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发布单位:台北市立天文科学教育馆

圣路易斯华盛顿大学地球物理学家Anne M. Hofmeister领导了一项研究,提出地球-月亮-太阳系统中不平衡的力和力矩推动了整个地函的循环。这项新研究发表在美国地质学会即将出版的纪念地质学家Warren B. Hamilton的作品集的一部分。

地球内部的运动普遍认为和内部放射性元素所产生的衰变热及地球形成时的碰撞所产生的剩馀能量的消散有关。但即使是地函热对流的支持者也承认,那部分的内部热能不足以驱动大规模的构造运动,意即,用热对流来解释观测到的板块运动还有其他问题。

相反,地球板块的移动可能是因为太阳对月球施加强大的引力,导致月球围绕地球的轨道变长。Hofmeister说,随着时间的推移,地球和月球之间的共同质心已经更接近地球表面。因为摆动的质心距离地心约4,600公里,除了质心之外,地球的切线轨道加速度和太阳拉力是不平衡的,导致又薄又冷又脆的岩石圈发生破裂。

地球自转使地球从完美的球形变成扁平状,这也导致了岩石圈的脆性破坏。作者认为,这两个独立的应力形成了在地壳中观察到的板块拼接。板块运动的多样性来自于不平衡引力随时间引起的大小和方向的变化所产生。

Hofmeister建议可透过对冥王星和其卫星的研究来作测试。(编译/台北天文馆吴典谚)

太阳、月亮的引力可能驱动地球的板块运动。
图说:太阳、月亮的引力可能驱动地球的板块运动。

资料来源:Phys.org

数据来源:中国科学院紫金山天文台
资料整理:杨旸、高良超
时刻系东经120度标准时(北京时间)

  天象包括行星天象(合日、冲日、凌日、大距、行星最接近地球、过远近日点、升降交点、纬度最南最北,以及行星相合、行星合恒星等),月相,月球过远近地点、月掩行星和恒星,日月食,二分二至,彗星,流星雨,变星等诸多天文事件。

  2022年2月1日为农历壬寅年正月初一,这个农历年自公历2022年2月1日开始至2023年1月21日止,计355日。

  2月份水星、金星及火星,日出前可见于东南方低空,其中水星17日西大距;木星在上半个月日没后可见于西南西方低空,之后接近太阳不易见;土星本月接近太阳不易见。晚间21时过后,东北方大熊座的北斗七星完全升起,与西北方的仙后座“W”5星,对映着正北方的北极星。详看北极星的右下侧,可见到与其一起计有7颗星星排列成小北斗的型态,这就是小熊座。小熊座中第2亮的β星,中国古代称为“帝星”,现今称为北极二,因岁差之故,在两三千年前较为接近天北极,所以是当时的北极星。冬夜星座的明暗分布及排列形状是较容易辨识的,公众夜间若见到户外的夜空晴朗,不妨出门至视野好且安全的地方,利用手机中下载的星图软件,抬头试着辨认星空。其中最为容易辨识的就是猎户座,还有环绕其周边的冬季亮星及星座。

太阳系天体动态
太阳:由摩羯座运行至宝瓶座。
水星:晨星。由人马座移至摩羯座,逆行,4日留后转顺行。17日西大距,日出前可见于东南方附近低空。视星等+1.2→-0.1等,视直径9.3”→5.9”。
金星:晨星。在人马座顺行,日出前可见于东南方附近低空。视星等-4.8→-4.9→-4.7等,视直径49.2”→32.0”。
火星:在人马座顺行,日出前可见于东南方附近低空。视星等+1.4→+1.3等,视直径4.3”→4.6”。
木星:在宝瓶座顺行,接近太阳不易看见。视星等-2.0等,视直径33.6”→33.0”。
土星:在摩羯座顺行,5日合日,接近太阳不易看见。视星等+0.7→+0.8等,视直径15.2”→15.3”。
天王星:在白羊座顺行,日没后可见于西方。视星等+5.8等,视直径3.5”。
海王星:在宝瓶座顺行,日没后可见于西方。视星等+7.9→+8.0等,视直径2.2”。

2022年可见行星一览表

2022/2/3 木星合月 ★★
  2月3日05:10木星合月(视赤经22h38m47s),地心所见木星在月球以北4.32度的地方,不过此时它们尚未升起而不得见。待日落后朝西南低空观看,可以看到一个月龄2.4的蛾眉月,右侧是一颗-2.0等的木星,两者位于宝瓶座中。

2022/2/3 木星合月

2022/2/4 立春 ★
  2022年2月4日04时51分立春,太阳到达视黄经315度。立春为“四立”之一,古代“四立”,指春、夏、秋、冬四季开始。

2022/2/6 月掩外屏四 ★
  2月6日晚上,月掩外屏四(双鱼座μ星,4.8等),恒星从月球暗缘掩入、亮缘复出。月球为月龄5.4、上弦前2天的蛾眉月。外屏四是双鱼座的一个包含三颗成员星的聚星系统,距离地球约360光年。可用小型天文望远镜追踪观测。

月掩外屏四概况              见掩位置
食象  北京时间  地理经度  地理纬度
掩 始:16:01:57   37.92°  -15.99°
食 甚:18:16:10    86.63°  17.56°
掩 终:20:30:20  152.82°  35.36°
宽:3453,掩食时长:88分53秒

2022/2/6 月掩外屏四见掩地区
R219 = mu Piscium = 外屏四

2022/2/10 毕宿五合月 ★
  2月10日16:53毕宿五合月(视赤经4h37m11s),地心所见毕宿五在月球以南6.68度的地方。日落后可见,还能看到金牛座毕宿五与它右侧的昴星团、左侧的猎户座腰带和大犬座天狼星连成一线。

2022/2/10 毕宿五合月

2022/2/13 金星最亮 + 火星合金星 ★★★★★
  金星在中国古代称为太白、明星或大嚣,早晨出现于东方称启明,晚上出现于西方称长庚。金星在下合日前后一个月左右会变得最亮。由于金星下合日刚发生于1月9日,自然会在2月13日2时再次成为最大亮度。09:19火星合金星(视赤经19h02m16s),地心所见火星在金星以南6.58度的地方。火星亮度1.3等,金星的亮度高达-4.9等,早晨就能看到。下一次火星合金星是3月12日。
  警告:日出后不要用肉眼直视太阳,这样做会导致眼睛的永久性损伤!

2022/2/13 金星最亮 + 火星合金星

2022年金星的位置

2022/2/14 北河三合月 ★
  2月14日(情人节)07:28北河三合月(视赤经7h46m40s),地心所见北河三在月球以北2.55度的地方。凌晨4时前可见于西方地平;傍晚时可见于东方天空。入夜后可以看到双子座头部的北河二、北河三与盈凸月三个天体排列成一线。

2022/2/14 北河三合月

2022/2/15 元宵 ★
  2022年的元宵月是“十五的月亮十七圆”,最圆时刻(望)出现在2月17日0时56分。由于月球绕地球运行的轨道是椭圆形的,因此月球在不同位置公转的速度快慢并不相等。月球离地球近时公转速度快一些,离地球远时公转速度慢一些。不过这不影响家人共同赏月。

2022/2/17 轩辕十四合月 + 月掩轩辕十三 ★★
  2月17日00:56满月;01:46轩辕十四合月(视赤经10h09m33s),地心所见轩辕十四在月球以南4.84度的地方。同时还发生月掩轩辕十三(狮子座η星,3.5等),恒星从月球亮缘掩入、暗缘复出。透过双筒或小型天文望远镜就可见到这个有趣的瞬间,有兴趣欣赏的天文爱好者可以提早五至十分钟开始观察。

2022/2/17 轩辕十四合月 + 月掩轩辕十三

月掩轩辕十三概况            见掩位置
食象   北京时间  地理经度  地理纬度
掩 始:23:07:20   40.76°    25.85°
食 甚:01:21:28  108.13°   24.12°
掩 终:03:35:37  156.81°  -14.11°
宽:3409,掩食时长:88分50秒

2022/2/17 月掩轩辕十三见掩地区
R1484 = eta Leonis = 轩辕十三

2022/2/17 水星西大距 ★
  水星西大距的时间为2月17日05时07分,最大离角26.3度、视星等0.0等。位于摩羯座内,日出前可见于东南方附近低空。

2022/2/17 水星西大距

2022/2/19 雨水 ★
  2022年2月19日00时43分雨水,太阳到达视黄经330度。历书中记载:“斗指壬为雨水,东风解冻,冰雪皆散而为水,化而为雨,故名雨水。”

2022/2/21 角宿一合月 ★
  2月21日03:34角宿一合月(视赤经13h26m21s),地心所见角宿一在月球以南5.25度的地方。角宿一合月时,地处东经117.37度经线上的人们还可以看到室女座的最亮星角宿一与月球视赤经相合,并同时到达中天。中天(Culmination)即是天体正经过当地子午圈的时刻。

2022/2/21 角宿一合月

2022/2/24 心宿二合月 ★
  2月24日13:50心宿二合月(视赤经16h30m46s),地心所见心宿二在月球以南3.44度,日出前可见于南方。

2022/2/24 心宿二合月

2022/2/27 金星合月 + 火星合月 ★★★★
  2月27日14:28金星合月(视赤经19h41m13s),地心所见金星在月球以北8.74度的地方;16:59火星合月(视赤经19h47m50s),地心所见火星在月球以北3.52度的地方。黎明时朝东南方附近低空观看,金星比火星更耀眼。次日28日火星和残月的间隔会稍微窄一点,但是月球的高度会低一些。

2022/2/27 金星合月 + 火星合月

2月中国各地见月掩星时间表

2022年2月月掩星

月掩星

天文现象
01日                   春节,农历壬寅(虎)年正月初一
01日 13时46分 朔
01日 16时57分 土星合月,土星在月球以北4.21度(瞬时中天经度:52.2度)
02日                   室女座U星极大(米拉变星,7.413.5等,周期206日)
02日 03时48分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
02日 04时          19P/Borrelly包瑞利彗星通过近日点(周期6.8年,木星族)
03日 00时          C/2021 K3 (Catalina)卡特琳娜彗星通过近日点
03日 05时10分 木星合月,木星在月球以北4.32度(瞬时中天经度:-110.8度)
04日                   白羊座U星极大(米拉变星,7.2
5.8等,周期371日)
04日 04时51分 立春,太阳视黄经315°,太阳视赤纬-16°20′
04日 05时13分 海王星合月,海王星在月球以北3.86度(瞬时中天经度:-99.8度)
04日 06时17分 水星留(视赤经19.72h),转为顺行
04日 08时          C/2021 D2 (ZTF)彗星通过近日点
05日 00时10分 天秤座δ星极小(大陵五型食变星)
05日 03时05分 土星合日,土星在太阳背后,不可见
05日 03时49分 天琴座β星渐台二极小(渐台二型食变星原型)
05日 15时00分 月球过天赤道,进入北半球
05日 17时52分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
06日 17时14分 英仙座β星大陵五极小(大陵五型食变星原型)
06日 22时33分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
07日 16时          P/2011 W1 (Panstarrs)泛星5号彗星通过近日点(周期10.1年,木星族)
07日 22时          86P/Wild威尔德3号彗星通过近日点(周期6.8年,木星族)
08日 03时14分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
08日 03时39分 天王星合月,天王星在月球以北1.17度(月掩天王星,南极可见)(瞬时中天经度:-33.9度)
08日 18时          259P/Garradd杰拉德4号彗星通过近日点(周期4.5年,恩克型)
08日 21时50分 上弦
08日 22时          半人马座α流星雨极大期(ZHR6),半人马座α流星雨(alpha Centaurids,00102 ACE)活动日期介在1月31日至2月20日之间,速度58km/s(中速),亮度指标r=2.0(明亮)
09日 14时12分 月球过升交点
10日 16时53分 毕宿五合月,毕宿五在月球以南6.68度
11日 10时37分 月球过远地点:404897km,视直径29.5′
11日 17时18分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
11日 23时43分 天秤座δ星极小(大陵五型食变星)
12日 20时          348P/PANSTARRS泛星62号彗星通过近日点(周期5.6年,恩克型)
12日 21时59分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
13日 00时46分 月球视赤纬最北+26°26.6′
13日 02时          金星最亮:-4.9等
13日 09时19分 火星合金星,火星在金星以南6.58度
13日 17时          431P/Scotti斯科蒂10号彗星通过近日点(周期6.5年,木星族)
14日 02时41分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
14日 04时          金星日心黄纬最北,日心黄纬+3.4度
14日 07时28分 北河三合月,北河三在月球以北2.55度
14日 09时          水星视赤纬最南-19°33′
14日 09时          C/2021 L3 (Borisov)鲍里索夫彗星通过近日点
14日 23时08分 金牛座λ星毕宿八极小(大陵五型食变星)
15日                   武仙座RS星极大(7.513.0等,周期218日)
15日                   武仙座T星极大(6.8
13.7等,周期165日)
15日 21时          97P/Metcalf-Brewington梅特卡夫·布鲁英顿彗星通过近日点(周期10.4年,木星族)
17日 00时56分 望
17日 01时46分 轩辕十四合月,轩辕十四在月球以南4.84度
17日 05时07分 水星西大距,日距角26.3度,0.0等,视直径6.9″
17日 16时44分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
17日 18时          382P/Larson拉尔森2号彗星通过近日点(周期16.5年,木星族)
18日                   长蛇座W星极大(米拉变星,9.69.6等,周期390日)
18日 02时25分 天琴座β星渐台二极小(渐台二型食变星原型)
18日 21时26分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
18日 22时          水星过降交点,日心黄纬0度
18日 22时01分 金牛座λ星毕宿八极小(大陵五型食变星)
18日 23时16分 天秤座δ星极小(大陵五型食变星)
19日 00时43分 雨水,太阳视黄经330°,太阳视赤纬-11°28′
20日 02时07分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
20日 03时21分 月球过天赤道,进入南半球
21日                   白羊座R星极大(米拉变星,7.1
14.3等,周期186日)
21日 01时          P/2016 J1 (PANSTARRS)泛星59号彗星通过近日点(周期5.7年,主带彗星)
21日 03时34分 角宿一合月,角宿一在月球以南5.25度
22日                   猎户座S星极大(米拉变星,7.2~13.1等,周期434日)
22日 20时53分 金牛座λ星毕宿八极小(大陵五型食变星)
23日 14时54分 月球过降交点
23日 22时          金星视赤纬最南-16°58′
24日                   火星进入秋分时刻,太阳经度Ls=180°,火星沙尘暴季节开始
24日 06时32分 下弦
24日 13时50分 心宿二合月,心宿二在月球以南3.44度
24日 20时52分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
24日 21时          C/2020 R2 (PANSTARRS)泛星彗星通过近日点
26日 01时33分 仙后座RZ星极小(大陵五型食变星)
26日 14时32分 月球视赤纬最南-26°33.4′
26日 19时00分 英仙座β星大陵五极小(大陵五型食变星原型)
26日 19时46分 金牛座λ星毕宿八极小(大陵五型食变星)
27日 06时25分 月球过近地点:367789km,视直径32.5′
27日 14时28分 金星合月,金星在月球以北8.74度(瞬时中天经度:41.1度)
27日 16时59分 火星合月,火星在月球以北3.52度(瞬时中天经度:5.1度)
28日 21时56分 冥王星合月,冥王星在月球以北2.64度

  *注1:凡称行星合月、恒星合月、行星合恒星、行星合行星,皆指地心视赤经相同;惟合日、冲日则用地心视黄经。
  *注2:瞬时中天经度是指行星合月与恒星合月、行星合恒星与行星合行星时,由北极向南极的同一地理经度都能同时看到它们相合时的瞬时中天(纬度不必考虑)。例如2022/2/1/16:57土星合月(视赤经合),地处东经52.2度经线上可以看到它们同时到达中天。中天即是当地的视子午线。详见紫金山天文台官方微信说明。
  *注3:部分天象(彗星、流星雨等)由于误差原因,无法精确到分钟(min)。

  天象载太阳、月球和行星的动态以及其他天文现象,包括:
  (1)行星的地心天象(冲日、合日、方照、留、内行星东西大距以及金星最亮、火星最近地球等)和日心天象(过近日点和远日点、纬度最北和最南、过升交点和过降交点等);
  (2)日月食概况;
  (3)朔、望、两弦,月球过近地点和远地点;
  (4)月掩行星或掩四颗亮恒星(毕宿五即金牛座α星、轩辕十四即狮子座α星、角宿一即室女座α星、心宿二即天蝎座α星),行星合月,行星之间以及行星与五颗亮恒星(除上列四颗外,另加北河三即双子座β星)之间相合。

  现把各种天象分别说明如下:

  天顶每时出现率(Zenithal Hourly Rate,简称ZHR),是中国天文学会天文学名词审定委员会、全国科学技术名词审定委员会天文学名词审定委员会(统称“天文名词委”)审定发布的天文学专有名词中文译名。假设辐射点位于仰角90度的天顶,在理想情况下,一个肉眼视力能够看到6.5等星的观测者可以看见的流星数量最多的流量值。实际能看见的会低于此一数值。
  ZHR不应该翻译成“每小时天顶流星数”,国际流星组织(IMO)没有采用“ZHN = Zenith Hourly Number(天顶每小时流星数)”、“ZHF = Zenith Hourly Flow(每小时天顶流量)”这一类的词。维基百科百度百科根据国际流星组织2017年12月21日上架的《2018流星雨日历》中文版开始,将ZHR的中文翻译为“天顶每时出现率”。开源的星空模拟软件Stellarium(虚拟天文馆)亦在最新的0.21.3版本中更新了zh_CN的翻译。
  流星数(Number),按照下列公式计算:

可见流星数量公式

  其中,N为可见流星数目(颗);Teff为观测时长;K为云量遮盖率(百分比);lm为可见最暗星星的亮度(最佳条件为6.5等,实际需考虑当地光污染因素);hR为流星雨辐射点距地平线的仰角(地平高度);r为亮度指标,r值通常介于2.0(明亮)到3.5(暗淡)之间。

  晨昏蒙影:日出前和日没后由高空大气散射太阳光引起的天空发亮的现象称为晨昏蒙影;在日出前的叫做晨光,在日没后的叫做昏影。太阳中心在地平下6°时称为民用晨光始或民用昏影终,这时光线暗淡,需要人工照明。太阳中心在地平下18°时称为天文晨光始或天文昏影终,这时天空完全黑暗,可以看到目视最暗的星。

  合月、月掩星、行星间和行星与恒星相合****:行星或恒星合月以及行星之间、行星与恒星相合都是指视赤经相合而言。行星在天球上运行的路线以及四颗亮恒星(毕宿五、轩辕十四、角宿一和心宿二)都很接近黄道,因而月球18.6年交点运动周期内有机会掩蔽它们。

  月掩星:月球在天空中每月移动一周,每小时约东移半度多,相当于月球的视角直径。月球移动时常将恒星和行星掩蔽起来,这种现象称为月掩星。观测月掩星可以测定观测者的地理坐标、研究双星、测定太阳视差及月球位置等,是业余天文学家感兴趣的观测项目之一。专业天文学家亦需要仰赖月掩射电源来求出射电源的准确位置。

  阴历是按月球的月相周期来安排的历法,它的一年有12个朔望月,约354或355日。主要根据月球绕地球运行一周时间为一个月,称为朔望月,大约29.530588日,大月有30日、小月有29日。

  月相是月球环绕地球公转时,地球、月球、太阳之相对位置的变化,地球上的观测者从不同角度看到月球被太阳照亮的部分,造成月相盈亏圆缺之变化。月相盈亏周期平均是29.530588日,历法中之朔望月源于此。

  朔、蛾眉月、上弦、盈凸月、望、亏凸月、下弦,残月分别是月球视黄经超过太阳视黄经0、45、90、135、180、225、270、315度的时刻。

  月龄是指从新月为起始,在一个朔望月周期内,出现各种月相所经历的天数。月龄的数值通常用带一位小数的数字表示,比如月龄7.4是上弦月,月龄14.8是满月,月龄22.2是下弦月。因此月龄和阴历是有关连的,只不过阴历只显示朔望月每日的整数,而月龄是计算月相所经历的天数,为求更加准确,很多时会显示至小数后一个位(甚至几个位)。如果知道确实的月龄,便能推算出当时月球大致的形状、出没时刻及所在方位。

  合日和冲日:外行星或小行星视黄经与太阳视黄经相同的时候称为合日,相差180度的时候叫做冲日。内行星(水星和金星)的合日有上合和下合之分,上合是行星在太阳之后,即太阳在内行星与地球之间,下合是行星在太阳之前,即行星在太阳与地球之间,上合的时候,行星是顺行,即行星由西向东移动,下合时是逆行,即行星由东向西移动。行星相邻两次合日(或冲日)的平均间隔称为会和周期,根据行星的平均运动得出行星的会和周期如下:

水星 115.88日 土 星 378.09日
金星 583.92日 天王星 369.66日
火星 779.94日 海王星 367.48日
木星 398.88日 冥王星 366.72日

  由于轨道偏心率和摄动的影响,实际间隔与会和周期有一定的差异。

  留:由于地球和行星绕日运动时运行速度和相对位置的不同,行星在天空的视运动有时顺行(自西向东),有时逆行。顺行和逆行之间有一个时刻行星看来是停留不动的,这叫做留。顺行而留,留后逆行叫做顺留;逆行而留,留后顺行叫做逆留。内行星发生在上合日以后,外行星发生在冲日以后。

  东大距和西大距:外行星对太阳的角距可以为任何数值,在180度时为冲日。而内行星由于轨道是在地球轨道内侧,所以从地球上看,它们对太阳的角距不能超过某种限度,并且没有冲日现象。内行星在太阳之东(或西)的最大角距称为东(或西)大距。水星在下合日前后约20天达东大距或西大距,由于水星轨道偏心率比较大,最大角距变化在18度28度之间。金星在下合日前后70天左右达东西大距,角距约为46度48度。内行星发生的天象其循环总是这样:下合-留-西大距-上合-东大距-留-下合。

  金星最亮:从地球看金星,也像月球一样有盈亏晦明现象。金星约在下合日前后36天,或东大距之后西大距之前35天为最亮。金星的会合周期约为584天,所以它的最亮日期有时全年都没有,有时一年有两次。
  关于金星的亮度计算采用下列公式计算:
  m=-4.47+5lgrΔ+0.0103i+0.000057i²+0.00000013i³,2.2<i<163.6;
  0.98+5lgrΔ-0.0102i,163.6<i<170.2。
  i以“度”为单位,r、Δ以“天文单位”为单位。
  位相角采用下列公式计算:
  设L与B表示其日心的、l与b表示其地心的黄经与黄纬,θ表示太阳的黄经,且将其黄纬略而不计。设在太阳一地球一行星三点所组成的平面三角形内,以σ表示地球所在的角,σ’表示太阳所在的角,则
  cosσ=cos(θ-l)cosb
  cosσ’=-cos(θ-L)cosB
  i=180-(σ-σ’)
  σ角是地面观测者所看的行星对于太阳的距角,常小于直角;σ’角在一或二象限内,按其余弦的符号而决定。

  方照:对外行星而言,行星视黄经超过太阳视黄经90度和270度时为方照,在太阳以东90度时称为东方照,在太阳以西90度时为西方照。

  距角:是自地球看行星与太阳之间的角度,从太阳向东或向西计算,由0°至180°,但由于行星轨道与黄道有一定的倾斜,行星合日和冲日时,距角不一定恰好是0°或180°。
  距角E是用下式计算:
  cosE=(R²+△²-r²)/2R△
  其中R和r分别是地球和行星的日心向径,△是行星的地心距离。

  过近日点和过远日点:假使不考虑摄动影响,行星的轨道为一椭圆,而太阳在其焦点上,行星在轨道上离太阳最近的一点,称为近日点,最远的一点称为远日点。所列过近日点和过远日点日期是行星向径为极小或极大的日期,也就是已经考虑摄动的影响,这与由平均轨道根数近日点黄经等于0度或180度的日期稍有不同。

  行星纬度最南最北:是日心黄纬最南、最北的时刻,最北时黄纬为正,最南时黄纬为负。

  预报的时间同时适用于所有东八时区(UTC+08:00)的地方,包括:中国、蒙古、菲律宾、新加坡、马来西亚及文莱。

参考资料:
  1、《中国天文年历》科学出版社
  2、李广宇、张培瑜著《PMOE2003行星历表框架》,《紫金山天文台台刊》第22卷,3~4期(2003年12月)
  3、有趣天文奇观

  2022年的天象预报资料,可在“有趣天文奇观”网站下取得,欢迎多加利用!https://interesting-sky.china-vo.org/category/year/2022astronomical_events/

发布单位:台北市立天文科学教育馆

美国哥伦比亚大学的David Kipping与中研院学者齐孝岚(Alex Teachey)等人在内的国际团队,在2018年首次发表发现第一颗系外卫星Kepler-1625 bi的文章,受到许多关注。最近该团队宣布他们在更严谨的调查下,发现了可能的第二颗系外卫星——Kepler-1708 bi,成果发表于《自然·天文学》期刊。

系外卫星 系外卫星

Kepler-1708 bi可能是一颗由气体组成的天体,比海王星略小,每4.6个地球日围绕一颗木星大小的行星,在5,700光年外以737日为周期绕行它们的母恒星Kepler-1708。目前科学家已发现超过4,900颗系外行星,然而可能的系外卫星目前只有两颗,对比太阳系八大行星与超过200颗的卫星,系外卫星很有可能只是因为其更小更暗的身形还未被大量发现。

2018年团队提出第一颗系外卫星的报告时,引起许多关注及质疑。过去他们不断重新检视近70颗可能的系外卫星候选者的资料,齐孝岚也帮助团队使用深度学习演算法卷积神经网路来寻找可能被模型丢失的讯号,才筛选出了这一颗可能的系外卫星Kepler-1708 bi。

现阶段或许还无法以观测检验Kepler-1708 bi是否确实是系外卫星,不过随着史上最强大的韦伯太空望远镜升空,最快在2023年团队就有机会以新数据来重新确认,这对韦伯望远镜轻而易举。「韦伯可以找到比木卫二欧罗巴更小的系外卫星」,论文作者David Kipping这么说。

系外卫星观察的重要性可能不亚于系外行星。在太阳系,卫星可能是比行星更有机会孕育地外生命的地方。气态的Kepler-1708 bi或许不是这样的目标,但对未来发现更多更有趣的系外卫星将是重要的开展。(编译/台北天文馆虞景翔)

资料来源:Nature Astronomy

发布单位:台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式:肉眼观赏 双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照

仙后座R距离地球约574光年,是一颗M型红巨星,光变周期约为434天的米拉型变星,视星等在4.7至13.5等之间。预测将于1月24日达到最大亮度,在最亮期间,亮度预估将达肉眼可见。仙后座R西沉时间约为午夜12时,因此日落后至午夜之前都非常适合观赏。

仙后座R的质量虽然仅有太阳的59%,但由于已经进入恒星寿命的末期,其半径已历经多次膨胀,目前半径约为太阳半径的263倍至310倍,最大光度也将近是太阳的9000倍。

米拉变星,脉动变星的一种,是恒星演化至后期红巨星阶段的结果,因本身的燃料即将耗尽,星体非处于平衡状态,向内收缩的重力与向外膨胀的压力失去原来的平衡,使得体积出现周期性的膨胀与收缩,而造成亮度的变化。米拉型变星亦可称为蒭藁变星,得名于经典米拉变星蒭藁增二(ο Cet),该种类变星亮度变化大、周期稳定。(编辑/台北天文馆赵瑞青)

R Cas位置图,近期将达到最亮。 R Cas位置图,近期将达到最亮。以上示意图由Stellarium软体产生。

R cas光变曲线图。图片来源:美国变星观测者协会。 R cas光变曲线图。图片来源:美国变星观测者协会。

发布单位:台北市立天文科学教育馆

地球位于一个约1,000光年的泡泡之中,长期以来研究人员一直想知道这种“超级泡泡”如何形成,1月发表在《自然》学刊的研究中,作者认为至少有15次强大的超新星爆炸所造成。

1970年代,天文学家发现地球位于本地泡(Local Bubble)之中,且大约1400万年没有恒星在本地泡中形成。里面恒星要不是在泡泡出现之前就存在,或是如太阳,在外面形成后穿越进去。超新星是造成这个泡泡的原因,它会将制造新恒星所需的材料(例如氢气)推到泡泡边缘,形成恒星诞生区。研究人员在研究中,准确地绘制本地泡周围的恒星形成区域,并在此过程中计算了超级泡泡的膨胀速度。发现本地泡不是均匀的球体,因为它不是由一次爆炸形成的,而是由多颗超新星所产生。

研究人员表示:通过追溯过去几千年来附近年轻恒星的位置和运动,我们重建附近空间的历史。强大的超新星爆炸引发不断扩大的冲击波,将星际气体和尘埃云推出外壳,形成本地泡的表面,冲击波继续向外推导致气泡膨胀。研究人员使用欧航局盖亚太空望远镜的数据创建本地泡表面的3D位置图,计算了构成气泡的7个主要恒星形成区域的轨迹。且研究人员也计算出本地泡的扩张速度,发现目前约为每秒6.4公里。他们认为需要15颗超新星来提供动力推动泡泡膨胀,而且这些超新星可能起源于数百万年间的两个独立的星团。

研究人员表示:地球目前位于本地泡的中心,但纯属巧合。本地泡形成时太阳距离它约1,000光年,直到500万年前才进入。银河系这种超级泡泡可能非常普遍,且这些泡泡会相互影响,使恒星形成区域位在泡泡的交叉点上。这现象不会是永恒的,太阳在将在约800万年后离开泡泡,且本地泡也正在放缓膨胀,因此到时泡泡可能会消失。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

本地泡 本地泡

资料来源:Space.com

发布单位:台北市立天文科学教育馆

最近发现的系外行星TOI-674 b比海王星稍大,围绕着一颗约150光年远的红矮星运行。天文学家发现它的大气层中含有水蒸气,由于TOI-674 b的大气层比许多系外行星的大气层更容易观测,使得它成为深入研究的主要目标。

当这颗相对较大的行星(其大小被称为超级海王星),穿过其较小的恒星表面时,穿过其大气层的星光可以更容易被我们的望远镜观测。那些装备了摄谱仪的太空探测器,包括刚刚发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜可以用来揭示行星的大气层中存在哪些气体。

发现系外行星TOI-674 b的大气层中含有水蒸气,是拜哈勃太空望远镜和凌日系外行星巡天卫星TESS的合作所赐。这颗行星最初是由TESS发现,然后由哈勃测量它的光谱。如果韦伯望远镜一旦启动并运行,应该能够更详细观察这颗系外行星的大气层。

由堪萨斯大学Jonathan Brande领导的一个国际团队对TOI-674 b上的水蒸气的新研究做出了贡献,该研究已经提交给一个学术期刊。(编译/台北天文馆吴典谚)

根据最近的一项研究,超级海王星TOI-674 b 的大气包含水蒸气。 根据最近的一项研究,超级海王星TOI-674 b的大气包含水蒸气。

资料来源:Phys.org

发布单位:台北市立天文科学教育馆

一群公民科学家与加州大学河滨分校的天文学家发现一颗不容易找到的系外行星。由于这颗行星TOI-2180 b周期长,不容易被软件自动检视出来。

凌日系外行星巡天卫星(TESS)是目前寻找系外行星的主力,它会连续观察天区近一个月,然后转向另一天区。通常来说,需要看到3次疑似凌日事件才会判定可能找到系外行星,若只是单一亮度下降事件则不受研究人员注意,因为可能是恒星自身亮度变化所引起。然而,公民科学家却注意到了。前美国海军军官Tom Jacobs在查看TESS数据时,注意到TOI-2180恒星的光线变暗淡。他提醒专门研究长周期系外行星的天文学家后,团对使用Lick天文台的自动行星探测器望远镜测量行星对恒星的重力拖拽所造成速度变化,使他们能够计算TOI-2180 b的质量并估计其轨道。认为这颗行星TOI-2180 b的直径与木星相同,但质量几乎是木星的2.8倍,因此它含有比氦、氢更重的元素。团队还测得TOI-2180 b周期为261天,距离379光年。小组预测TESS将在2月再次看到这颗行星凌日现象。

由于TESS资料量庞大,专业天文学家使用演算法自动扫描大量数据以寻找系外行星,但公民天文学家从公开数据中(如TESS)以目视方式寻找单一的凌日事件,突显他们提供了寻找长轨道周期系外行星的潜力。相关论文发表在The Astronomical Journal学刊。(编译/台北天文馆刘恺俐)

凌日事件 凌日事件

资料来源:Science Daily

发布单位:台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式:以肉眼观赏即可 可拍照 ★★

哈勃太空望远镜在距离地表约560公里处以椭圆轨道环绕,公转周期约96分钟,常有机会在日落后或日出前2~3小时内看到过境现象。在1月17至21日,连续5日在日出前看到较亮的哈勃过境,亮度都在1等之内,肉眼可见。此外,1月19日天亮前也有亮度1等的天宫空间站(太空站)过境,值得一起观看。

建议观察者使用手机下载Heavens Above预报APP,可在哈勃或天宫号过境前设定提醒,且APP的星图可直接对应天空中天体位置,方便寻找。详细预报资料请查Heavens Above网站。(编写/台北天文馆研究员李瑾)

发布单位:台北市立天文科学教育馆

2021年12月初,双小行星改道测试(Double Asteroid Redirection Test,简称DART)的第一张影像资料传回地球,这第一张照片上显示了大约12颗恒星。

2021年12月7日由DRACO取得的首张影像,内含12颗恒星。(点击图片可放大) 2021年12月7日由DRACO取得的首张影像,内含12颗恒星。(点击图片可放大)

DART是世界上第一个行星防御测试系统,它将对一个相对较小的目标小行星执行撞击任务,用以测试这是否是一种能改变潜在危险天体行进方向的可行方案,DART将于2022年9月26日抵达目标,由于DART内部零组件对于仅仅是5微米的微小移动也会使仪器故障,尤其是在经历火箭发射时整个系统产生的晃动及震动都有可能使任务失败,故研究团队非常重视且需进行多次确认。

2021年12月10日传回的照片显示出梅西耶天体38号星团中的恒星,第一张、第二张以及未来的所有影像,都是由其搭载的一款称为DRACO的高解析度相机所摄影,该相机与新视野号上的LORRI非常相似,它也是DART上唯一的仪器,DART导航团队利用图片中的星星方位来定向,以微幅调整DRACO的指向。

2021年12月10日的影像中包含了M38的部分恒星,相较于首张影像较为清晰,恒星数也较多。(点击图片可放大) 2021年12月10日的影像中包含了M38的部分恒星,相较于首张影像较为清晰,恒星数也较多。(点击图片可放大)

DART系统整体约为624公斤,其中撞击器本体为610公斤,经过计算,若500公斤的物体以每秒6.6公里的速度撞击该系统(小行星迪迪莫斯系统)的质心,将会产生每秒0.4毫米的轨道偏移,且这个偏移会使其双小行星系统的互绕周期缩短十分钟,这一微小的改变会随着时间的推移不断放大,最终体现的是降低近地小行星撞击地球的风险;剩余的14公斤则为子探测器LICIACube,LICIACube将会在撞击前10日与主探测器DART分离,留出足够的距离使其在飞跃小行星迪迪莫斯期间对撞击产生的抛射物进行完整拍摄,而LICIACube将会直接和地球进行通讯,以便于在撞击任务完成后回传资料照。(编译/台北天文馆技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

一颗巨大的岩石小行星预计将在北京时间2022年1月19日凌晨5时51分掠过地球。小行星(7482)1994 PC1在1994年由天文学家Robert H. McNaught于赛丁泉天文台(Siding Spring Observatory)首次发现。它的轨道周期约1年7个月,距离太阳约0.9~1.8AU,长度约1公里,这相当于帝国大厦高度的两倍半,由于它的大小和经常性地对地球进行近距离访问,因此被归类为「潜在危险小行星」。上一次近距离接近是在89年前的1933年1月17日,距离我们稍近在110万公里处,而下次预计会在2105年1月18日。

但别担心,小行星7482本月的访问会在距离地球193万公里处掠过,这大约是月球距离我们的5倍还要再多一点,轨迹计算的误差范围也只有133公里,因此对我们尚不足以构成威胁。它将以相对于地球每秒19.56公里的速度运行,这意味着它看起来会像一颗星星。因此,这次近距离的接近,除了可以让天文学家对阿波罗小行星群的S型小行星进行更多的研究外,还有机会可以看到这颗巨大的岩石穿过星空。但它的亮度可能太暗而无法用肉眼或双筒望远镜看到,必须使用15公分以上的望远镜,才有机会在它呼啸而过时瞥见它。

根据预测,这样大小的小行星约每60万年左右会撞击地球一次,幸运的是,NASA正在测试其DART(Double Asteroid Redirection Test)任务的技术,评估将太空船撞向小行星是否是改变其轨道的有效方法,进而应用在未来防御会撞击地球的小行星。如果有观看过《Don’t Look Up》,就该知道要相信科学家和他们的轨道计算。(编译/台北天文馆赵瑞青)

利用喷射推进实验室(JPL)所提供的轨道参数资料,模拟最接近时轨道状况。 利用喷射推进实验室(JPL)所提供的轨道参数资料,模拟最接近时轨道状况。

资料来源:Science Alert