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金星凌日摄影:发明望远镜至今人类仅经历6次

2012-06-06 09:24 新浪图集 我有话说 字号:TT

  

  北京时间6月6日消息,据美国国家地理网站报道,金星凌日终于到来了!这是本世纪最后一次金星凌日,我们中的所有人都不太可能活到下一次金星凌日的到来,因为那将在2117年发生。本期国家地理网站就公布了一批和金星凌日以及金星本身相关的图片精选,包括2004年那场金星凌日的摄影佳作,以及此次金星凌日将会对科学界产生的影响等等。

  本周三,全世界的人们翘首以盼,迎接本世纪最后一次金星凌日天象的到来。这一天象非常罕见,事实上自从400多年前发明望远镜至今,人类一共才经历了6次金星凌日。

  所谓凌日,是指一颗行星运行至地球与太阳之间位置时发生的一种天象。由于发生凌日必须要求这颗行星运行至地-日之间的轨道位置,因此当然地,只有金星和水星这两颗地内行星有可能扮演这一角色。

  上一次金星凌日发生在2004年,正如这张照片中所显示的那样:金星的小小黑色圆盘从初生太阳的金色圆面前方缓缓通过。这张照片拍摄于美国北卡罗来纳州的海岸边。而这一次的金星凌日,如果你错过了,下一次发生将要等到2117年才会到来。

  杰伊·帕萨科夫(Jay Pasachoff)是美国马萨诸塞州威廉姆斯学院的一位天文学家,他说:“通过滤光膜或其它安全措施,人们将可以看到一个小小的黑色剪影从太阳前方缓缓通过,完全通过日面将需要6个小时。”他说:“这样的场景并不会那么惊天动地,但是那颗悬在太阳前方的黑色圆点真的值得一看。”

  

  暮光之中,金星低低地悬挂夜空,旁边是一轮弯弯的月亮。这张照片的拍摄地点是在挪威北部的特罗姆瑟地区。由于凌日即将临近,观星的人们应该已经注意到金星每天傍晚出现在西部天空中的高度正逐渐降低。这是由于金星正在逐渐接近太阳。

  金星凌日非常罕见,这是因为这颗行星的轨道与黄道面之间存在大约3度的倾角。这就意味着在绝大部分时间里,从地球上看去金星要么运行在太阳圆面的上方,要么就是在下方经过。平均而言,每隔243年我们就会经历4次凌日。金星凌日成对出现,两者之间相隔8年,对与对之间则相距超过100年。

  这张照片中所拍摄的星球正是金星。这是美国和欧洲共同运行的哈勃空间望远镜在1995年拍摄的图像。随着金星围绕太阳运行,这颗行星会经历类似月亮般的相位变化。在2012年金星凌日发生之前,金星正逐渐接近地球,相应的,从望远镜里看上去金星不但变得更大了,相位也从圆形逐渐变成了一弯“月亮”。在发生凌日前的几天,明亮的“月牙”会包裹住整个金星,让它看上去就像是一个金色圆环。这是由于金星高层大气中的尘埃散射光线造成的。

  

  横滨科学中心,日本学生们正聚集在一起观看通过投影板显示的2004年金星凌日。

  不采用防护措施而直接目视太阳将会导致强烈的紫外线和红外线辐射直接抵达视网膜,造成视觉损伤甚至失明。为了安全地进行观察,必须使用特殊的“日食眼镜”,或者为望远镜加装太阳滤光片。

  帕萨科夫表示,或许金星凌日最安全的观测方法就是小孔成像。帕萨科夫本人还担任着美国国家地理研究和探索委员会成员。为了达成这一点,请在硬板纸上切出一个宽度大约0.6厘米的小孔,并将这个小孔对准太阳,让它的像投射在平坦的平面上,如墙壁或者人行道上。

  这是2004年金星凌日上演时在美国佛罗里达州海边拍摄的一张作品:一只鹈鹕,还有一颗行星,映射在初升的太阳之上。在2012年的凌日期间,帕萨科夫表示:“金星的视直径大约仅有太阳的1/30,因此它看上去大概就像是一粒小豌豆放在一个大西瓜跟前的感觉。”

  

  这是美国宇航局的“太阳过渡层和日冕探测器”(TRACE)拍摄的2004年金星凌日照片。这张照片的清晰度惊人,可以清楚地看到金星整个切入太阳圆面的画面。帕萨科夫介绍说,从科学的角度来说,整个金星凌日期间最关键的时刻便是在金星切入以及离开日面时的那一刻。

  在不同地点对金星穿过太阳圆盘边界的时刻进行精确计时,曾经帮助18世纪的天文学家们更加精确地确定出了地球到太阳的距离。而今天的天文学家们观测金星凌日可以帮助他们开展针对金星大气层的研究工作。

  

  这是一张TRACE探测器拍摄的2004年金星凌日紫外波段图像,照片中金星看上去就像一个日面上的黑洞。在2012年的金星凌日期间,科学家们将会动用美国宇航局的哈勃空间望远镜进行观测,从而帮助他们提升寻找并确认围绕其它恒星运行的行星——即系外行星的能力。

  人们希望哈勃空间望远镜的观测将成为美国宇航局另一架空间望远镜“开普勒”相得益彰的搭档。开普勒空间望远镜通过精确观察遥远恒星出现的轻微光度变化来判断其周围是否存在行星。

  

  这是一张1793年时的讽刺画,描述的是当年人们观看金星凌日天象的情景。当时这一天象引发了巨大的关注。天文学家们不愿意错过在18世纪上演的金星凌日,他们长途跋涉前往遥远的地方,就为了能精确地测量出金星经过日面的时刻。

  帕萨科夫介绍说:“1716年,著名天文学家哈雷设计出一种方法,只要能取得地球上南北各一个点观察的金星凌日时长数据,你就能将金星作为一个角构建一个细长的三角形,并以此计算金星的距离。”这一简答的几何学原理让天文学家们得以以更高的精度计算出了日地距离,随后天文学家们更是以此为基础进一步计算出了太阳系内各大行星的距离值。

  

  围绕金星运行的探测器可以绘制金星的详细地貌地势地图,正如这里所展示的那样。这张地图发布于1991年,是根据美国宇航局的麦哲伦金星探测器雷达数据制作而成的。

  但是凌星现象依旧是在其它恒星周围搜寻并确认行星系统的最好方法之一。美国宇航局的开普勒空间望远镜正是依靠这种方法搜寻系外行星目标。截至目前它已经确认了61颗系外行星,另外还锁定了超过2300颗候选行星体。

  

  太阳光艰难地穿过金星巨厚的大气层,照耀在荒芜的地面上,洒下一片金黄色的光芒。对于发生在其它恒星上的凌星现象进行研究的技术已经被用于搜寻那些可能存在生命的系外行星。这样一颗系外行星在围绕其中央母恒星运行时,恒星发出的光会有一小部分穿透行星高层大气,光谱分析将可以帮助我们确认这颗行星的大气中究竟有没有水或者甲烷等和生命现象相联系的成分。

  然而,帕萨科夫表示:“由于这些恒星都太过遥远,我们完全看不清其细节。当有行星发生凌星时我们也只能通过对恒星总亮度上发生的轻微变化来进行推断。”因此科学家们在对这些凌星现象进行分析时将不得不使用很多估算的方法,并以此来判断这些系外行星的大气成分。

  对2012年金星凌日天象的观测将让科学家们了解恒星在发生凌星现象时其亮度是如何发生改变的。这些结论对于天文学家们改进完善针对遥远恒星的凌星观测方法将具有重要裨益。

  帕萨科夫说:“了解发生在我们太阳系内的凌日现象将对观察遥远恒星上发生的凌星现象产生关键性影响。”

  

  望远镜准备完毕,业余天文爱好者们正站在美国俄亥俄州克利夫兰的亨廷顿自然保护区内准备观测2004年的金星凌日天象。

  2012年的金星凌日注定将成为历史上被观测和记录最完整最全面的天象之一,有一部分原因是因为它在西太平洋的绝大部分区域,东亚,澳洲东部以及北半球较高纬度地区都可见。

  对于中国的观测者而言,6月6日清晨06:09,金星开始接触太阳圆面(凌始外切),6:27凌始内切,9:29凌甚,12:31凌终内切,12:49凌终外切,整个过程历时6小时39分钟。

责任编辑:陶文冬

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