金星凌日二三事（一）
即將要迎接今年最大的天文事件：金星凌日。這是每隔約120年才會發生一對的，非常罕有的天文現象，因此，想要來作作功課，了解一下金星凌日的一些事，這些資訊在網路上面很多，例如『網路天文館：一生僅有兩次的美麗邂逅 2012年6月6日金星凌日』
但是金星凌日『平均121.5年或105.5年只會發生1組，每組2次，且這2次必定相隔8年。若人一生中未能見到1組金星凌日，或許終其一生都不能再見。』
為什麼金星凌日的發生是一組2次，而且必隔八年呢？又為什麼每組金星凌日發生間隔時間長達一世紀以上？
在網路上面搜尋了一下，發現這兩個網站有非常詳細的說明，還蠻有趣的就來分享一下。
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首先來看看這張圖，可以發現自從克卜勒（Kepler）精準預測出1631,1639年組的金星凌日以來，此現象都是成對發生，而且不是六月就是十二月，這樣的週期是243年，每一對則相隔121.5+-8年。
首先要了解金星與地球內合的週期，所謂的內合（inferior conjunction），就是金星、地球與太陽連成一條線。金星繞太陽公轉一週225天，地球繞太陽公轉一週為365天,如果以地球繞太陽一圈為1年，225除以365，金星1圈大約走8/13年，也就是說金星比地球快13/8，金星每年追上地球5/8圈(13/8-1=5/8)，那也就是8/5年＝1.6年，金星會再度追上地球，見下圖。這個週期1.6年就稱為金地會合週期 (the Earth-Venus synodic cycle (synod means "place of
meeting")
因為地球每隔1.6年就與金星合一次，每次會合都比前一個位置相隔215.6度，因次若將連續五次的金地會合點標示出來的話，就會像下圖動畫一樣，呈現五星芒形的分佈。
但是並不是每次金地會合都會發生金星凌日現象，因為金星軌道與地球軌道有3.4度(3.394)的交角，見下圖，往往金地會合點上，金星不是在地球與太陽軌道平面上方就是下方，由地球看過去，金星就不會橫越太陽盤面了。因此如果想要看到金星凌日現象，金星與地球的位置就必須在兩者軌道交點上，這交點有兩個：north node , south node。
所以，以上一次金星凌日2004年為例，金地會合位置在南交點上(Venus south node) 。金地會合輪過一次五星芒序列後，到第六次時就會回到前一輪第一次的位置，就是相隔1.6 x 5= 8年，即今年2012回到相同位置南交點，再度凌日，這就是為何金星凌日總是成對，這也就是為什麼隔八年我們必再看到一次金星凌日（其實也不全對，後面再解釋）
當然如果金地會合週期的五芒星序列位置都一樣的話，那麼我們真的可以8年就看一次金星凌日了，但是事實上每一對金星凌日相隔約120年，而且是north node,south node輪流，間隔243年。這是因為地球與金星的軌道事實上是橢圓的，他們的軌道速度也並不均勻，而且金星的速度8/13年每圈實際上更接近於7.997/13年，所以每次金地在軌道交點(node)的位置與上一次相較都會飄移，而一次五星芒序列的飄移，並不足以讓重合點移動到另一個交點，至少需要向西移動35度。見下圖，而這需要約120年，然後再120年，輪迴到對面的交點，如此週而復始。這就是為什麼金星凌日真的是世紀天文大事！
每隔八年必有一對金星凌日嗎？也不全然，見下圖，如果第一次的金星凌日通過接近太陽盤面中心，那下一次的角度可能就飄出太陽盤面外，而不會有凌日現象。
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