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小科实验室丨太空上演“捉迷藏大戏”!一年仅一次哦~

【摘要】“木星冲日”这样的天象大约每400天才会发生一次哦!


文章来源:科普中国

本文专家:肖攀峰,中国科学院天体物理博士

本文审稿:苟利军,中国科学院大学天文学教授


5月9日,天空上演“木星冲日”的天象,而这样的天象大约每400天才会发生一次哦!



所谓的“木星冲日”,即地球、木星绕日公转运行到太阳同一侧并在一条直线上时,也就是木星与太阳黄经相差180°的现象。木星冲日也是地球距离木星最近的时候。


届时如果天气晴好,人们几乎可以整夜观测到木星。


木星冲日的示意图


关于木星


木星,是太阳系八大行星中最大的行星,质量相当于318个地球,大约12年绕太阳运行一周,恰好与中国地支纪年法的周期相同,所以木星在中国古代又称“岁星”或“太岁”。木星还是太阳系中自转最快的行星,不到10小时就可以自转一圈。


木星和地球的大小对比


木星拥有四颗较大的卫星(木卫一、木卫二、木卫三和木卫四),是由伽利略通过自制的天文望远镜于1610年发现的,所以它们又被合称为伽利略卫星


木星和它的四颗伽利略卫星


木星最为人熟知的特征就是位于其南半球的“大红斑”它是木星上最大的(也可以说太阳系内最大的)风暴气旋,东西长约25000千米,南北宽约12000千米,深达350千米,可以容纳下两个地球。


木星上的大红斑(北极可见巨大的极光)


通过小型天文望远镜,人们不但能看到伽利略卫星,还能看见木星表面的条纹、大红斑等。

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什么是“冲日”?


外行星,也称地外行星,是公转轨道在地球轨道以外的行星,包括火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星等。


图左:内行星只能发生“合日”天象,不会“冲日”;图右:外行星才能发生“冲日”天象。


需要注意的是,只有外行星才会发生冲日,而诸如水星、金星之类的内行星不可能发生冲日的天象,因为内行星永远不可能跑到地球轨道以外,形成地球在中间,太阳和内行星分居地球两侧的情况。


观测木星的最佳时机



木星冲日时,由于木星与太阳黄经相差180°,也就是说,木星此时始终躲在地球身后,和太阳玩起了“捉迷藏”——从地球上看,当太阳升起时,木星刚刚落下去,而当太阳落山时,木星又刚刚从地平线上升起。


木星这样“捉迷藏”的结果就是,木星冲日前后的几天,将是木星在一年中看上去最明亮的日子,用天文学的语言来描述就是,这段时间的木星的视星等数值最小(视星等的数值越小,亮度越高,以2018年5月9日的木星冲日而言,木星的视星等可达-2.5等,成为全天仅次于金星的亮星)。


图片来源:SOOGIF


当然,“木星冲日”这个观测木星的绝佳时机仅仅是针对从地球上的观测者而言,随着人类航天技术的发展,发射太阳系内的行星际探测器去近距离地拍摄包括木星在内的各大行星的写真照也是小case一桩。


对木星而言,最近探访过它的探测器当属NASA于2011年8月5日发射的“朱诺”号木星探测器(Juno)了。“朱诺”号于2016年7月5日成功变轨进入木星轨道,开始对木星进行至少7年的科研活动。“朱诺”号的主要使命是考察木星的形成和演化过程,为此它一共携带了9台载荷(其中8台是科学载荷),运行在木星的极地轨道上,对木星加以详细考察。


Juno木星探测器


“朱诺”号探测木星取得了很多成果(首次测定了“大红斑”的深度,深入木星大气超过300千米;发现木星的磁场比预期的强得多;在木星南极发现了巨大的蓝色漩涡;在木星北极也发现了壮观的风暴……),包括对木星南北极的探索,让人们认识了一个全新的木星。

Juno拍摄的木星大红斑

Juno拍摄的木星南极的蓝色巨大漩涡

Juno红外拍摄的木星北极的壮观风暴系统


Juno新发现的一个木星辐射带,位于靠近木星赤道的大气上方


为什么“冲日”时木星最亮呢?



1、 木星和太阳黄经相差180°,因而木星被太阳照亮的全部表面此时都朝向了地球方向,就像农历十五前后的满月一样,从地球上看,木星此时反射阳光的面积达到最大,自然会比平时显得更亮。



2、 木星此时和地球的相对距离最近,因此亮度也会比木星和地球相距更远的其他时候更亮,就像夜间的汽车大灯把近处的道路照得更亮一样。



如何观看木星冲日?


2018年木星冲日的准确时间为5月9日5时38分,但由于木星绕日公转的轨道周期较长(11.9年),木星距离地球的距离较远(冲日时两者距离在4.2AU左右)。


所以不是只在木星冲日的这一时刻才能看到最明亮的木星,在木星冲日的前后几天,木星看上去都比平时更为明亮,视星等在-2.5等上下。


以北京地区为例,如果非要卡点观看“木星冲日”,实际是做不到的,因为5时38分时太阳已经出来了(当天的日出时间是5时5分),而木星也落到地平线以下了(4时50分时木星的地平高度只有5°)。


5月9日4时50分,木星的地平高度只有约5°,5时38分落入地平线下


如果利用“冲日”天象的特点,我们就能很容易找到木星的位置——就在太阳的相反方向。


日落时,木星在太阳的相反方向升起;日出时,木星在太阳的相反方向落下。具体地讲,5月9日19时4分,木星自东南方(方位角111°)升起,彻夜可见,直到5月10日5时15分自西南方(方位角249°)没入地平线。


*文章来源:科普中国

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