啟明與長庚
中國古代的先人們時常在日出前的清晨看到東方地平線附近有一顆明亮的星星,每當這顆星星出現,就意味著白天即將到來,於是人們將這顆星星稱為“啟明星”、“太白”;而在另一些日子裡,每當太陽落山,一顆明亮的星星就會現身於西邊的天空,人們稱其為“昏星”、“長庚”,意思是長夜即將來臨。
金星總是會在清晨或黃昏出現
現在我們知道。啟明與長庚其實是同一顆星星——金星。
金星為什麼總出現在清晨與黃昏的天空?為什麼我們在深夜的天空找不到它的身影,在白天也看不到它呢?
金星的軌道
在我們的太陽系有8大行星,其中4顆岩石行星體積比較小,它們也更靠近太陽。這4顆行星分別是水星、金星、地球和火星,我們將包含這四顆行星的區域稱為內太陽系。
內太陽系的行星
水星和金星都比地球更靠近太陽,因此從地球上看,它們始終在更接近太陽的方向上。金星的體積更大,距離太陽平均約1.08億公里,跟地球也比較近,因此我們更容易看見它。水星太小,距離太陽更近,它經常被淹沒在太陽的光輝中,所以我們憑肉眼很難發現。
與地球軌道相比,金星繞太陽執行的軌道更接近圓形,它的軌道偏心率只有0.0067。由於距離太陽更近,金星公轉的速度也更快,大約每225個地球日就可以繞太陽轉一週。於是從地球上看,金星會有小半年出現在東方,另外小半年會掛在西邊的天際線上。
黃昏,金星位於地平線的邊緣
為什麼金星很亮?
金星是天空中除太陽外最亮的一顆星星,它甚至比月球還要亮許多。
說起火星,我們自然會想到它是紅色的,因為火星的表面覆蓋著厚厚的氧化鐵,它的大氣層中也懸浮著氧化鐵粉塵。那麼,金星看起來是金色的嗎?並不是。
金星表面偽彩色影象
關注天文學的你一定經常看到這樣的金星圖片,它看起來就像是一顆巨大的黃金星球。實際上這是天文學家根據金星地表雷達影象做出的假彩色圖片。人類唯一一張金星地表的彩色照片來自於1982年3月1日前蘇聯探測器維納拉-13號拍攝並傳回的,從照片看,金星表面是灰黃色的火山灰與破碎岩石。
維納拉-13號拍攝的金星地表
而從太空看金星,它是接近於灰白的顏色。這是因為金星稠密的二氧化碳大氣裡含有許多由二氧化硫和水透過化學反應形成的硫酸水合物雲層。另外,金星的大氣中還有一些氯化鐵、硫酸鐵、氯化鋁和磷酸酐等細小顆粒物。這些物質混合而成的雲團覆蓋了整個金星表面,它們反射了90%左右的太陽光,因此我們看到的金星是明亮的白色。
金星稠密雲層反射了90%陽光
為什麼白天看不見金星?
不只是金星,絕大多數的星星我們都無法在白天看到,除非你有一架專業的天文望遠鏡。
金星儘管是最亮的星,只要天氣晴朗,照理說在整個白天我們都應該能夠看見它。但與太陽的光芒相比,金星的反光還是黯然失色。當陽光穿過地球大氣層,光會在空氣分子間散射,從而將天空照得十分明亮。這時候我們抬頭看天,瞳孔會自然收縮以減少光線進入視網膜,這樣就更不容易在明亮的天空中分辨星光了。
白天,陽光掩蓋了星光
為什麼深夜看不見金星?
這裡有一個角度問題。首先,由於地球自身的阻擋,我們只能看到地平線之上的天空;在深夜,我們處於地球表面完全背對太陽的一側,而金星在與太陽差不多同一方向上,因此對於地面上的觀察者來說,金星也在地平線之下,我們自然在夜空中找不到它。
金星軌道與地球相對位置關係
只有當太陽落到地平線之下(或者附近)、太陽的光線不足以掩蓋星光時,我們才有可能在地平線附近的天空中找到金星。
從下圖我們可以看到,即便是金星位於最高可視角度(西大距)時,我們在清晨(地面A點)也只能看到它位於地平線上28°角的位置,而在B點會在地平線附近觀察到金星,而在C點和更多的地方則完全見不到金星。
地球上的觀察點與金星的位置關係
古人經常說“月有陰晴圓缺”,其實金星也有。只不過相對於月亮來說,金星更遠也更小,我們的肉眼無法分辨它的圓缺,只能觀察到它的亮度變化。
從地球上看金星的圓缺
相比於金星,觀察水星的難度更大,一方面水星更小,更重要的是它更靠近太陽,我們需要用專門的天文望遠鏡和更多的天文知識才能看到水星。
回顧:
我們之所以在清晨和黃昏才能看到金星,首先是由於金星的執行軌道比地球更靠近太陽。在白天金星都與太陽處於同一方向,星光被陽光掩蓋,所以我們用肉眼看不見金星;而在深夜,金星軌道始終在地平線以下,所以我們也找不到金星。
當金星距離地球最近時,我們肉眼看不見它
只有當清晨或黃昏時,金星與太陽處於不同的角度,當太陽的光芒掩映在地平線之下,我們就能在天際線附近看到這顆最明亮的行星。
金星在所有行星中距離地球最近,同時也因為其稠密大氣中雲層反射了90%的陽光,因此它是天空中除太陽外最明亮的星星。由於金星太過於明亮,並且它的位置也不高,一度被印度軍方當成“不明飛行物”,搞的很緊張,鬧出了很大的笑話。
月球、金星與木星的“合影”