近代天文学解析五星视运动

近代天文学的研究表明，五星都是在椭圆轨道上环绕太阳运行的天体，它们本身都不会发光，而是和月亮一样靠星体的表面反射日光而发亮。环绕太阳运转的实际上有八大行星，除了五星以外，还有我们人类居住的地球，以及天王星、海王星。由于天王星、海王星都距离地球太远，亮度很小，在望远镜发明以前，人类用肉眼均无法直接看到它们。八大行星与太阳之间的距离是各不相同的。水星距离太阳最近，然后依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。其中，水星和金星比地球距离太阳近，可叫作地内行星；火星、木星、土星、天王星、海王星都比地球距离太阳远，可叫作地外行星。

如果从太阳上观看，八大行星都是朝着一个方向做圆周运动，且运动轨道差不多都在同一个平面上，只是各星的运动速度，即在恒星背景上穿行一周的恒星周期互不相同而已。水星的恒星周期是88 日，金星是225 日，地球是1 年，火星是1.88 年，木星是11.86 年，土星是29.46年，天王星是84 年，海王星是165 年。距离太阳越远，其恒星周期就越长。

可是，如果从同样也在绕太阳转动的地球上观看，其他8 星的视运动就不但主要表现为自西向东的顺行，而且存在自东向西的逆行；在由顺行转为逆行或者由逆行转为顺行的时候，各星还会出现运动短时停止的情况，我国古代称此情况为“留”。另外，地内行星和地外行星的视运动情况也存在明显的区别。

1.地内行星的视运动

图3-1　（左图）地球和地内行星围绕太阳运动的相对位置示意图（右图）地内行星在一会合周期里相对于恒星背景的运动轨迹

图3-1（左图）是地球和地内行星围绕太阳运动的相对位置示意图，（右图）是地内行星在一会合周期里相对于恒星背景的运动轨迹。当地球在位置1 时，地内行星和太阳都位于地球的同一侧，三者正好成一条直线。这时，从地球上看，地内行星的亮光完全被日光所淹没，因而是看不见的。这个情况叫作“上合”。此时，地内行星虽然看不到，但古人相信它仍在运动，并称此看不见的运动为“伏行”。经过上合以后，地内行星就会移动到太阳东边，即在太阳落山以后出现在西方天空，成为昏星。此后，地内行星继续东移，与太阳的距离越来越远。当地球到达位置2 时，地内行星与太阳的角距达到最大程度，这种情况叫作“东大距”。大距时，水星与太阳的距离最大不超过28°，最小不小于18°；而金星的大距值则在45°～48°之间变化。东大距以后，地内行星在恒星背景上虽然继续东移，但移动速度开始小于太阳，因而与太阳的距离逐渐缩小。当地球到达位置3 时，地内行星的东移运动停止，为“留”。此后，地内行星开始出现向西的逆行，并加快靠近太阳。当地球到达位置4 时，地内行星与太阳都位于地球的同一侧，三者又处于同一直线上，在地球上又看不见地内行星了。这时的情况叫作“下合”。下合以后，地内行星就会向西偏离太阳，即在黎明前出现在东方天空，成为晨星。此后，地内行星向西逆行的速度越来越小。在地球到达位置5 时，地内行星的运动又出现“留”。此后，地内行星开始向东顺行，但顺行速度一时还小于太阳的东行速度，故在太阳西边的距离仍在加大。当地球到达位置6 时，地内行星向西偏离太阳达到最大程度。这就是“西大距”。西大距以后，地内行星开始逐渐向太阳靠拢，在地球到达位置7 时，地内行星因再次与太阳“上合”而消失不见。此后，地内行星将会又从太阳东边出现，再次成为西方天空的昏星，继续重复以前的运动。

如上所述，地内行星围绕太阳的公转运动，在地球上看来仅仅表现为在太阳东、西两侧一定距离内地来回摆动；地内行星只是通过伴随着太阳的周年视运动，实现自己在恒星背景上穿行一周的周天视运动。所以，我国古代长期认为，地内行星的周天视运动的周期也只能与太阳周年视运动的时间相同，即都为1 年。另外，地内行星连续两次上合或者两次下合的时间间隔，如今叫作“会合周期”。关于这一周期，我国古代有不同的称谓。如，《汉书·律历志》称之“一复”，《后汉书·律历志》及其以后称之“再合一终”，等等。近代天文学测定，水星的会合周期是115.88 日，金星的会合周期是583.92 日。(www.xing528.com)

2.地外行星的视运动

图3-2（左图）是地球和地外行星围绕太阳运动的相对位置示意图，（右图）是地外行星在一会合周期里相对于恒星背景的运动轨迹。

图3-2　（左图）地球和地外行星围绕太阳运动的相对位置示意图（右图）地外行星在一会合周期里相对于恒星背景的运动轨迹

当地球在位置1 时，地外行星和太阳都位于地球同侧，三者在一条直线上，从地球上看不见地外行星。此景与地内行星“上合”时情况相同。但在“合”以后，地外行星不像地内行星那样出现在太阳东边成为昏星，而是出现在太阳西边成为晨星。这是因为，地外行星向东顺行的视速度小于太阳的东行速度。当地球到达位置2 时，地外行星在太阳西边的距离达到90°，在日出时位于南中天，此现象叫作“西方照”。随着地外行星顺行速度的越来越小，它与太阳的距离则逐渐加大。当地球到达位置3 时，地外行星东行停止。接着，地外行星开始向西逆行，与太阳的距离继续增加。当地球到达位置4 时，地外行星和太阳分别位于地球两侧，三者成一直线。这个情况叫作“冲”。与地内行星在下合时看不见的情况相反，冲时的地外行星由于其日照面完全朝向地球，正是其亮度最大的时候。冲以后，地外行星作为昏星出现在东方天空，从黄昏到早晨，整夜都可见到它。此后，地外行星继续逆行，直到地球到达位置5 时，逆行才停止。接着，地外行星开始顺行，当地球到达位置6 时，地外行星位于太阳东边90°，日落时出现在南中天，叫作“东方照”。此后，地外行星与太阳的距离越来近，成为西方天空的昏星。当地球到达位置7 时，地外行星再次与太阳会合而消失不见。其后，地外行星又出现在太阳西边，成为晨星，重复以前的运动。

如上所述，在地球上看，地外行星的视运动虽然有顺、逆、迟、疾的变化，但由于它们与太阳的距离大于地球与太阳的距离，它们在围绕太阳公转的同时也会围绕地球转动，所以，它们绕太阳公转一周的时间，与从地球上观看它们在恒星背景上穿行一周天的时间基本相同，这就是它们的恒星周期。关于地外行星的会合周期，《汉书·律历志》称之“一见”，《后汉书·律历志》及其以后称之“一终”。近代天文学测定，火星的会合周期是779.94 日，木星的会合周期是398.88 日，土星的会合周期是378.09 日。