掩星(英語:Occultation)是一種天文現象,指的是一個天體被穿過它與觀測者之間的另一個物體遮蔽時發生的事件。這個術語只在天文學中這樣使用,在日常中若前景中的物體阻擋了背景中的物體,使其看不見的情况,則稱為遮蔽或掩蔽(英語:Occults)。在這個一般意義上,掩蔽適用於在低空飛行的飛機上觀察到的視覺場景(或電腦成像),即當前景對象動態地遮擋遠處背景的對象時,場景會隨著時間而變化。

月掩土星的過程,2001年11月3日攝於奧地利
2022年11月8日的月全食期間,食甚的滿月即將遮住天王星之際。

如果距離較近的天體不能完全掩蓋距離較遠的天體,則該事件稱為。反之,如果陰影投射到觀察者身上,它被稱為。地、日、月間互相遮蔽的現象也稱為

這段2021年4月17日拍攝的月球縮時影像顯示,在月球掩蔽火星後,火星重新在殘月的亮緣出現。

掩星,特別是日食的象徵是Occultation symbol.svg (U+1F775 )。

月掩星编辑

 
2012年7月15日發生的月掩木星過程。攝於義大利
月掩星現象的一段影片:一顆恆星在月球暗緣被遮蔽的過程。

掩星一詞最常用於描述月掩星,即月球在繞地球軌道運動過程中非常頻繁地經過恆星前方的情况。由於月球以相對於恆星0.55弧秒/秒或2.7微弳度/秒的角速度運動,且具有非常薄的大氣層,以及恆星具有角直徑最多為0.057 弧秒或0.28微弳度,因此被月球遮蔽的恆星將在0.1秒或更短的時間內在月球邊緣消失或重新出現。觀測者對在月球的黑暗邊緣發生的事件特別感興趣,因為沒有眩光,可以更容易地觀察和計時。

月球的軌道相對於黃道略有傾斜(參見月球軌道),這意味著任何黃道緯度在-6.6和+6.6度之間的恆星都可能被它遮擋[1]。這意味著四三顆出現在這個區域內的一等,即軒轅十四角宿一心宿二,它們可能被月球或行星掩蔽[2]。另一顆畢宿五,因為位在行星路逕的北方,只有月球才有可能掩蔽它。此外,由於歲差的緣故,現時已不可能發生月球或行星掩北河三,然而在幾千年前月掩北河三是可能的。一些特別靠近黃道的深空天體,例如昴宿星團,也能被月球掩蔽。

 
在2005年6月16日被月球遮蔽前幾分鐘的木星(右上角的明亮光點)。

在掩星的預測路徑邊緣幾公里範圍內,被稱為其北部或南部界限。當月球的不規則邊緣移動經過該恆星時,觀察者可能會看到恆星在月球不規則的邊緣斷斷續續,間歇性地消失和重新出現,這就是所謂的"掠掩 "。從觀測和科學的角度來看,這些"掠過"是月掩星中最具活力和最有趣的。

月掩星的準確計時由天文學家(主要是業餘天文學家)定期進行。精確到十分之一秒以內的月掩星具有多種科學用途,特別是在完善我們對月球運動與月球地形的知識方面。對月掩星的光電分析也發現一些恆星在視覺或光譜上非常接近的聯星雙星。一些恆星的角直徑是通過月掩星的計時來量測的,這有助於確定這些恆星的有效溫度。早期的電波天文學家發現,因為無線電波的長波長限制了通過直接觀測獲得的分辨率,月球對電波源的掩蔽對於確定其準確位置很有價值。這對於明確識別具有噴流與電波的類星體3C 273的可見光對應源至關重要[3]馬爾滕·施密特就是經由基礎的掩星觀測才發現類星體的宇宙學本質。

每年也都可以觀測到好幾次月掩行星的現象[4]。由於行星具有顯著的角度大小,月球對行星的掩星與恆星不同。在掩星的南北界限上,除了掠掩之外,還將在其最外緣上形成一個狹窄的區域,在該區域將發生行星只有部分被月球遮蔽的掩星現象。位於該狹窄區域內的觀測者可以觀察到行星的圓盤只有一部分被緩慢移動的月球遮蔽住。同樣的機制也可以在太陽上看到,但我們稱他為日偏食,而日全食是月球將太陽全部遮蔽掉。因此,日食在本質上也是一種月掩星的現象。

行星掩星编辑

 
卡西尼-惠更斯號拍攝到土星的兩顆衛星:土衛四掠掩土衛五

恆星也可能被行星遮蔽,而掩蔽明亮的恆星更為罕見。在1959年,金星曾掩蔽軒轅十四,而要道2044年才會發生再下一次發生亮星被行星掩蔽(也是金星掩軒轅十四)[2]天王星是1977年該行星掩蔽一顆恆星時首次被發現的。1989年7月3日,土星經過5等恆星人馬座28英语28 Sagittarii的前面。冥王星在1988年、2002年和2006年的掩星,讓天文學家可以通過大氣邊緣英语Atmospheric sounding的探測,研究其稀薄的大氣層。

在極少數情況下,一顆行星可以在另一顆行星的前面經過[5]。如果較近的行星看起來比較遠的行星大,則該事件稱為相互的行星掩星。上一次的行星互掩或凌發生在1818年1月3日,下一次將發生在2065年11月22日;這兩次都涉及相同的兩顆行星:金星木星

木星土星也很罕見。這是已知的最罕見的事件之一[6],推算下一次出現於7541年2月10日。 這一事件在地球上的一些範圍內是可見的,因為屆時這兩顆的位置幾乎與太陽相對,位於獵戶座金牛座,接近的位置。在某些地區,看不到這次的行星互掩,但當通過小型望遠鏡觀察時,仍能看見這兩顆氣態巨行星能在目鏡的同一視野中。而上一次相同的事件發生在西元前6857年[7]

月掩行星的日期编辑

日期 時間(世界時 被月球掩的行星
2014年2月26日 金星
2021年4月17日 火星
2011年10月28日 水星
2012年6月17日 木星
2013年12月1日 土星
2022年11月8日 10:58-11:47 天王星
2016年6月25日 海王星

小天體掩星编辑

另一種掩星是當太陽系小天體矮行星經過恆星前方,暫時阻擋從地球上看到的光線時[8]。這些掩星可用於測量這些天體的大小和位置,且比其它方法更精確。如果不同位置的許多鄰近觀察者合作觀察同一天體的掩星,甚至可以確定該天物體的形狀和橫截面輪廓。掩星被用來計算海王星外天體的直徑,如(55636) 2002 TX300(28978) 伊克西翁(20000) 伐羅那。協同觀測的軟體可從下列的網址下載:https://www.occultwatcher.net/

此外,主星和它的衛星之間可能會發生相互掩星和食的事件。分析小天體的光度,已經發現大量的小行星衛星;並且探測到次級的亮度變化,可以從中得出衛星/伴星的軌道週期和對於雙星的主星與伴星的直徑比。

例子编辑

值得注意的小天體掩星
名稱 弦長 測量
輪廓(公里)
(704) 因泰臘美那 35 350×304
(39) 喜神星 ~16 219×142
(94) 彩神星 9 225×173
(375) Ursula 6 216±10
(444) Gyptis 6 179×150
(48) 昏神星 4 278×142

小行星编辑

  • 1983年5月29日,智神星沿著橫跨美國南部、墨西哥北部和加勒比海北部的軌道掩蔽了肉眼明亮的光譜聯星齊增三(狐狸座1)。來自130個不同地點的觀測確定了這顆小行星大約三分之二的形狀,並探測到了明亮聯星的伴星;這些觀測結果與智神星在1979年掩星的觀測結果一起,提供了太空船訪問任何小行星之前八年的完整數值資料(伽利略號太空船在1991年10月才飛掠過小得多的加斯普拉小行星。)[9]
  • 迄 2009年3月12日,9顆小行星(IoEukrateUnionPenelopePanopaeaAnacostiaSholokhovBrouwerKolga)從地球上給定的位置觀察到掩蔽了星等顯著的恆星[10]
  • 根據尤拉(Euraster)1998年歐洲小行星掩星結果,在1998年3月3日,有超過38個天文台觀測喜神星(Laetitia)的掩星,結果在這一次確定了這顆小行星許多的長度[11]。2014年3月20日凌晨,獅子座的軒轅十四被小行星庶女星(163 Erigone)遮蔽[12]。這是有史以來預測發生在人口稠密地區最明亮的小行星掩星。當這顆主帶小行星從恆星前面經過時,它的100 km(60 mi)陰影掃掠過紐約州拿索郡和薩福克縣,紐約市的所有地區和哈德遜河谷,陰影路徑的中心線大致沿著連接紐約市、懷特平原、紐伯勒、奧倫塔、羅馬和普拉斯基,然後在貝爾維爾和安大略省北灣附近進入加拿大[12][13]。但是,惡劣的天氣阻礙了掩星的觀測[14]
這部動畫顯示了2011年4月,一顆微弱的恆星被矮行星鳥神星掩蔽時的陰影路徑。注意:落在地球上陰影的實際形狀並不是這裡所示的圓形。這段影像就只是為了說明這一現象。.

遠距天體编辑

BOSS编辑

巨型掩星可移動衛星(Big Occulting Steerable Satellite)是一枚計劃中的人造衛星,用以配合望遠鏡來觀測太陽系外行星。這枚衛星由一張大面積而輕量的薄膜,與一組推進器及導航系統組成。它能夠移動至望遠鏡與恆星的視線中間,阻擋恆星的輻射,使其行星能被觀測得到。

計劃中的衛星大小為70×70米,重量約600千克,並利用離子發動機與太陽光壓推動。它將於望遠鏡100,000公里以外,阻擋目標恆星99.998%的光線。

此衛星有兩個可能的運行模式,它可配合將來放置在拉格朗日點-2的太空望遠鏡,另一個則可以狹長軌道繞地球運行並配合地面望遠鏡,在遠地點時,衛星速度會緩慢下來,容許望遠鏡有較長時間拍攝暗弱的太陽系外行星。

19世紀至21世紀行星掩4等以上恆星或行星的日期编辑

日期 時間(世界時 掩食天體 被掩天體
1802年12月9日 7:36 水星 房宿四
1808年12月9日 20:34 水星 土星
1810年12月22日 6:32 金星 人馬座Xi-2
1818年1月3日 21:52 金星 木星
1825年7月11日 9:10 金星 金牛座Delta-1
1837年7月11日 12:50 水星 雙子座Eta
1841年5月9日 19:35 金星 金牛座17
1843年9月27日 18:00 金星 室女座Eta
1850年12月16日 11:28 水星 人馬座Lambda
1855年5月22日 5:04 金星 雙子座Epsilon
1857年6月30日 0:25 土星 雙子座Delta
1865年12月5日 14:20 水星 人馬座Lambda
1876年2月28日 5:13 木星 房宿四
1881年6月7日 20:54 水星 雙子座Epsilon
1906年12月9日 17:40 金星 房宿四
1910年7月27日 2:53 金星 雙子座Eta
1937年12月24日 18:38 水星 人馬座Omicron
1940年6月10日 2:21 水星 雙子座Epsilon
1947年10月25日 1:45 金星 Zuben-el-genubi
1959年7月7日 14:30 金星 軒轅十四
1965年9月27日 15:31 水星 室女座Eta
1971年5月13日 20:00 木星 房宿四
1976年4月8日 1:00 火星 雙子座Epsilon
1981年11月17日 14:27 金星 斗宿四
1984年11月19日 1:32 金星 人馬座Lambda
2015年12月4日 16:14 水星 天江三
2035年11月17日 15:19 金星 人馬座Pi
2044年10月1日 22:00 金星 軒轅十四
2046年2月23日 19:24 金星 人馬座Rho-1
2052年11月10日 7:20 水星 氐宿一
2065年11月22日 12:45 金星 木星
2067年7月15日 11:56 水星 海王星
2069年8月11日 20:25 金星 太微右垣一
2078年10月3日 22:00 火星 天江三
2079年8月11日 1:30 水星 火星
2088年10月27日 13:43 水星 木星
2094年4月7日 10:48 水星 木星

以上現象有可觀測地域限制,但即使位於可觀測地域,若發生時間在日間,現象亦會難於觀察。

相關條目编辑

參考資料编辑

  • Meeus, Jean: Astronomical Tables of the Sun, Moon and Planets. Richmond, Virginia: Willmann-Bell, Inc., 1995, ISBN 0-943396-45-X.

進階讀物编辑

  • Meeus, Jean. Astronomical Tables of the Sun, Moon and Planets. Richmond, Virginia: Willmann-Bell, Inc. 1995. ISBN 0-943396-45-X. 
  • (德語) Marco Peuschel页面存档备份,存于互联网档案馆) – Astronomische Tabellen für den Mond von 2007 bis 2016, Mondphasen, Apsiden, Knotendurchgänge, Maximale und minimale Deklinationswerte und Sternbedeckungen sowie ausführliche Ephemeriden für jeden Tag des Jahres, inkl. Mondauf-und Untergänge und physische Daten.

外部連結编辑

  1. ^ Jean Meeus, "La périodicité des occultations", Ciel et Terre, 87 (1971), 240–252 ADS link – English translation in: Jean Meeus, "Series of occultations", in: Mathematical Astronomy Morsels (Richmond: Willmann-Bell, 1997), pp. 113–124.
  2. ^ 2.0 2.1 Occultations of bright stars by planets between 0 and 4000. [2005-06-16]. (原始内容存档于2016-03-04). 
  3. ^ 引用错误:没有为名为HazardMackeyShimmins63的参考文献提供内容
  4. ^ The International Occultation Timing Association (IOTA). Bright Planet & Asteroid Occultations by the Moon for 2021. [2021-11-10]. 
  5. ^ Albers, Steven, Mutual Occultations of Planets: 1557-2230, Sky and Telescope, March 1979
  6. ^ Chapter 2: PREDICTABLE NON-PERIODIC EVENTS-PART II. [2012-08-09]. (原始内容存档于2012-08-13). 
  7. ^ Bob King. Jupiter and Saturn Embrace in Solstice Conjunction. Sky & Telescope. 2020-12-20. 
  8. ^ 引用错误:没有为名为MIT的参考文献提供内容
  9. ^ 引用错误:没有为名为Dunham45的参考文献提供内容
  10. ^ 引用错误:没有为名为Preston的参考文献提供内容
  11. ^ 引用错误:没有为名为euraster的参考文献提供内容
  12. ^ 12.0 12.1 引用错误:没有为名为IOTA2006的参考文献提供内容
  13. ^ 引用错误:没有为名为Solex的参考文献提供内容
  14. ^ Volunteer observers invited to time the March 20, 2014 Occultation of Regulus.