見過木土相合，為什麼從沒見過行星凌行星？_風聞

/文：尞祡、haibaraemily

近幾個月，如果大家傍晚看向西方的話或許會發現，有兩顆很亮的星變得越來越近。這兩顆星，一顆是木星，另一顆是土星。

2020年12月以來的土星和木星位置變化 | 模擬軟件：Stellarium

前幾天（2020年12月21日），一種叫做“木土相合”的罕見天文現象在夜空中上演。

2020年12月21日晚的木星（大的那個）和土星（小的那個） | 拍攝：papajames

什麼是**“合”****？這次的土木合有多近？**

八大行星在天上永不休止地“跑圈”，速度又各不相同，不時出現的 “合”，就是他們錯身而過的瞬間。在現代天文學定義裏，“合”（conjunction）指的是從地球上看，兩顆天體的黃經度數相同（也有用赤經的，兩者相差不大），這裏的“天體”通常指是日月和行星。與“合”相對的，黃經差180度就是**“衝”**（Opposition）。

“合”和“衝”兩種天象的位置示意圖 | 漢化自維基

僅從“合”的定義來看，合這個狀態本身和兩星的距離遠近並沒有直接關係。但由於日月和行星基本都在黃道面附近（也就是黃緯不會相差很大），所以它們在相合的時候通常也會看起來比較近。這次的木土相合，兩星的角距離只有約6角分。

6角分是個什麼概念呢？

滿月的直徑大概30角分，天上最著名的雙星——北斗七星中的開陽和輔星，相距也有11角分。

北斗七星中開陽和輔星雙星間的角距。古代欽天監招募夜觀天象的真·人肉觀星機，就曾以肉眼區分開陽雙星作為一項標準。

也就是説，這次的土星木星距離只有滿月直徑的五分之一，開陽雙星距離的一半。

圖 | EasyNight

總而言之，6角分這個距離是非常近的。

雖然基本都在黃道面附近，但太陽系的八大行星並非嚴格共面，因此行星相合的時候經常還是有一定距離的，例如2000年的木土相合距離1°11’之多，像今年這次這麼近的屬實不多見。據統計，從公元前1年也就是漢哀帝元壽二年至今，兩千餘年的百來次土木相合之中，角距離****最近的一次發生在公元372年，有1.9角分，而本次的6角分距離可躋身前五，下一次能到這麼近的，就要到2080年了。

公元前1年~公元3000年間距離最近的10次木土合，在已發生的土木合裏，本次土木合距離可以排第五近 | 數據來源：Patrick M. Hartigan，整理製圖：One Two

那有沒有可能二者近到“碰上”呢？當然，我們説的不是真的“碰上”，只是從地球上看去的“借位碰”。Emmm這種“借位碰”當然是有可能的，這就是另一種天象**“凌”**(transit)，例如去年（2019年）雙十一的“水星凌日”。

2020年11月11日的水星凌日位置變化圖，藍點表示水星，兩點之間的位置間隔約30分鐘，UTC時間12:39對應同天的北京時間20:39。來源：SDO [1]

那次水星凌日發生在我國的夜晚，因此整個凌日過程在我國境內都不可見，這個很好理解，連太陽都看不到還看個啥凌日對吧。

不過水星凌日這個例子其實是有點犯規的，太陽是太陽系最大的天體，在地球上看視直徑大約30角分，當然是更加容易碰上的。不只是水星可以凌日，金星也是可以的。或許有的小夥伴還記得2004年6月和2012年6月的金星凌日，要是沒看過的話還是有那麼點兒可惜哦，因為下一次就是一百年後了…

2012年6月的金星凌日 | NASA [2]

當然，其他天上的東西也可以“碰”上，例如國際空間站這樣的人造天體也會凌日，甚至日食也可以認為是一種廣義的凌日。同理，前面講過，滿月視直徑約30角分，自然月亮也更容易和其他天體“碰上”，不過月亮離地球更近，所以往往是月亮遮掩住了其他天體，也就是“月掩某星”。例如2018年1月27日的月掩畢宿五、2012年8月14日的月掩金星。

行星“合”常見，行星“凌”才罕見

那麼問題來了，行星的視直徑都非常小，彼此之間到底有沒有機會“碰上”呢？怎麼感覺從來沒見過呢？

這個感覺是對的：目前還活着的地球人，還真的就沒有一個親眼見過行星凌行星的。

但中國古代的人很可能見過，這在史書裏有記載。

對現代天文學來説，“借位碰”這種情形下，小的從大的前面穿過才叫“凌”，而大的蓋上小的則叫**“掩”（occultation）。但由於行星的視直徑小，又比較亮，古人其實是分辨不出行星大小的，所以不管是“凌”還是“掩”，古人通常都稱之為****“掩（奄）”**。

中國科學院劉次沅先生曾在《二十四史行星掩星考證》[3]裏統計了二十四史中留下的掩星記載。據劉先生的考證，二十四史中行星掩星的記錄共有88條，其中行星掩行星的記錄共11條——注意，這88條裏面，不只是行星掩行星，還有行星掩恆星的。

不過，想要知道其中有多少條是行星掩行星的記錄，我們不僅要把行星掩恆星的記錄去掉，還要甄別有些古人傳抄時候搞出來的錯別字。例如《宋史》裏這條記錄説：

鹹平三年四月癸亥，辰星掩太白。

辰星是水星，太白是金星，鹹平是宋真宗趙恆的年號，鹹平三年大概是公元1000年。但這一年，沒有發生過水星“掩”金星。仔細查看，這條記錄在《宋史》中的分類竟然是“五緯相犯”，這個分類記錄的是金木水火土這五大行星之間發生的“犯”這種天象。這**“犯”又是什麼呢，是指兩顆星“光芒相及”**好像相互侵犯的樣子，但並沒有“碰上”。從前後文看，這條“辰星掩太白“是把”犯“錯寫成了”掩“。

值得一提的是，前面説的“兩千年來距離最近的那次”的土星合木星，史書上的記載是：

（晉）簡文（帝）鹹安二年正月己酉，歲星犯填星。

這裏的歲星和填星就是木星、土星的古稱。考慮到距離只有1.9角分，看來當時那位天文官員眼神兒真不錯。

還有一些記錄經過計算發現確實有問題，但我們並不清楚古人到底是怎麼搞錯的。唐至德二年、以及清康熙二十一年的兩條行星掩行星記錄，按照如今的星曆數據推算，兩星角距分別高達1.2度和15角分，顯然不可能是“掩”，而應該是“犯”。這兩個度數在天體觀測中屬於比較大的角度，很難用“古人看錯了”解釋，因此很可能也是筆誤。

這樣層層篩選下來，可靠的行星掩行星記錄只有9條。

但這些確實是掩星或者説凌星事件嗎？現在來看，還不一定。

實際上，古代的掩星記錄比現代天文推算出的掩星事件條件要寬泛很多。按現代的標準，凌需要兩顆星的圓面真的有接觸，但古人其實無法準確判斷這一點。畢竟古人沒有天文望遠鏡，而肉眼觀測的理論分辨極限只有1角分。也就是説，兩顆星的角距在1角分之內的話，即便二者沒有“碰上“，肉眼也基本分辨不出來了。甚至距離更遠一些的，比如這次土星合木星，眼神不好的人可能會覺得就是“凌”了，但實際並沒有遮掩的過程，是不能算數的。

劉次沅先生及其合作者用NASA噴氣動力實驗室（JPL）的DE102星曆對這些記錄逐一進行了推算考證。

二十四史中的11處行星掩行星記錄，兩條灰色的記錄明顯應當是“犯”而不是“掩”，應排除，所以實際共9條。值得一提的是，從現代天文學的角度看來，木星掩火星其實是不可能的（因為木星比火星還要遠），但由於中國古代似乎並不知道木星和火星的遠近，所以也分不清楚當兩顆星角距很近的時候是誰掩了誰 | 整理自：[3]

結果非常的amazing啊，按照如今的星曆數據反推，似乎只有**《金史·天文志》中的一條記錄確實屬於行星掩行星：**

（大定十年）八月戊申朔，木星掩熒惑，在參畢間。

這是發生在1170年9月12日的木星掩火星天象。按當代天文學的説法應該是火星凌木星，火星是在木星的前面的。

對，9條記錄中有8條可能都不是

為什麼説“可能”呢？

因為用如今的星曆推算的過往“掩/凌”星事件也是存在誤差的，隨着軌道誤差的累積，距我們越遙遠的天文事件，推算的誤差就越大。

也就是説，古人記載的是真的“掩/凌”星，但我們用現代星曆反推出來的結果因為誤差太大體現不出來了，這種可能性也是不小的。

但反過來，僅僅因為古代觀測的標準更“寬鬆”，就説實際發生過的行星掩/凌行星事件比中國古代記載的少很多也是不妥的。

因為並不是所有實際發生過的凌星事件，都會被觀測到。像是去年的水星凌日，在美國可以看到，中國因為處於夜晚而無法看到。如果這事發生在沒有網絡的古代，中國的天文官員自然也就無從記錄，那麼漏記就是不可避免的。

下次“行星凌行星”，我還有機會嗎？

通過現代星曆的推算，我們可以粗略推算出上下2000年裏發生過的行星凌行星事件。

公元1-4000年裏發生的行星凌行星事件。不同顏色代表不同行星（灰橙紅綠黃青藍=水金火木土天海），上下分別表示掩（凌）和被掩（被凌）。來源：Occultation軟件計算，EasyNight繪製 [4]。CC BY-NC-ND 3.0

從公元1-4000年，從地球的視角來看，一共會發生116次行星掩/凌行星事件。

距離我們最近的一次是1818年1月3日的金星凌木星，甭管那時候有沒有人看到過，ta肯定活不到現在

而下一次行星掩/凌行星將會發生在2065年11月22日，依然是金星凌木星。

親愛的觀眾朋友們，鍛鍊身體，都有希望！

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參考資料

[1] http://sdoisgo.blogspot.com/2019/10/mercury-transit-november-11-2019.html

[2] https://solarsystem.nasa.gov/resources/389/venus-transit-across-the-sun-2014/

[3] 劉次沅, & 賽德曼. (1988). 二十四史行星掩星考證. 自然科學史研究, (2), 128-134.

[4] https://weibo.com/5456131713/GoD8uB60Q