太陽公公的美人痣

“金星凌日”的奇妙天象已在天空上演。這是時值129年之后，本世紀的第二次也是最后一次“金星凌日”，堪稱世紀絕唱。下次“金星凌日”將出現在2117年，也就是說錯過了這次，還要再等105年。

“金星凌日”的原理類似日食，指金星運行到太陽和地球之間，三者恰好在一條直線上時，金星擋住部分日面而發生的天象。從地球上看，就好像太陽公公的臉上長了一顆可以移動的美人痣。

金星凌日的成因

任何行星凌日的發生都是簡單的幾何問題：該行星必須從觀察者和太陽之間通過。從地球上，我們可以看到水星和金星凌日；由火星上還可以看到地球凌日。這樣的事件相對來說不常發生，因為各行星的軌道和黃道（由地球上看太陽在天空中的路徑）并不在同一個平面上。例如金星軌道和地球軌道有3.4度的夾角，因此即使金星和太陽在同一個方位（天文學家稱之為“合”），大部分時候金星都遠在黃道的上方或下方，而不是橫過太陽表面。同樣地，月球繞行地球也不是每個月都造成日食，它通常會由黃道的上方或下方通過。

“金星凌日”只有當地球和金星在兩者軌道交叉處附近發生“合”的時候才會產生，所以“金星凌日”通常每243年只有4次。“金星凌日”之間的間隔是可預測的：通常一次凌日后8年會有第二次；過105.5年后發生下一次，8年后再有一次；再過121.5年后重新循環。為什么成雙的凌日通常會間隔8年發生呢？因為金星繞太陽一周需要224.7天，13個金星年幾乎正好等于8個地球年。一對“金星凌日”中的第一次發生后8年，金星和地球的軌道又回到幾乎相同的位置，所以它們仍然會大致和太陽對齊。太陽的角直徑（即它在天空中看起來的大小）大約是0.5度，所以能容許些微的誤差。如果第一次凌日時金星由太陽盤面某一側靠近邊緣處橫過，下一次就會由另一側橫過。但是有時候，一對“金星凌日”中只發生一次凌日，那是因為另一次稍有偏差。14世紀就只發生了一次金星凌日，而3089年12月18日也將是如此。

黑滴效應

遺憾的是，望遠鏡的局限和其他因素導致了一個（測定準確時間的）障礙——“黑滴效應”。當金星邊緣即將碰觸到太陽內緣時，原本清晰的邊緣中間會突然出現一道討厭的韌帶狀黑暈。這一扭曲現象會給金星凌日的準確計時帶來幾秒的誤差。這種現象可以被模擬呈現：當我們對著光亮，將兩個手指逐漸靠近，當很接近的時候，可以發現盡管手指還沒有接觸，就能夠看到上下手指之間有陰影把它們聯系了起來，像是手指間有水滴一樣，這就是所謂的“黑滴”現象。

這種現象的成因是地球大氣層的視寧度、光的衍射以及望遠鏡“極限分辨率”等多種作用造成的視輪邊緣的模糊。除此之外，在入凌和出凌階段，有時候金星視面邊緣會鑲上一絲極細的“暈環”或“光環”。這個“暈環”是由于金星大氣層頂部反射、散射陽光形成的。使用目鏡投影方式可以看到它，但如果將望遠鏡加濾光片，則會更清楚。

隨著雷達之類的技術發展，使得天文學家們能夠修正地球與金星距離的確切數值，凌日測距法已成為歷史產物。然而，2004年的金星凌日仍然激起了全世界人們的好奇心，人類第一次可以通過宇宙飛船以前所未有的清晰度觀看這一天文奇觀。

金星凌日的前景

在歷史上，金星凌日曾有其重要的意義，而在今天，這一奇觀仍能幫助天文學家嘗試解決現代科學中的一個重大問題：有沒有適合生命生存的遙遠世界？金星凌日可以詮釋天文學家們現在是運用何種方法在遙遠的恒星周圍的“可居住帶”尋找行星的。當我們看著金星緩緩穿過太陽表面，太陽的整體亮度就會減弱極小一點兒。這種亮度減弱是人的肉眼所看不到的，但通過精密儀器肯定是可以測出的。美國宇航局的開普勒計劃同時在觀測超過15萬顆遙遠的恒星，以探測恒星亮度定期卻又短暫的減弱，這種減弱說明正有行星穿過其恒星。開普勒計劃早期監測到的結果表明，在銀河系中可能存在500多億顆行星，其中有5億顆可能位于所謂的可居住帶。一種運用凌日測距法而進行的新的探索才剛剛開始。