水星凌日

水星凌日（Transit of Mercury）發生的原理與日食相似。由於水星和地球的繞日運行軌道不在同一個平面上，而是有一個7度的傾角。二者只有兩個交點：升交點與降交點。因此，只有水星處於軌道上的這兩個交點附近，而日水地三者又恰好排成一條直線時，在地球上可以觀察到太陽上有一個小黑斑在緩慢移動，這種現象稱為水星凌日。小黑斑是由於水星擋住了太陽射向地球的一部分光而形成的。

地球每年5月8日前後經過水星軌道的降交點，每年11月10日前後又經過水星軌道的升交點。所以，水星凌日只能發生在這兩個日期的前後。水星凌日發生在5月（降交點）比發生在11月（升交點）少得多。

水星是地球的內行星，直徑為4878千米。水星繞太陽運行的周期為88天，但是由於水星和地球的公轉軌道存在一定的夾角，水星、太陽、地球很少會排列在一條直線上。因此這種水星凌日的天象每世紀只會出現13.4次。

水星凌日（Transit of Mercury）是一種天文現象。當水星運行至地球和太陽之間，如果三者能夠連成直線，便會產生水星凌日現象。觀測時會發現一黑色小圓點橫向穿過太陽圓面，黑色小圓點就是水星的投影。水星凌日發生在五月初或十一月初，平均每百年出現十三次水星凌日的現象。已發生的水星凌日：2003年5月7日、2006年11月8日、2016年5月9日。

水星凌日的沙羅周期為46年，即每46年發生6次。這6次水星凌日中有2次發生在5月，有4次發生在11月。兩次水星凌日發生的時間間隔為：3.5年，13年，7年，9.5年，3.5年，9.5年。

當水星穿越地球與太陽之間的時候，就叫做水星凌日。由於水星僅88天就繞太陽一周，這種凌日的情形大約每四個月就有一次。但是又由於地球並不是靜止不動的，水星要超過地球花的時間實際上比88天要多。

水星恰好在地球與太陽之間的位置，叫做低位交匯點。那麼我們為什麼100年才 能看到13次水星凌日呢？主要是因為水星的軌道是傾斜的，並未和地球的軌道在同一個平面上（地球圍繞太陽運轉的軌道也被成為黃道圈）。水星的軌道與黃道圈傾斜大約7度。在我們看來，這個傾斜度可能不算什麼。但是，要知道太陽系是多麼浩淼的空間和距離，這就使得水星經常從地球和太陽之間的上方或下方掠過。（太陽和地球之間的距離被成為“天文單位”--A.U.，有149,597,870.3公里）水星如果躲在太陽的後面，和地球又同在一條線上，被成為高位交匯點。同樣，水星也不會正好處在太陽的後面，要麼從上，要麼從下，掠過太陽。利用SOHO衛星就可以觀測到這種現象，從上面這個動畫，你可以看到水星如何在兩周的時間內從右側運動到左側。在這個動畫當中我們還可以看到幾次猛烈的爆炸，那是氣體從太陽分離出來。這些圖片是用SOHO衛星上的觀測儀器--LASCO拍攝到的。

那麼到底水星凌日何時發生呢？每當水星在低位交匯點靠近黃道圈時，被稱為“穿越軌道節點”。根據水星朝南運動還是朝北運動，分成上升節點和下降節點兩種。當水星和地球處於AA位置時，就會發生水星凌日現象。這是，水星穿過下降節點，處於低位交匯點。

當兩個星球處於BB位置時，從地球上看，水星會從太陽的下面穿越。儘管水 星也處於低位交匯點，但是它離黃道圈很遠。在上圖，我們還可以看到高位交匯點的情況。由於水星處在太陽的後面，就不會發生水星凌日現象，但是水星可以被太陽隱藏。

人們也會看到金星凌日的現象，但是黃道圈和金星軌道的傾斜角度是3°23'。在5月7日的水星凌日中，水星從黃道圈的北部向南，朝著下降節點運動。這種情形和日全食的情形相同，只不過處於軌道節點的是月亮而已，主要的不同在於月亮圍著地球轉，而不是太陽。

未來五次5月的水星凌日將發生在2016年5月9日，2049年5月7日，2062年5月11日，2095年5月9日，2108年5月12日。中國如要下次在5月看到水星凌日的全過程，就要等到2108年5月12日。因為其餘四次水星凌日都發生在夜間，中國不能看到或不能看到全過程。因此，2003年5月7日的水星凌日，不可錯過。錯過就要等105年。

2003年5月7日的水星凌日，凌始在13時13分，水星剛好接觸日面；凌甚在15時51分，水星與日面中心相距最近，凌終在18時30分，水星恰好脫離日面。全程歷時5小時17分鐘。這天，廣州日落為18時57分。所以，廣州可觀測到水星凌日的全過程。觀測者應選擇東面開闊的地點，還需天氣晴朗。這次水星凌日在中國東部觀測比中西部有利，但即使東部也只能觀測到水星凌日的下半場演出。

2003年水星凌日有三大特點：一、水星距離地球只有8415萬千米，比發生在11月的水星凌日近1737萬千米。二、水星視直徑為12角秒，比發生在11月的水星凌日大五分之一。三、視直徑，水星與太陽相比，為1比158；而11月的水星凌日，為1比193。因此，無論是觀察還是拍攝水星凌日，2003年都是不可多得的良機。

2006年11月8日左右水星穿越內合(inferior conjunction)，內合是指水星位於太陽和地球之間的一個點。通常情況下，我們在內合期間看不到這顆距離陽最近的行星。但這一次，水星穿越將會產生令人驚嘆的天文現象：當水星的輪廓緩緩移過太陽盤面時，我們用小型望遠鏡便能看到此次天文奇觀。天文學家將這種天文事件稱為是“凌日”。

凌日是相當罕見的天文奇觀。我們從地球上只能看到金星和水星凌日。這是水星在21世紀第二次上演凌日奇觀。本世紀水星將14次穿越太陽盤面。從北美西海岸(包括阿拉斯加州中部和南部)、夏威夷、紐西蘭到澳大利亞東海岸，都可以清楚地看到此次水星凌日全過程。澳大利亞和紐西蘭的天文愛好者可以在2006年11月9日清晨看到這一奇觀。

在美國，從愛達荷州北部到德克薩斯州最西端沿線以東地區的居民能看到水星凌日的開始階段，但在水星移出太陽盤面前，日落將干擾他們觀看凌日的視線。水星的小盤面將於美國東部時間下午2時12分(太平洋時間上午11時12分)開始向太陽盤面移動，兩分鐘后將完全遮住太陽盤面。屆時，我們將會看到水星化作一個小黑點，在太陽左下方緩緩移動，黑點相當於太陽直徑的1/194。隨後，水星便會到達太陽盤面的右側(西邊)。接著，從太平洋標準時間下午4時零8分開始，水星將會用時兩分鐘完全移出太陽盤面。在凌日結束前太陽落山的東部地區，最佳觀測地點應該是正西方以南地平線偏低的地區。另外，切記提前一兩天檢查太陽落山地點，以避免樹木和建築屆時擋住視線。

2016年5月9日，我們迎來了一個重大的天象事件——水星凌日。地球上的人就能日面上觀察到一個緩慢移動的小黑點，整個過程持續7個半小時的時間。

據廣東天文學會2016年5月5日透露，2016年5月9日將出現罕見的“水星凌日”天象，時間長達7個多小時，時間長度從19時12分至次日2時42分。在巴西、委內瑞拉、古巴、美國東部、英國、法國、葡萄牙和西班牙等國家和地區，都可觀測到“水星凌日”的全過程(凌始至凌終)。

在中國，烏魯木齊、北京、拉薩、南寧、昆明和貴陽等地區也可觀測到“水星凌日”，而廣州、上海、香港、台北等地區則無法觀測到。烏魯木齊可連續觀測和拍攝兩個多小時。

據了解，由於水星和地球的繞日運行軌道不在同一個平面上，而是有一個7度的傾角。兩者只有兩個交點：升交點與降交點。因此，只有水星處於軌道上的這兩個交點附近，而太陽、水星、地球三者又恰好排成一條直線時，在地球上則可觀察到太陽上有一個小黑斑在緩慢移動，這種現象稱為“水星凌日”。“水星凌日”平均100年才出現13.4次。上一次“水星凌日”出現在2006年11月9日，下一次將出現在2019年11月11日。這次“水星凌日”發生在5月，水星視直徑最大，比發生在11月的“水星凌日”的水星視直徑多2角秒。“水星凌日”在5月出現十分罕見，上一次出現在2003年5月7日，下一次將出現在2049年5月7日。

2019年11月11日有1次水星凌日精彩天象登台表演，但本次水星凌日只有歐洲、非洲、美洲和亞洲西部地區可見，我國不可見。

觀察水星凌日必須藉助望遠鏡。它與觀察太陽黑子的方法相似。通常有兩種方法：一是投影法。通過望遠鏡，把太陽投影到一張白紙上進行觀察。二是目視法。在望遠鏡的物鏡（前方）裝上濾光鏡，再進行觀察。

如何選購雙筒望遠鏡？一是口徑（物鏡）越大越好，物鏡（前鏡）直徑70毫米的較理想；二是選購多層鍍膜的物鏡，通常鍍綠膜、藍膜的較好，鍍紅膜的最差。需要著重指出的是，觀察水星凌日，千萬不能用肉眼直接看太陽，要注意保護眼睛。

在人類歷史上，第一次預告水星凌日是“行星運動三大定律”的發現者，德國天文學家開普勒（1571至1630年）。他在1629年預言：1631年11月7 日將發生稀奇天象——水星凌日。當日，法國天文學家加桑迪在巴黎親眼目睹到有個小黑點（水星）在日面上由東向西徐徐移動。從1631年至2003年，共出現50次水星凌日，其中，發生在11月的有35次，發生在5月的僅有15次。

在望遠鏡發明之前，水星凌日是無法觀看的。法國天文學家皮耳-伽桑狄於1631年首次發現這一現象，他的觀測結果隨後被證明可以用於測量太陽系之間的大尺度距離，包括日地距離等。

在水星凌日發生時，我們可以看到水星像一個小黑點一樣從太陽表面慢慢爬過。想要觀看水星凌日必須注意要在望遠鏡上安裝防太陽輻射鏡，或者將觀測圖像傳至顯示屏上觀看，否則會對視力會造成嚴重傷害。在此次水星凌日過程中，夏威夷大學天文學院將觀測水星稀薄大氣中的鈉含量。此外，來自日本、美國、歐洲等國家的多個航天器將進行全程追蹤。

人類歷史上唯一一次向水星發射飛船是在1974至1975年。美國的“水星信使”號探測器在2009年抵達了水星。

註：表中的時間為北京時間，E為我國東部可見，W為我國西部可見，加粗為全國可見。