水星と金星の最大離角。夕空と明け方の観測を考える

内惑星が太陽から離れない理由

水星と金星は、地球より内側で太陽を回っています。そのため地球からは、太陽の東西を行き来して見え、空の反対側へは来ません。太陽と惑星の角距離が**離角**です。円軌道で考えると、視線が惑星の軌道へ接する付近で最大となる、という幾何学で理解できます。実際には楕円軌道のため、厳密な条件は少し複雑です。

軌道が小さい水星は太陽のそばにとどまり、地球軌道に近い金星は大きく離れます。金星の軌道は円に近く、最大離角は約45〜47°です。水星は楕円が強く、太陽からの距離が約4600万〜7000万kmと変わるため、最大離角も約18〜28°と幅があります。

したがって「最大離角」という名前が同じでも、水星の観測条件は毎回同じではありません。太陽から離れる角度と、薄明の空で実際に得られる高度を分けて考えます。

最大東方離角と最大西方離角

東方離角は、惑星が太陽の東側にある配置です。太陽より遅く沈むので、夕方の西空で観察します。西方離角は太陽の西側で、太陽より早く昇り、明け方の東空に見えます。

この切り替わりは会合周期に従い、水星は約116日、金星は約584日です。水星には一年に何度か夕方と明け方の観測期があり、金星の一つの観測期は何か月も続きます。

最大離角付近では、どちらも望遠鏡でほぼ半分照らされた形になります。ただし金星の最大光度は、必ずしも最大離角の瞬間ではありません。内合の前後、円盤が大きくなり、細い形との兼ね合いで最も明るくなる時期があります。

金星の見かけの半月と、幾何学的に計算した半月の時期が少しずれることもあり、シュレーター効果として知られます。金星の大気や、明暗境界の見え方が関係します。

黄道の傾きが、地平線からの高さを変える

大きな離角なら必ず好条件、というわけではありません。同じ角距離でも、太陽から真上方向へ離れるか、横方向へ離れるかで、日没後の高度が変わります。

日本のような北半球の中緯度では、春の夕方は黄道が西の地平線に対して急になり、東方離角の惑星が高くなりやすくなります。秋の夕方は黄道が寝た形となり、離角が大きくても低くなる場合があります。明け方は逆に、秋の西方離角が好条件になりやすくなります。

水星ではこの差が大きく、春の夕方の小さめの離角が、秋の大きい離角より見つけやすい場合もあります。南半球では季節の対応が逆です。赤道に近い地点では、黄道と地平線の関係が違い、日本の季節の目安をそのまま使うことはできません。

水星を探すときの準備

西や東の地平線が開け、霞の少ない場所が有利です。日本の市街地で建物の間だけを探すより、見通しのよい地点を選ぶと、低い水星を見つける機会を得やすくなります。日没から一定の分数を全国共通の正解にせず、その日の高度と薄明を確かめます。

双眼鏡を使う場合は、太陽が完全に沈み、太陽を誤って視野へ入れる危険がないことを確認してからにします。明け方は日の出が近づく前に終了し、太陽方向へ機材を向けないでください。水星探しのために、明るい空で太陽付近を走査することは危険です。

夕方の水星は、観測期の初めには明るくても、その後に欠けて暗くなります。最大離角当日だけを狙うより、前後の高度と明るさを合わせて考えるのが有効です。金星は十分離れた時期には、日没後も長く見える場合があります。「薄明の間にしか見えない」と限定するのは正しくありません。