順行是行星這種天體與系統內其他相似的天體共同一致運動的方向;逆行是在相反方向上的運行。在天體的狀況下,這些運動都是真實的,由固有的自轉或軌道來定義;或是視覺上的,好比從地球上來觀看天空。
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順行
「順行」的英文爲 direct 或 prograde。前者是天文學傳統的名詞,後者首此出現於1963年,一篇與天文相關的專業文章(J. Geophys. Res. 68, 4979)。
逆行
「逆行」的英文爲 retrograde,源於拉丁文 retrogradus,義爲「後退的步伐」。詞綴 retro- 義爲「後退」。gradi 義爲「步伐」或「前進」。Retrograde 是形容詞,描述天體在夜空的群星和月球之間向後退行的路徑。「逆行的水星」是將這當成形容詞的一個好例子。逆行也可以是個動詞,是在黃道帶(月球在天空中跨越恆星的路徑)的正常軌道上定義行星落後的運動。[1]
雖然在我們觀察夜空時,有時會將行星誤認為恆星,但行星在群星之間的位置確實是夜復一夜的在改變,被觀察到在恆星間的順行和逆行,好像是繞著地球的。在西元150年的古希臘天文學家托勒密相信地球是太陽系的中心,但依然使用順行和逆行這個名詞來描述行星在天空中相對的運動。[2]雖然,我們現在知道行星是繞著太陽公轉的,我們還是用相同的名詞來描述從地球看到的行星在星空中的運動。[3]像太陽一樣,行星也是從東方升起,在西方落下。行星在天空中是相對於恆星向東的運動,稱為順行;當行星在天空中相對於恆星向西(相反的方向)運動,稱為逆行。[4][5]
視逆行運動
當我們觀測天空,太陽、月球和恆星都是由東向西運行,這是因為地球的自轉(稱為周日運動)是由西向東的。[6]但是軌道者,像是太空梭和許多的人造衛星,都是由西向東運行的。這是順行的衛星(它們環繞地球的方向確實和月球相同),但是它們繞行地球的速度比地球本身的自轉快,因此看上去是向著與月球相反的方向運行。[7]火星的天然衛星火衛一也有相似的軌道,從火星的表面上看,也是向著與地球的衛星(月球)相反的方向運行的。即使佛博斯和月球都是順行軌道,但是佛博斯的軌道週期短於一個火星日,而月球的軌道週期(一個月)比地球的一天要長。也有極少數的人造衛星會以真實的退行軌道繞著地球運轉,看起來就是向西運行的,與月球的運動方向一致。[8]
從地球上觀察,行星在天空中運行的路徑會週期性的改變運動的方向。雖然所有的恆星和行星,在回應地球自轉的基礎下,看起來每夜都是由東向西運行的,但是在外側的行星常都會相對於恆星緩緩的由西向東移動。這種運動是行星的正常運動,因此被認為是順行。[9]但是,因為地球的軌道週期短於外側行星的軌道週期,因此會週期性的超越外側的行星,就像一輛速度較快的車在多條車道的高速公路上一樣。當發生這種情況時,原本向東運行的行星會先停下,然後後退向西運行,之後當地球在軌道上超越行星之後,看起來又恢復正常由西向東的運動。內側的水星和金星也會在相同的機制下呈現逆行的運動,然而它們的退行週期也和太陽的會合週期結合在一起。解釋視退行運動的機制是和外行星一樣的,小行星和開普帶天體(包括冥王星)都有展現出視退行運動。[10]
有趣的是,伽利略在1612年12月28日的描繪圖中顯示首度觀測到海王星,在1613年1月27日又再度觀測到。在這兩次的機會中,海王星與木星在合的位置上,但因為位置的改變很小,以致伽利略沒有辨認出他是一顆行星,因此不能認定伽利略是海王星的發現者。[11]在1612年12月,海王星在天空中是停滯不動的,因為它正要轉變成逆行的運動,這是當地球要超越一顆外行星之前,產生的視退行運動。因為海王星只是剛要開始年度內的退行運動,它的運動量實在是太小了,因此伽利略的小望遠鏡看不出它的位置改變。[12]
距離越遠,逆行的頻率(每多少年發生逆行)和天數(逆行的期間)越高:
- 火星每25.6個月逆行72天。
- 木星每13.1個月逆行121天。
- 土星每12.4個月逆行138天。
- 天王星每12.15個月逆行151天。
- 海王星每12.07個月逆行158天。
這些是逆行令古代的天文學家非常困惑,而這也是這種天體被稱為行星的一個原因:行星這個名詞在希臘的原義是漫遊者。在以地心說為中心的太陽系,是利用行星在週轉圓上的運動來解釋。直到哥白尼的時期之前,都因無法解釋而被視為一種幻覺。隨附的星圖是2003年火星以寶瓶座為背景逆形的路徑。[14]
例子
在太陽系內一些逆行的明顯例子:
太陽
星系
星系团中的星系合併會導致星系的一部份被抽出,並成為合併星系的衛星星系。[19]一個名為「Complex H」的小星系,就是繞著銀河系逆行公轉。[20][21]
一個星系的中央都至少會有一個超大質量的緻密天體。[23]該緻密天體是逆行自轉的,而科學家現在仍然在研究該緻密天體的自轉和星系形成的關係。[24][25]
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參考資料
外部連結
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