上观察天体与太阳的位置相差180度，即天体与太阳各在地球的两侧的，相对于冲日的现象为。

所谓行星冲日，是指地外行星运行到与太阳、地球形成一条直线的状态。

一般来讲，冲日时，行星最亮，也最适宜观测。

2013年，天王星的冲日发生在10月3日，整夜可见，视星等为5.7等，肉眼难以分辨，观测时可借助望远镜。

冲日依照选择天球座标的不同，可分为黄经冲与赤经冲，而前者为常用冲日之定义（太阳与天体的黄经相差180°）。

冲日前后是观测的好时机，因为天体在冲的位置时，当太阳下时天体则刚从东方升起，至午夜时份天体的地平位置最高，至翌日的日出前天体才西下，所以天体整夜皆可见，这时天体与地球的距离也是在一年中最接近，视直径最大，是最亮的（最亮的定义只适用于行星与小行星等）。

因为与的轨道非正圆之关系，天体在前后的冲较接近地球，亮度也是历次冲日之中最亮的，这个冲即大冲（例如2003年8月下旬的），相对于其他的冲日即称小冲或直接称冲日。

理论上除、地球与地球轨道内天体（如等）之外，其余所有天体皆可有冲日现象发生，现多用在内运行之天体（如、、等）。

根据地球与该天体的，该天体相对于地球在每年有一至两次冲日（绝大部分时间只有一次），一般天文年历皆有列出各天体冲日时刻。

天文学家们把内的分为两大类：以地球为基点，一类为，一类为。

顾名思义，就是运行轨道在地球以内的行星，包括和；是轨道在地球以外的行星，包括、、、和。

这两大类行星在空中运行自然大不相同，的运动有四个特殊时期，分别为、上合、和；的运动也有四个特殊时段，分别为合、冲、和西方照。

才会出现冲日现象，是绝对不可能发生冲日。

所以可以从行星在空中的位置判断它是属于地外或地内。

在地球轨道以外，当太阳把行星和地球分开180度时，简称“合”，合时，行星与太阳同升同落，掩埋在太阳的光辉中，人们无法观测到。

当行星与太阳的黄经相差90度时，称为“”——行星在太阳以东叫，在太阳以西叫西方照。

第7章 万有引力与宇宙航行 复习与提高 （解析版）A 组1.一位同学根据向心力公式F=m rv 2说，如果人造地球卫星的质量不变，当轨道半径增大到2倍时，人造地球卫星需要的向心力减小为原来的21，;另一位同学根据卫星的向心力是地球对它的引力，由公式F=G 221m m r 推断，当轨道半径增大到2倍时，人造地球卫星需要的向心力减小为原来的41。

哪位同学的看法对?说错了的同学错在哪里?请说明理由。

【解析】另一位同学对。

因为需要的向心力等于提供的向心力，通过的向心力减小为原来的41。

一位同学错误。

因为该同学只看到r 增大为原来的2倍，没看到速度也要变化。

实际上，当股东半径增大到2倍时，根据r v m r Mm G 22=，得r GM v =，所以速度减小为21，根据r v m F 2=所以向心力减小为41。

2.发射人造地球卫星时将卫星以一定的速度送入预定轨连。

发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方。

这样选址有什么优点?【解析】因为R v ω=，靠近赤道的地方，半径R 大，初速度v 就大，发射到需要的速度可以节约能源。

3.你所受太阳的引力是多大?和你所受地球的引力比较一下，可得出怎样的结论?已知太阳的质量是1.99x1030kg ，地球到太阳的距高为1.5×10" m ，设你的质量是60 kg.【解析】N N r M G F 35.0)105.1(601099.11067.6m 21130112=⨯⨯⨯⨯⨯==-太 0006.08.96035.0=⨯=地太F F 。

结论：人所受太阳的引力比地球的引力小得多。

因为太阳远的多。

4.地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。

当地球对它的引力 和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距高之比为多少?【解析】根据2221m 81r M G r Mm G=，得921=r r 。

5.海王星的质量是地球的I7倍，它的半径是地球的4倍。