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木星合土星
鎖定
木星和土星這兩個行星之間的合一般被稱為大合(Great conjunction),亦稱木土相合或土木相合。 木星公轉軌道週期大約11.9年,土星公轉軌道週期為29.5年,木星和土星平均每隔19.86年發生一次合,看上去像是木星在天球運動上“趕超”土星一樣。2020年12月21日的木土相合為1623年以來最接近的一次,下一次這麼接近需要等到60年後的2080年3月15日。
2020年12月21日的這次木土相合觀測條件較好,可以在日落後的一段時間內觀測,土星和木星之間的角距將只有6.1角分(0.1度)。
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木星和土星在天球上移動的速度較慢,在前後一個月內,每天日落後都可以在西南方向找到它們。
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木星合土星行星相合原理
兩顆行星A與B在同一平面上圍繞同一中心O勻速旋轉,其軌道半長軸分別為r1與r2,繞行一週的時間分別為t1與t2(單位為地球日),如上圖所示。這兩顆行星的運動速度(以每日轉過的角度來衡量)為v1=360/t1以及v2=360/t2。如果它們的運動速度不同,那麼在某一點處中心O會與兩顆行星暫時位於一條直線之上,例如圖中所示的OP這條線。
在1596年出版的著作《宇宙的奧秘》(Mysterium Cosmographicum)中,天文學家約翰內斯·開普勒就曾探討過這兩顆巨行星相合對地球的意義,兩顆巨行星的光芒非常耀眼,以至於開普勒賦予其“大合”(the Great Conjunction)的專指名稱。木星與土星這兩顆氣態巨行星,以接近正圓的軌道圍繞太陽旋轉,軌道半長軸分別為5.2個天文單位和9.6個天文單位,公轉週期分別為11.862年和29.457年,計算出木星與土星的相合週期為19.86年。每經過三次木土相合之後,相合點會在黃道帶上前進8.15°
木星合土星觀測
北京時間2020年12月21日21時22分發生木星合土星,木星在土星以南僅0.1度(6角分),太陽以東30度,兩顆行星在同一望遠鏡視野中可見(不需要光學輔助就能彼此區分)。
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這次事件中國全境都可見,可見時間在傍晚,位置位於日落的西天夜空。
[1]
此時,這兩個行星位於摩羯座,從中北緯度來看,日落之後一小時,它們在西南地平線上方低空可見,
[8]
行星的高度小於15°。
[7]
當木星和土星赤道經度重合後5個多小時,它們再次發生黃道經度的重合。
[6]
2020年的大合是自1226年以來最接近的木土相合,下一次這麼接近要等到60年後2080年3月15日。
[4-5]
約翰內斯·開普勒(Johannes Kepler)在研究1603年的大合(木土相合)時,認為《新約·馬太福音》第二章伯利恆之星指的就是木土相合。他計算出木星和土星的三重相合發生於公元前7年(天文計年為-6)。
[2-3]
三重相合是木星和土星接近或處在衝(相對於太陽,與地球同側)位置上先後發生的三次相合。因為這時從軌道內側的地球上來看,木星和土星軌道存在顯著的逆行,它們在幾個月內的三次在赤道經度(或黃道經度)中發生重合。上一次三重相合發生在1981年,下一次三重相合發生在2239年。
[15]
2000年5月28日的大合兩顆行星距離太陽太近,距角在太陽以西16.9°(5月31日赤經重合)或14.9°(5月28日黃經重合)處。行星僅在日出之前短暫的升起,隨後就被淹沒在強烈的陽光中。
[4]
如果沒有光學輔助手段,普通人很難觀測到這一事件。
1623年7月16日的大合,木星與土星的角距僅有5.2角分,比2020年的大合更近,但因為這次大合與太陽距離太近(距角僅為12.9°)無法觀測。因此,很多國內外媒體會從觀測角度忽略1623年的這次大合,稱2020年的大合是1226年3月4日(角距2.1角分)以來最近的一次,以至於我們會看到類似”2020年木土相合是800年來最近的一次“這種不科學的説法。
雖然2040年11月5日的大合平平無奇,木星合土星之間角距為1°14',是2020年大合的12倍以上,但在2041年4月16日前後會發生木星、土星、角宿一三星合滿月的壯觀天象。2080年3月15日的大合,木星和土星的角距僅有6.0角分,將比2020年還要更近一點,而且與太陽的距角為43.7°,非常適合觀測。公元372年3月6日的發生的大合是從公元前423年到公元4523年間角距最小的,木星合土星之間只有1.9角分。
[15]
公元7541年的大合,除了會發生三重相合外,還會發生兩次木星掩土星的掩星事件,是公元前6856年以來的首次。由於數據來源不同,無法計算出久遠未來行星的精確位置,推測出的掩星確切性質也不同。
[15]
木星合土星木土相合數據
在下面的圖表中,如果土星與太陽的距角小於20°,説明這次木土相合由於靠太陽太近而難以觀測。木土相合參數至少有兩個座標系。 一組是基於天球赤道座標, 另一組則是基於黃道座標,木星與土星黃道座標間的角距通常更小。木土相合的赤經數據是基於地心的赤道座標,更加便於觀測,黃經數據是基於日心的黃道座標,更加符合本質。 請注意,並不是每個觀察者都可以在以下確切時刻看到木土相合,因為太陽落山後,兩個行星不一定都位於地平線上方,或者觀察者的位置處於白天。
發生日期 | 北京時間 | 木星相對土星位置 | 土星相對太陽距角 | 所在星座 | 備註 |
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1802年7月21日 | 11時22分00秒 | 42' 南 | 37.9° 東 | 獅子座 | 適合觀測 |
1821年6月25日 | 08時05分09秒 | 1°15' 北 | 67.5° 西 | 雙魚座 | 三重相合,適合觀測 |
1821年11月23日 | 07時49分55秒 | 1°20' 北 | 140.2° 東 | 雙魚座 | |
1821年12月23日 | 17時28分49秒 | 1°22' 北 | 108.5° 東 | 雙魚座 | |
1842年1月26日 | 06時22分31秒 | 32' 南 | 26.8° 西 | 人馬座 | 適合觀測 |
1861年10月25日 | 23時11分20秒 | 52' 南 | 43.1° 西 | 獅子座 | 適合觀測 |
1881年4月22日 | 19時58分20秒 | 1°18' 北 | 1.0° 東 | 白羊座 | 靠太陽太近,無法觀測 |
1901年11月28日 | 14時10分38秒 | 27' 南 | 38.6° 東 | 人馬座 | 適合觀測 |
1921年9月15日 | 0時22分08秒 | 1°02' 南 | 6.2° 東 | 獅子座 | 靠太陽太近,無法觀測 |
1940年8月15日 | 21時18分42秒 | 1°15' 北 | 97.5° 西 | 白羊座 | 三重相合,適合觀測 |
1940年10月12日 | 07時17分26秒 | 1°17' 北 | 155.0° 西 | 白羊座 | |
1941年2月21日 | 03時14分02秒 | 1°21' 北 | 67.7° 東 | 白羊座 | |
1961年2月18日 | 22時42分37秒 | 14' 南 | 34.6° 西 | 人馬座 | 適合觀測 |
1981年1月14日 | 15時58分37秒 | 1°09' 南 | 103.9° 西 | 室女座 | 三重相合,適合觀測 |
1981年2月19日 | 15時12分10秒 | 1°09' 南 | 141.2° 西 | 室女座 | |
1981年7月1日 | 05時32分22秒 | 1°12'南 | 57.9° 東 | 室女座 | |
2000年5月31日 | 18時13分27秒 | 1°11' 北 | 16.9° 西 | 白羊座 | 難以觀測 |
2020年12月21日 | 21時22分00秒 | 6' 南 | 30.3° 東 | 摩羯座 | 1623年以來最近,適合觀測 |
2040年11月5日 | 21時19分46秒 | 1°14' 南 | 24.8° 西 | 室女座 | 適合觀測 |
2060年4月10日 | 17時01分25秒 | 1°09' 北 | 39.8° 東 | 金牛座 | 適合觀測 |
2080年3月15日 | 16時29分24秒 | 6' 北 | 43.8° 西 | 摩羯座 | 適合觀測 |
2100年9月24日 | 09時40分38秒 | 1°18' 南 | 25.1° 東 | 室女座 | 適合觀測 |
發生日期 | 北京時間 | 木星相對土星位置 | 土星相對太陽距角 | 所在星座 | 備註 |
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1802年7月18日 | 06時57分00秒 | 39' 南 | 40.6° 東 | 獅子座 | 適合觀測 |
1821年6月20日 | 00時56分57秒 | 1°10' 北 | 63.3° 西 | 雙魚座 | 適合觀測 |
1842年1月26日 | 14時16分53秒 | 32' 南 | 27.1° 西 | 人馬座 | 適合觀測 |
1861年10月21日 | 20時27分02秒 | 48' 南 | 39.7° 西 | 獅子座 | 適合觀測 |
1881年4月18日 | 21時35分59秒 | 1°13' 北 | 3.1° 東 | 白羊座 | 靠太陽太近,無法觀測 |
1901年11月29日 | 00時37分33秒 | 26' 南 | 38.2° 東 | 人馬座 | 適合觀測 |
1921年9月10日 | 12時13分03秒 | 57' 南 | 9.7° 東 | 獅子座 | 靠太陽太近,無法觀測 |
1940年8月8日 | 09時13分20秒 | 1°11' 北 | 90.9° 西 | 白羊座 | 三重相合,適合觀測 |
1940年10月20日 | 13時42分14秒 | 1°14' 北 | 164.0° 西 | 白羊座 | |
1941年2月15日 | 14時36分25秒 | 1°17' 北 | 72.9° 東 | 白羊座 | |
1961年2月19日 | 08時07分18秒 | 14' 南 | 34.9° 西 | 人馬座 | 適合觀測 |
1981年1月1日 | 05時17分24秒 | 1°03' 南 | 90.9° 西 | 室女座 | 三重相合,適合觀測 |
1981年3月5日 | 03時14分36秒 | 1°03' 南 | 155.9° 西 | 室女座 | |
1981年7月24日 | 12時13分35秒 | 1°06'南 | 63.8° 東 | 室女座 | |
2000年5月28日 | 23時56分27秒 | 1°09' 北 | 14.9° 西 | 白羊座 | 難以觀測 |
2020年12月22日 | 02時37分31秒 | 6' 南 | 30.1° 東 | 摩羯座 | 1623年以來最近,適合觀測 |
2040年10月31日 | 20時02分47秒 | 1°08' 南 | 20.8° 西 | 天秤座 | 適合觀測 |
2060年4月8日 | 06時36分24秒 | 1°07' 北 | 41.9° 東 | 金牛座 | 適合觀測 |
2080年3月15日 | 09時49分55秒 | 6' 北 | 43.5° 西 | 人馬座 | 適合觀測 |
2100年9月19日 | 06時50分40秒 | 1°13' 南 | 29.4° 東 | 室女座 | 適合觀測 |
木星合土星複雜的規律
假如木星與土星的運轉時間恰好是12年和30年,那麼由此得出的20年相合週期會形成一種整齊而緊密相扣的循環,這種循環會有規律地重複自身。如果我們在這種理想化的場景中追隨土星的位置,那麼在兩顆行星的首次相合(S1)之後,第二次發生於其之後運行軌道的三分之二處(S2)。第三次相合發生於土星下一運行週期的三分之一處(S3)。這之後再來一次相合,土星便會返回起點(S4=S1)。三次相合正好與土星的兩次公轉一致,循環會無限持續下去。
木星和土星軌道的實際情況卻相當複雜。任意三次相合的循環(開普勒稱之為三宮組,trigon)中所包含的實際的運行方式使這對行星從其黃道帶起點處往後推了8°左右。因此,正如下圖所示,二者的相合的位置看上去會以C1、C2、C3、C4、C5、C6……的順序沿着黃道帶行進。
開普勒設想了一種整齊而緊密相扣的循環。如果每60年相合的循環越過上次循環出發點的距離是9°而非8°,那麼一個涵蓋40次相合的模式可以完整地填滿黃道帶的圓周(40×9=360)。這樣,一系列相合(可能三次或四次,每兩次之間相隔60年)發生於黃道十二宮的每一宮之中。開普勒在1606年的著作《論新星》(De Stella Nova)一書中描繪了這樣一些相合的序列。在右圖左下角,我們可以看到1623年、1683年及1743年發生於獅子座的三次大合,由三宮組一個頂點的連續的9度移動來表示。在800年的時間裏(或40個20年),這兩個巨行星在每一個占星宮位中發生三至四次相合。一個人在其一生中可能至少會見到三次大合,其中每一次都由三宮組的三個不同頂點代表,例如1623年、1643年及1663年的三次大合。開普勒添加的1°很難被人注意到,每20年1°的誤差會造成每60年3°的誤差,而且它們出現於三宮組的不同頂點之上(這意味着每次都是完全不同的占星宮位)。
木星合土星占星學意義
在西方占星學傳統中,大合自中世紀以來便被看作一種具有特殊意義的天象。在中世紀晚期和文藝復興時期,大合是第谷·布拉赫(Tycho Brahe)和約翰內斯·開普勒(Johannes Kepler)時代大多數天文學家的話題,此外還包括羅傑·培根(Roger Bacon)
[9]
和皮埃爾·戴利(Pierre d'Ailly)
[10]
等學術思想家,但丁·阿利吉耶裏(Dante Alighieri)
[11]
和威廉·莎士比亞(William Shakespeare)
[12]
等作家在大眾文學作品中也有提及。這種關注可以追溯到阿拉伯語書籍的歐洲拉丁文譯本,最著名的是《論大合》(De magnis coniunctionibus)一書,翻譯自阿拉伯學者阿布·瑪沙爾(Abu Ma'shar)關於行星相合的著作《諸宗教與王朝之書》。
[13]
甚至可以追溯至8世紀的巴格達,以及伊朗的薩珊王朝時期(3-7世紀)。
[14]
把連續發生的相合點在軌道上排列出來,可以發現每次相距約120°,從外觀上看,它們的連線構成了三角形圖案。以大約60年左右為週期,每經歷三個相合點後,第四個相合點就返回到第一個附近。觀測顯示,這些迴歸點相對於第一個相合點偏移了8°。相繼的三個相合點可以確定一組黃道星座(三個),占星學意義上黃道十二星座均分黃道(每個佔據30°),所以在同一組黃道星座中出現的迴歸點不會超過四個(迴歸點偏移最多三次)。每四組三角形圖案,占星家賦予古希臘四元素(火、風、水、地)中一種的意義,這種概念被稱之為四個三位一體(Triplicity)或三宮組(Trigon)。每隔大約200年(10到12次大合),相合點進入一個新的三宮組中(也進入新的一組黃道星座),意義就變得非常重要。
[14]
每隔大約800年(40次到41次大合),在相合點遍歷所有四個三宮組之後,新一輪循環的開始則被賦予更加重大的意義。
[16]
最早的時候,一個三宮組(Trigon)被認為可以持續240年,而整個大週期則可以持續960年。但後來阿方索星表(Alphonsine tables)提供了更正確的估算。
[11]
儘管週期起點計算不準確且存在一些分歧,公眾認為這類天象代表了重大意義,這種觀念催生了一大批出版物,直至16世紀末一直穩定增長。1583年的大合是水元素三宮組(Watery trigon)中的最後一個,因此人們普遍認為它預示了世界末日般的鉅變。從教廷1586年頒佈了反對占卜的教皇詔書,到1603年相合點進入新的三宮組,期間並沒有發生任何真正重大的事件,公眾對此的興趣便迅速消失了。
- 參考資料
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- 1. 2020年12月天象預報 – 有趣天文奇觀 .2020年12月天象預報.2020-11-27[引用日期2020-12-04]
- 2. Burke-Gaffney, W. Kepler and the Star of Bethlehem[J]. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada, 1937, 31: 417-425.
- 3. Molnar, Michael R..The Star of Bethlehem: The Legacy of the Magi:Rutgers University Press,1999
- 4. See the Great Conjunction of Jupiter and Saturn, 21 December 2020 .Sky at Night.2020-11-29[引用日期2020-12-11]
- 5. 1623: The Great Conjunction of Jupiter and Saturn .When the Curves Line Up.2020-02-20[引用日期2020-12-11]
- 6. 2020, November 2: Jupiter – Saturn Heliocentric Conjunction .When the Curves Line Up.2020-09-11[引用日期2020-12-11]
- 7. 2020: December 21: The Great Conjunction of Jupiter and Saturn .When the Curves Line Up.2019-12-11[引用日期2020-12-11]
- 8. 5 upcoming conjunctions visible in the night sky, and how to see them .Sky at night.2020-08-17[引用日期2020-12-11]
- 9. John Henry Bridges,Roger Bacon.The Opus Majus of Roger Bacon:Oxford Clarendon Press,1897:Vol. I, p. 263.
- 10. Pierre d'Ailly.De concordia astronomice veritatis et narrationis historice:Paris,1414
- 11. Woody K . Dante and the Doctrine of the Great Conjunctions[J]. Dante Studies, with the Annual Report of the Dante Society, 1977, 95: 119–134.
- 12. Aston M . The Fiery Trigon Conjunction: An Elizabethan Astrological Prediction[J]. Isis, 1970, 61(2): 158–187.
- 13. K. Yamamoto, Ch. Burnett.De magnis coniunctionibus was translated in the 12th century:Leiden,2000
- 14. Etz D . Conjunctions of Jupiter and Saturn[J]. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada, 2000, 94: 174.
- 15. Jupiter-Saturn Conjunction Series from 0 CE to 3000 CE .Rice University[引用日期2020-12-11]
- 16. 倉榮琴, 郭建坡, 胡娟秀,等. 太陽系的角動量[J]. 天文與天體物理, 2016, 4(2):8.
- 17. 12月觀天象指南:雙子座流星雨、土木相合 .新華網[引用日期2020-12-19]
- 18. 21日“土木相合”:近400年來最接近一次,幾乎“挨”一起 .百家號[引用日期2020-12-19]
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