金星与金星凌日

张 岚

（宁夏民族职业技术学院，宁夏 吴忠 751100）

2012年6月6日，罕见天象“金星凌日”精彩上演.我国是全球最佳观测点之一，大部分地区观测到了金星凌日现象.金星凌日以两次为一组，天文学中把相隔时间最短的两次凌日现象分为一组，之间间隔8年，而两组之间的间隔却长达100多年.本组上一次的金星凌日发生在2004年6月8日，2012年6月6日是本组的第二次凌日现象，图1为发生于2012年6月6日的金星凌日，最左侧的圆形黑点是金星，其他黑色斑点是太阳黑子.而下一次再发生金星凌日将要等到2117年12月11日.

图1

1 金星概况

金星（Venus）是太阳系中八大行星之一，按照距离太阳由近及远的次序排在第2，是离地球最近的行星.金星的体积是地球的0.88倍，质量为地球的4／5，在大小、密度、质量、外表各方面很像地球，是一颗类地行星.在八大行星中金星的轨道偏心率最小，最接近圆形.金星的绕日公转轨道处于地球轨道的内侧，属地内行星.因此，我们看到金星的时候，不是在清晨，就是在傍晚，并且分别处于天空的东侧和西侧.金星在夜空中的亮度仅次于月球，只有在日出稍前或者日落稍后才能达到最大亮度.因此，中国古人称其为“启明”或“长庚”，也称为“太白”或“太白金星”.当金星黎明前出现在东方天空，被称为“启明”星；当它黄昏后出现在西方天空，被称为“长庚”星.

金星是全天最亮的星，亮度最大时为－4.4等，犹如一颗耀眼的钻石，罗马人将它喻为爱与美的化身——维纳斯女神，因此金星也称做维纳斯（Venus）.金星周围有浓密的大气和云层，天空是橙黄色的，就像披着一层神秘的面纱，只有借助于射电望远镜才能穿过这层面纱了解到金星表面的本来面目.金星的大气主要由CO2组成，浓厚的大气产生了强烈的温室效应.温室效应使得金星表面温度高达465℃至485℃，并且基本上没有地区、季节、昼夜的差别，还造成金星的大气压强非常大，约为地球的90倍.金星地表和空气中都没有水份存在.金星表面大部分由熔岩流覆盖，地表火山密布，是太阳系中拥有火山数量最多的行星.金星绕太阳公转周期约为224.70天，但其自转周期却为243.01天，金星的自转方向与地球相反，是自东向西.因此，在金星上看，太阳是西升东落的.

人类对金星的探测已有50多年的历程，前苏联和美国从20世纪60年代起就展开了探测竞争，对揭开金星的秘密倾注了极大的热情.迄今为止，发往金星或路过金星的各种探测器已经超过40个，获得了大量的有关金星的科学资料.前苏联发射的“金星”系列飞船，对金星做了近距离观测和着陆探测.美国发射的“水手”系列金星探测器、“先驱者－金星”1号和2号探测器、“麦哲伦”号金星探测器也都对金星的全貌和地质构造做了详细勘察.对金星的空间探测可谓是硕果累累.

2 金星凌日

金星凌日是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.由于金星轨道在地球轨道内侧，在某些特殊时刻，当地球、金星、太阳恰在一条直线上时，从地球上可以看到金星就像一个小黑圆点在太阳表面缓慢移动，天文学称之为“金星凌日”.金星凌日在原理上类似于日食（即当月球运行到太阳和地球之间，月球遮住日面而发生的天象）.虽然金星的直径大约是月球的4倍，但我们从地球上看金星却要小得多，只能挡住一小部分日面，这是因为金星比月球距离地球要远得多的缘故.

金星凌日可以分为5个阶段：即凌始外切、凌始内切、凌甚、凌终内切、凌终外切.2012年6月6日的金星凌日，金星第一次与太阳表面外切发生在北京时间6时10分，6时27分凌始内切，9时30分凌甚，12时31分凌终内切，12时49分凌终外切.全过程历时6小时39分.金星凌日观测中有两种有趣的现象，即“黑滴”和“光环”.在凌始内切和凌终内切时，即太阳边缘和内行星边缘互相靠得很近即将接触时，会发现有非常细的丝将两个边缘连接，这就是凌日时的“黑滴”现象.此外，在金星入凌和出凌阶段，有时候金星视面边缘会镶上一丝极细的“光环”，这是由于金星大气层顶部反射、散射阳光形成的.

金星凌日难得一见，观察金星凌日与观察太阳黑子的方法类似，可以借助滤光镜（巴德膜）或电焊防护用的黑玻璃等减光片，用肉眼观察金星凌日；也可在望远镜前方（物镜）装上滤光膜（巴德膜），观察金星凌日的大气现象和黑滴现象；或者通过望远镜，把太阳投影到白色的板面上进行观察.但无论采用何种方法，都必须十分注意眼睛的安全，不能让阳光伤害眼睛.在科学史上，金星凌日曾起到过非常积极的作用.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知太阳系的大小.在哈雷提出这一方法后，有4次金星凌日受到科学家的极大重视.1761年金星凌日时，俄罗斯天文学家罗蒙诺索夫发现了金星大气.1824年德国天文学家恩克发表了对1761年和1769年两次观测的比较全面的讨论结果，得到地球距离太阳1.53×108km，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（称为一个天文单位），所以天文学家把更多的精力投入到了1874年和1882年的金星凌日观测中，最后从1882年的观测结果归算出日地距离约为1.4934亿公里.现在的日地距离值为1.495 978 70×108km.

金星凌日的原理还可用于寻找外星行星.从上世纪80年代起，天文学家就开始通过“行星凌星”法来探测太阳系外其他恒星周围可能存在的行星.天文学家设想，如果有恒星周围有绕之转动的一颗或多颗外星行星，那么我们就有可能观测到该行星周期性地从这颗恒星前方通过，这就是“行星凌星”.在行星凌星期间，这颗恒星的亮度会因遮挡而减弱，并且表现出有规律的周期性，由此就可探知恒星周围有行星存在.在宇宙空间寻找到合适的行星，对地外文明探测有着重要意义.

金星凌日是比较罕见但可以预测的天文现象，根据地球与金星的绕日轨道运动情况，金星凌日只能发生在12月9日和6月7日附近.两组金星凌日现象之间有漫长的121.5年和105.5年的间隔，下一组的金星凌日将会发生在2117年和2125年的12月.