发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:肉眼观赏 双筒望远镜辅助观赏 需以口径20公分(8吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照

  小行星灶神星于2023年12月22日2时56分,绕太阳公转到达「冲」的位置,也就是假设以地球为中心,太阳和灶神星将分别位于地球两侧。而且从地球上来看,两天体赤经相差180°的位置。此时灶神星位于金牛座与双子座交界处附近,全夜可见,是最佳的观赏时机。但是因视亮度为6.4等,已接近肉眼可见程度的极限,因此最好利用双筒或小型望远镜来观察,才能仔细欣赏。

2023/12/22傍晚19:00东方天空。

2023/12/22 灶神星冲
2023/12/22 灶神星冲。以上示意图由Stellarium软体产生。

  灶神星(4 Vesta)是主小行星带中,质量与体积都排行第二的小行星,为四大小型星之一。推测内部拥有铁镍质的核心、橄榄石质的地函与地壳,地函曾经有过对流作用,但因逐渐冷却已停止。星体为接近椭球体的形态,但表面起伏大且凹凸不平。根据太空探测船所传回的物质组成资料分析,认为灶神星在太阳系形成后约3亿年左右的时间产生。因此,天文学家能够藉由研究灶神星,进一步瞭解太阳系形成初期的演变过程。(编辑/台北天文馆蔡承颖)

由太空探测船黎明号(Dawn,台湾名:曙光号)所拍摄的灶神星近距离影像,揭示了三个撞击坑。。影像来源:NASA/JPL。
由太空探测船黎明号(Dawn,台湾名:曙光号)所拍摄的灶神星近距离影像,揭示了三个撞击坑。影像来源:NASA/JPL

发布单位:台北市立天文科学教育馆 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 ★★

  天王星于2023年11月14日1时21分到达「冲」的位置,也就是地球位于中心,而太阳和天王星位在地球两侧、经度相差180度的位置,是一年中最亮也最接近地球的时刻,在此前后几周都是观赏天王星的最佳时段。天王星是太阳系中第七颗行星,距离十分遥远,即使在离地球最近的「冲」时,也有将近28亿公里之遥。

2023年天王星「冲」时刚好位于明亮的木星与昴宿星团中间,但仍得借助星图以及对星空充分的认识才能觅得其踪迹。
2023年天王星「冲」时刚好位于明亮的木星与昴宿星团中间,但仍得借助星图以及对星空充分的认识才能觅得其踪迹。以上示意图由Stellarium软体产生。

  此时天王星位于白羊座,亮度为5.6等,理论上在无光害的环境下肉眼勉强可见,但由于亮度低,且拥有这种条件的地区很有限,且繁星众多很难辨认,再加上天王星的视直径仅3.8角秒,约为月球的500分之一。即便使用业余望远镜,也不容易看出它的表面特征,只能看到一个青色小点,因此建议配合星图使用小型天文望远镜来欣赏这颗闪耀着青绿马卡龙色的遥远行星。若使用中型天文望远镜(如口径15公分以上)摄影,还有机会拍到它的卫星。

天王星与其卫星。
天王星与其卫星。

  躺着转的行星是大家对天王星的第一印象,由于自转轴倾斜角高达97.7°,使得它的季节变化完全不同于其他的行星。天王星还是第一颗以望远镜发现的行星,其实在过去天王星曾被观测到多次,但由于它绕行的速度缓慢,因此一直被认为是一颗恒星。航海家2号是目前唯一探测过天王星的太空探测船,除了发现10颗卫星外,科学家还从航海家2号的数据中发现天王星磁场的存在,由于自转轴倾角方向的影响,使得其磁场的磁尾和自转轴夹角达到60度。

  最近天文学家也从近20年的数据中终于证实天王星北部地区有红外线极光的存在,这不仅能扩大我们对冰巨行星极光的了解,并加强我们对太阳系、系外行星甚至对地球磁场的理解,而透过分析与行星磁场和大气直接相关的天王星极光,也将有助于了解这些世界的大气和磁场,从而预测它们是否适合生命存在。(编辑/台北天文馆赵瑞青)

天王星上红外线极光出现位置的视觉化。Visualization of where the infrared aurora appears on Uranus. (NASA, ESA and M. Showalter/SETI Institute; University of Leicester)
图说:天王星上红外线极光出现位置的视觉化。图片来源:NASA, ESA and M. Showalter/SETI Institute; University of Leicester

发布单位:台北市立天文科学教育馆 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

  海王星于2023年9月19日19时17分到达「冲」的位置,也就是地球位于中心,而太阳和海王星位在地球两侧、且黄经经度相差180度的位置,是一年中最亮也最接近地球的时刻,在此前后几周都是观赏海王星的最佳时段,此时海王星位于宝瓶座。

  海王星是距离太阳最遥远的行星,因此即使位在冲的位置,海王星距离地球仍有43亿公里之遥,亮度也仅有7.8等,若无望远镜辅助将无法看见。使用望远镜观察海王星,会发现它是一个蓝色、非常小的圆盘。由于海王星冲时的视直径仅有2.4角秒,建议使用口径10公分以上,放大倍率达100倍以上的望远镜才有机会看见海王星呈现细小的圆盘状的外形。

  海王星是太阳系中最遥远的行星,与太阳的平均距离达45亿公里,约为日地平均距离的30倍,迄今只有航海家二号探测器曾于1989年8月短暂飞掠,并发现大暗斑,以及确认存在海王星环,因此仍是太阳系中最神秘的行星。海王星与天王星一样,大气主要成分是氢气与氦气,另外还有少许甲烷。由于甲烷会吸收红色和红外线的光线,因此阳光照射后会反射偏蓝的色调。

韦伯望远镜拍摄的海王星。
韦伯望远镜拍摄的海王星。

  海王星是天文学史上第一个透过力学计算而找到的新天体,由于19世纪天文学家观测天王星的位置与预期偏差很大,认为在外侧有天体的重力影响天王星的轨道,当时英国数学家亚当斯和法国天文学家勒维耶分别计算新天体的轨道与可能位置后,由柏林天文台于1846年9月23日发现。此外,也有历史学家检视伽利略的纪录,认为伽利略在1612年12月28日首度观测并描绘出海王星位置,且在1613年1月27日再次观测到,只可惜伽利略的望远镜不够清晰,所以误认为是恒星。(编辑/台北天文馆赵瑞青)

发布单位:台北市立天文科学教育馆 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 ★★★

  太阳系最美丽行星,有着梦幻般光环的土星,于2023年8月27日(周日)达到「冲」的位置,在此前后一、两周,土星不仅距离地球较近,亮度与视直径也达到最大。当日土星位于宝瓶座,本体视直径为19.0角秒,加上光环则有44.2角秒,亮度0.4等。

2023年8月27日土星冲天象示意图。
2023年8月27日土星冲天象示意图。以上示意图由Stellarium软体产生。

  土星以肉眼即可看见,天黑后自东方升起,为淡黄色的星点,是东方天空最亮的一颗星,很容易辨识,更亮的木星则约近23时才升起。土星在冲日前后整夜皆可观赏,是一年中的最佳观察时机。透过小口径天文望远镜以30倍以上的倍率,就可以看见土星环及它最亮的卫星,土卫六泰坦。透过口径更大的望远镜还可以看到环上的卡西尼缝等细节。

2023年8月27日的土星冲天象示意图,只需使用小型望远镜,就可以饱览美丽的土星环和较亮的卫星。
2023年8月27日的土星冲天象示意图,只需使用小型望远镜,就可以饱览美丽的土星环和较亮的卫星。以上示意图由Stellarium软体产生。

  而「冲」的天象是如何形成的?由于土星与太阳的距离比地球到太阳要远,所以当土星公转至恰好让地球位于太阳和土星之间时,称为「冲」。由下图可见,此时的土星距离地球较近,因此土星看起来也最大。且地球上背对太阳,也就是夜晚的那一侧刚好正对着土星,所以整晚都可以欣赏土星和土星环的美景。

当土星位于「冲」的位置时,地球恰好在太阳与土星之间,此时地球土星的距离较近。
当土星位于「冲」的位置时,地球恰好在太阳与土星之间,此时地球土星的距离较近。

  由于土星绕行太阳的轨道面和地球不同,所以从地球上看见土星环开放的角度也会以大约13至15年的周期逐渐变化。上次自从2017年土星环张角达到最大的27度之后便逐年降低,也越来越不容易欣赏它漂亮又梦幻的姿态,目前的倾角约为9度,到了2025年3月时将完全看不见土星环,而下次要到2032年5月才能看到光环张角再次达到最大,所以可得好好把握机会欣赏这颗太阳系最美丽的行星!(编辑/台北天文馆蔡承颖)

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★

  在3月21日的15时41分,谷神星运行到冲的位置,此时距离地球1.6天文单位,视亮度6.9等,位于后发座。使用天文望远镜配合星图检索,可以在后发座众多恒星与星系中找到谷神星的身影。若再搭配天文摄影方法,连续数日拍摄,更有机会记录到谷神星的移动轨迹,推荐给有天文望远镜的朋友们!

谷神星位置变化图,自2023年3月15日至4月15日止。若以M99星系为中心,使用300mm镜头配合全片幅相机拍摄,可以记录一整个月谷神星的轨迹,以及室女座星系团中著名的马卡莱恩长链。
谷神星位置变化图,自2023年3月15日至4月15日止。若以M99星系为中心,使用300mm镜头配合全片幅相机拍摄,可以记录一整个月谷神星的轨迹,以及室女座星系团中著名的马卡莱恩长链。以上示意图由Stellarium软体产生。

  谷神星位于火星与木星间的主小行星带,平均日距约为2.77天文单位,以4.6年的周期绕日公转。谷神星发现于1801年1月1日,由意大利天文学家皮亚齐(Giuseppe Piazzi)所发现。谷神星曾经是最大的小行星,在2006年后改隶属于矮行星,也是主小行星带中唯一的矮行星,占整个主小行星带约三分之一的质量,赤道半径达470公里,大约是月球四分之一。

谷神星(左下)与月球、地球的实际大小比较。
谷神星(左下)与月球、地球的实际大小比较。来源:Wikimedia Commons

  谷神星同是也是天文学家了解最深入的矮行星,美国NASA的曙光号(Dawn)探测器自2015年3月进入谷神星轨道,成为了首架环绕矮行星的太空船。曙光号拍摄了大量的谷神星表面高解析力影像,其中位在撞击坑中央的明显亮点,是谷神星最令人惊奇的表面特征。经由曙光号的观测,目前天文学家认为这是富含盐类的矿物质,更与谷神星内部含有大量水份的地层有关。

谷神星欧卡托撞击坑(Occator)的亮斑,由曙光号拍摄。来源:JPL
谷神星欧卡托撞击坑(Occator)的亮斑,由曙光号拍摄。来源:JPL

  在2018年10月曙光号耗尽燃料并停止工作,但在曙光号长达三年的任务中蒐集了大量的谷神星的资料,还有待天文学家持续分析。JPL表示,曙光号将在谷神星轨道上停留至少20至50年以上,也就是说当我们未来几十年里观察谷神星时,谷神星都还有一颗微小的、来自地球的伙伴正在陪着它呢。(编辑/台北天文馆谢翔宇)

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

  小行星智神星(2 Pallas)于2023年1月9日3时02分到达「冲」的位置,也就是地球位于中心,而太阳和智神星位于地球两侧、且赤经经度相差180度的位置。此时智神星位于大犬座,亮度约7.7等,在冲的前后数日几乎整晚可见,越接近午夜仰角越高,更是观测智神星的最佳时机,可使用8~10公分以上的天文望远镜,或以望远镜搭配相机记录智神星在背景星空移动的轨迹。

  智神星于1802年发现,是继谷神星后所发现的第2颗小行星(谷神星于2006年IAU重新定义为矮行星)。其形状略微不规则,直径约544公里,仅次于谷神星;而其大小虽然比灶神星稍大,但质量却比灶神星轻,是小行星带中第二重的小行星,约占整个主小行星带质量的7%。(编辑/台北天文馆赵瑞青)

VLT-SPHERE所拍摄智神星影像。图片来源:ESO/Vernazza et al.
VLT-SPHERE所拍摄智神星影像。图片来源:ESO/Vernazza et al.

2023年1月9日3时2分智神星位置示意图。
2023年1月9日3:02智神星位置示意图。以上示意图由Stellarium软体产生。

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  睽违2年又49天之后,有「战神」称号的火星又将在12月8日运行到「冲」的位置,这天也是月球运行到「望」的日子,在北美洲与欧洲更可以在这天见到「满月掩火星冲」的奇景!

2022年12月8日满月掩火星冲可见区域地图。图片来源:Occult4
图说:2022年12月8日满月掩火星冲可见区域地图。图片来源:Occult4

  2022年的火星冲发生在12月8日13时42分,此时太阳、地球和火星三者连成一线,严格来说是此时太阳与火星从地心视黄经座标来看相差了180°。而这个月的望发生在12月8日12时08分,此时太阳、地球和月球连成一线,也就是太阳与月球从地心视黄经座标系来看相差180°。但就像我们并不是每次满月都会有月食发生一样,若行星运行到「冲」的位置同时月球也运行到「望」的位置时,也不代表会发生「月掩行星」的现象。由于月球绕地球的白道面与黄道面有5度的交角,各个行星的轨道面与黄道的交角又有不同,若是要「行星冲」、「望」、「月掩行星」三者同时发生的机会是相当罕见的。

2022年12月8日满月掩火星冲可见区域动画。图片来源:NAOJ
图说:2022年12月8日满月掩火星冲可见区域动画。图片来源:NAOJ

  对于台湾地区的观察者而言,12月7日当晚月球位于火星的西方,12月8日晚间月球已经移动到火星的东方了。虽然我们无法看见满月掩火星冲的特殊天象,但由于火星冲当日火星的赤纬在+25°,火星在23时42分过中天时,火星将完美地位居天顶,是属于我们北纬25°的观察者才能看到的景象,也算是稍有安慰了。(编辑/台北天文馆谢翔宇)

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  睽违26个月后,有「战神」称号的火星将于12月8日达到「冲」的位置,整夜都可见也相对较大,下次要看到比今年更大的火星要等到2033年。

火星

  行星在天球上运行时,与地球的相对位置不断的改变;当行星运行至某些特定位置时,天文学家会给予一个特定的名称以示与地球的位置关系。其中,当地球公转轨道以外的外行星(以及地球轨道以外的矮行星、小行星和彗星等太阳系天体)行至与太阳的经度相差180度、分别在地球两侧的特定位置时,称为「冲」,几乎是外行星在一个会合周期中最接近地球之时,此时亮度最亮、视直径也最大,且行星于日落后便东升,直至日出才西沉,整夜均可见到,故为观测外行星的最佳时机。

行星的冲与合

  2022年的火星冲日发生在12月8日(星期四),此时其距离地球为0.55AU(约8,250万公里),视直径约为17.0”,最接近则发生在12月1日(星期四),距离地球为0.544AU(约8,167万公里)视直径约为17.2”,虽然比起两年前火星冲时略小,但仍比平时所见火星大两倍以上,未来11年内火星的视直径都比此小,要到2033年的火星冲时才能看到更大的火星。

2022火星冲:未来10年内最大最亮的火星冲!

  火星绕日公转的周期为686.98日,但火星绕日公转的同时,地球也在绕日公转,从地球上观察火星,相邻两次冲(或合)发生的时间称为会合周期,约为779.94天。因此,每经过2年又49天,就会有一次火星冲日。火星冲时非常明亮,在市区即可以肉眼看到明亮的红色星点,望远镜下则可看到较明显的地表地形特征,例如:火星极冠、大流沙、希腊平原…等,建议使用口径15公分以上的折射镜并挑选大气稳定度较高的场所,适当地使用滤镜、星图或天文软体等,也都有助于提升观察效果。(编辑/台北天文馆技佐许晋翊)

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

  小行星婚神星(3 Juno)于2022年9月8日0时49分到达「冲」,也就是地球位于中心,而太阳和婚神星位于地球两侧、且黄经经度相差180度的位置。此时婚神星位于宝瓶座,离地球最接近整晚可见,因此正是观测婚神星的最佳时机,但因亮度仅7.9星等,无法用肉眼观看,必须使用小型天文望远镜,或是每隔一段时间拍摄一张影像,并且加以比对找出移动的天体才容易观察到。

  婚神星于1804年由德国天文学家Karl Ludwig Harding所发现,是第3颗被发现的小行星,又称3号小行星,属于石质的S型小行星。其质量占整个小行星带的1%左右,是第一个被观测到掩星的小行星,1958年2月19日婚神星经过恒星SAO 112328的前面,使天文学家首次能凭借遮掩现象较精确测量小行星的直径。而我们之所以能够看到婚神星,除了因它表面反射太阳光之外,它本身也发出肉眼不可见的辐射,当其表面受太阳加热后,会在毫米波段发光,因此可以借由射电望远镜的观测来进一步研究婚神星的组成成分或表面性质。

  婚神星每隔15.5个月发生冲,由于轨道较为椭圆,因此13年左右会发生近日点冲,上次是2018年11月,亮度为7.55等,下次是2031年10月30日,亮度达7.42等。由于尚未有太空船直接观测过婚神星,目前最清楚的光学影像是以自适应光学系统技术拍摄的,显现如下图不规则的外观。(编辑/台北天文馆赵瑞青)

8.4米甚大望远镜(VLT)所拍摄婚神星。
8.4米甚大望远镜(VLT)所拍摄婚神星。

发布单位:台北市立天文科学教育馆 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

  小行星灶神星(4 Vesta)于8月23日2时55分到达「冲」的位置,也就是地球位于中心,而太阳和灶神星位在地球两侧、视黄经经度相差180度的位置。此时灶神星位于宝瓶座,在「冲」时可达5.8等,达到肉眼可见程度,只要有适当指引,用双筒望远镜便很容易可以找到它的踪迹,由于整晚可见因此是观测灶神星的最佳时机。

  灶神星于1807年发现,是第4颗被发现的小行星,以罗马神话炉灶和家庭的保护神Vesta命名,在主小行星带中质量仅次于谷神星,约占整个主小行星带质量的9%,是从地球可以看见的最亮小行星。NASA曙光号(Dawn)花四年的时间抵达灶神星,在2011年7月进入环绕灶神星轨道,历经一年近距离轨道观测,传回的结果发现其特征有铁质地核,岩层,地表高低不平、变异度大,并且可能有磁场,其存在可回溯至太阳系最早的3亿年左右,这让科学家得以借由对灶神星的研究,了解太阳系形成初期的时光。(编辑/台北天文馆赵瑞青)

NASA曙光号于5,100公里的距离拍摄到灶神星的影像。图片来源:NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
图说:NASA曙光号于5,100公里的距离拍摄到灶神星的影像。图片来源:NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA