天文学教程：掩食现象及其应用

类似于日食和月食现象，在行星和卫星的轨道会合运动中，还发生一些有趣的掩食现象。“掩”是离我们近的天体经过远的天体前面而完全遮挡住远的天体，例如月球掩行星或恒星，行星掩恒星，行星掩它的卫星（即卫星绕到行星后面，常简称“卫星掩”）；但若近的天体没有远的天体视面大，就不能完全遮住远的天体，则称为“凌”，如前面谈到的水星和金星凌日，木卫凌木（星）。“卫星食”则是指卫星运行到行星背太阳方向的影锥而我们看不到的天象，如木卫食。此外，还有卫星互掩和卫星互食。这些掩食现象提供了某些天文观测研究的有利机会。

光的速度（光速）是最重要的物理常数之一。光速最初就是丹麦天文学家奥勒·罗默（Ole Rømer）在1676年观测木卫食时测定的。其原理是：在地球和木星绕太阳公转的会合运动中，在地球离木星远时比近时观测的木卫食时刻较预报时刻更迟，由地球—木星距离的变化量除以所迟的时间差就得出光速。

在行星掩恒星过程的开始和终了阶段，行星大气减弱（恒星的）星光，由星光减弱情况可以分析出行星大气的性质。通过对天王星和海王星本身掩恒星之前和之后发生的次级掩情况分析发现了它们的行星环。

冥王星沿很扁的椭圆轨道绕太阳公转（见图3-38），它在过近日点前后各10年期间比海王星离太阳还近。在轨道投影于黄道面的图上，似乎它们的轨道交叉，但实际上它们的轨道就像立交桥的上下道路那样，它们不会接近到17 AU。冥王星的自转很慢，自转周期为6.3873（地球）日，自转轴与轨道面的交角为120°，即侧（倾斜）着逆（轨道运动）方向自转，在冥王星上看，太阳是西升东落的。

图3-38　冥王星的公转轨道(www.xing528.com)

1978年偶然发现它的卫星——冥卫一，人们才利用开普勒第三定律算出冥王星较准确的质量。在冥卫一绕冥王星的轨道运动中，当它们轨道面侧向地球时（在公转周期248年中，只有两段期间），就会观测到冥卫一“凌”冥王星或冥王星“掩”或“食”冥卫一，有时它们也“掩”恒星（见图3-39）。这时观测它们的亮度变化，尤其是哈勃太空望远镜的观测因不受地球大气扰动而可以粗略分辨冥王星和冥卫一的表面，进而推算它们的大小、质量及表面性质。

图3-39　冥王星掩冥卫一与冥卫一凌冥王星的亮度变化

【注释】

[1]dyn（达因）为力的非法定单位，1 dyn=10-5N。