天文奇观“水星凌日”光顾地球

1631年11月7日，在多云的巴黎，天文学家伽桑狄（ Pierre Gassend）注视着自己房间的地板。在多云的天空中放射着灿烂光芒的太阳此刻正透过墙上的小孔，在地板上呈现出一个10英寸直径的图像。这位天文学家使用的观测设备再简单不过了，其原理和我们小时候玩的小孔成像一样。突然，太阳明亮的图像上出现了一个小黑点，缓慢的在图像上移动。伽桑狄再三确认，终于证实了这就是他已经等待了5年的天文现象：水星凌日！天文学家开普勒在1627年对这种现象作出预言后，伽桑狄就一直在等待这一天的到来。终于，他成为了人类历史上第一位水星凌日的观测者。

水星凌日发生时，水星恰好处于地球和太阳中间，水星会遮挡住太阳的一部分。从地球上看去，一个黑点将在太阳表面缓缓移动。5月9日，这种有趣的天文现象将再次光顾地球。本次水星凌日开始于北京时间5月9日19点12分，结束于北京时间5月10日凌晨2点42分，持续七个多小时。除了澳大利亚、新西兰、印尼、菲利宾等国家，全世界大部分地区都能观察到这一天文奇观。遗憾的是，我国东部的北京-上海-广州-海口一线在水星凌日发生时已经入夜。如果要亲眼目睹这一天文奇观，就需要跑到到新疆、西藏等西部地区了。

水星凌日发生时，水星所产生的黑点的直径仅为日面直径的约1/190，因此，它不会像月食那样，对地球接收到的太阳辐射能量产生明显的影响。天空不会因为水星凌日的发生而变的昏沉。水星在日面上的黑点太小，用肉眼难以分辨。如果没有专业的太阳望远镜，使用普通的双筒望远镜和一张白纸也可以观测水星凌日。调整望远镜的方向和位置，使它在地面上的阴影变的最小。这时，望远镜已大致朝向太阳。将一块白色的纸板置于望远镜之后，调整纸板和望远镜的距离，直到获得清晰的太阳投影图像。当水星凌日开始后，投影的太阳图像上将出现黑点。无论使用何种观测方式，切记不要用眼睛直视太阳，也不要用没有安装滤光片的望远镜观测太阳。人眼视网膜上没有痛觉神经，如果在观测时保护措施不得当，太阳光有可能在不知不觉间灼伤观测者的眼睛，造成永久的视力损害甚至失明。目前，应用最广的有效滤光设备是巴德膜制成的滤光片、滤光眼镜等。墨镜、胶片、软盘等都不能保证观测安全。如果没有好的观测仪器，利用网络直播也可以足不出户的享受这场天文盛宴。（如深圳市天文台提供的视频直播：）

水星的公转周期约为88天，而地球的公转周期约为365天。如果把水星和地球比作田径场上不同赛道的运动员，处于内道的水星奔跑一圈的时间要比处于外道的地球短。每隔115天左右，水星就能在赛道上和地球相遇一次。然而，水星凌日发生的频率却远没有这么高。两次水星凌日发生的时间，最短也要隔上三年左右。这时因为水星和地球的轨道并不处在同一平面上。只有两颗行星同时处于它们公转轨道的交线上时，水星凌日才会发生。由于这个特殊的限制，水星凌日总是发生在5月或11月，而不会发生在其他月份。5月时，水星处于远日点，公转速度较慢，凌日发生时能在地球和太阳间停留更长的时间。因此，发生在5月的凌日总比发生在11月的凌日持续时间长。下一次水星凌日出现在2019年11月11日，但那次水星凌日发生时，我们国家正处在光棍节的夜晚，无法看到太阳。水星凌日再次光临我国上空，则要等到2032年11月13日。

水星凌日发生时，地面上的观测者一般会观察到“黑滴现象”的出现。当水星的黑点刚刚完全进入日面时，水星边缘似乎一时无法和太阳“分离”，两者间像是被一个黑色的“液滴”连接了起来。金星凌日时，同样会发生这种现象。一开始，人们认为是水星或金星大气造成了这种现象。后来，通过对比太空望远镜和地面望远镜的观测，科学家们推断地球大气的湍流和太阳的“临边昏暗”现象才是造成这种现象的“真凶”。由于黑滴现象的存在，天文学家不能准确的得到水星凌日开始和结束的时间，给早期利用水星凌日测定日地距离的努力带来了麻烦。

水星凌日不只是一种有趣的天文现象，还能为科学研究带来机遇。通过精确测量水星凌日的持续时间，我们就能推断出太阳的半径。发射到太空中的太阳望远镜，观测太阳时没有地球大气阻隔，不会受“黑滴现象”影响，能够极大的提高这种测量的精度。太阳和日球层观测台（SOHO）飞船上搭载的MDI望远镜记录下了2003年和2006年两次水星凌日的数据。结合已经精确测定了水星的轨道和公转周期，巴西科学家在2012年发表的工作中将太阳半径的确定为696,342公里，测量误差仅为65公里。水星凌日发生时，水星表面的稀薄大气层会吸收太阳光光谱中某些波长的光，同时也会再次发出一些波长的光。NASA的科学家计划在本次水星凌日发生时，利用这种现象研究水星稀薄大气层的密度。太阳动力学天文台（SDO）等太空太阳望远镜也能利用水星凌日来校准自己的仪器，提高未来观测的精度。

发表于 2016-05-08 00:00
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