当这两行星之一在太阳东面时,我们在日落时看见它在西天;在太阳西面时,我们又在天明时见它在东天。因为这两颗星绝不能远离太阳,跑出我们上面提到的界限,所以在黄昏的东天,或是黎明的西天出现的行星绝不可能是这两颗行星。
没有两行星的轨道恰在同一平面上。这就是说,如我们沿一条轨道水平望去,所有其他轨道都略略有些倾斜。天文学家为方便起见,以地球轨道平面(或黄道平面)作为水平标准。既然每一轨道都以太阳为中心点,便各有两点在地球轨道水平面上——更准确些说,这就是其轨道与黄道平面相交的二点。这叫做“交点”(nodes)。
行星的轨道及其各种情形(2)
轨道于黄道平面的夹角被称为“轨道交角”(inclination)。水星轨道交角最大,约有7度。金星轨道交角约3度又24分。外行星的都较小,约自天王星的46分到土星的2度30分。
行星的距离
把海王星除外,行星之间的距离很密切地吻合一条所谓“提丢斯-波德定律”(Bode's law)。定律的名称就是首先指出这一点的天文学家的名字。定律的内容是:取0、3、6、12、24……等数,(从第2个数往后)后一个数是前一个数的2倍,然后再在各数上加4,于是我们就得到了行星的大致不差的距离了(除了海王星)。
水星 0 + 4 = 4 实际距离 4
金星 3 + 4 = 7 实际距离 7
地球 6 + 4 = 10 实际距离 10
火星 12 + 4= 16 实际距离 15
小行星 24 + 4 = 28 实际距离 20-40
木星 48 + 4 = 52 实际距离 52
土星 96 + 4 = 100 实际距离 95
天王星 192 + 4 = 196 实际距离 192
海王星 384 + 4= 388 实际距离 301
在实际距离一项上,我们看到天文学家并不用千米这样的常用单位来表示天体间的距离,这有两种理由。第一,千米太短了,用起它们来描述行星之间的距离,就好像用厘米来丈量两城间的距离一样。其次,天上的距离并不能用我们的必须准确的尺度来固定。如果我们用地球对太阳的距离作单位,就可以很准确地确定行星间的距离了。因此要得到天文学中的行星距太阳距离,只要把上表中最后一数除以10,或者说把小数点往前挪一位。
在这表中,我们没有用不必要的小数来分散读者的注意力。实际上水星距离是0.387,其他亦如此;我们只把它算做0.4又乘以10,以便与提丢斯-波德定则相比较。
开普勒定律
行星在轨道中的运动符合开普勒(Kepler)所发现的一种规律,因此该定律就叫“开普勒定律”(Kepler's laws)。这定律的第一条我们已经说过,就是行星轨道是椭圆形的,太阳在其一焦点上。
第二定律是行星离太阳愈近,运行愈快。用更数学化些的语言,较确切地说:凡在相等时间内行星与太阳的连线所扫过的面积相等——我们很容易能想明白,当行星与太阳距离较近的时候,为了在相同的时间内能让连线扫过同样的面积,行星就得运动得更快些。
第三定律说的是,行星距太阳平均距离的立方与其公转周期的平方成正比。我们简单地来说明一下这条定律,假定有一行星距太阳比另一行星远4倍,于是它绕太阳一圈比另一颗行星要慢8倍。这数目的求法是,先求出4的立方64,再求其平方根,就得8。
既然天文学家用地日平均距离来作为太阳系尺度中的距离单位,那么