水星凌日与金星凌日：行星怎样从太阳圆面前经过

为什么不是每次内合都发生凌日

水星内合约每116天一次，金星约每584天一次。但水星轨道相对黄道倾斜约7°，金星约3.4°，多数内合时行星从太阳圆面上方或下方通过，而太阳视直径只有约半度。

只有内合又接近轨道与黄道的交点，地球视线才会与行星圆面和太阳重叠。地球在一年中经过相应交点方向的日期较集中：水星凌日主要在五月或十一月，金星凌日主要在六月或十二月。

这些月份限制来自轨道几何，不是某个地区的文化历法规则。上海与其他城市看到的当地钟表时间不同，可见阶段也可能因太阳已落下而不同。

水星凌日：小而缓慢移动的黑点

水星凌日平均每世纪约13至14次。十一月事件比五月多，原因与水星轨道偏心率、近日点方向以及可发生凌日的几何范围有关。五月事件附近水星常较接近远日点、离地球较近，视直径约12角秒；十一月常约10角秒。

一次过程可能持续数小时，最长可到约八小时。相对于约1900角秒直径的太阳，水星非常小，普通裸眼即使配日食眼镜，也不能可靠辨认。合适的过滤望远镜、足够倍率和稳定空气，才可能把它分开。

它与黑子的区别是形状、边缘和运动：水星较圆、黑、边缘清楚，并在数小时内跨过明显距离；黑子常形状不规则，较大黑子还有半影结构，但也会随太阳自转缓慢移动，因此“会动”本身不是唯一判据。

能否看到全过程取决于当地太阳出没。列表中出现一个凌日日期，不代表上海或黄山就能完整追踪开始到结束，必须核对各阶段高度与遮挡。

金星凌日：成对出现的罕见事件

金星凌日有著名的约243年重复节奏，常表现为相隔八年的一对，再经过约121.5年或105.5年的长间隔。上一次一对发生于2004年和2012年，下一组在22世纪，月份转到十二月。

八年对应接近13个金星恒星公转周期、五个会合周期，所以八年后几何关系近似重现，但交点偏移又使它无法每八年无限重复。这个模式是理解稀少程度的近似，精确日期仍应查事件历表。

历史上，Edmond Halley 提出利用相隔很远地点测得的凌日时间差来研究太阳视差与天文单位。1761年、1769年，多地开展观测，James Cook 在塔希提观察1769年凌日。各国科学家的历史地点属于真实史事，不需要为本地观察而改写。

金星凌日时视直径接近一角分，明显大于水星，视力好的人在合适太阳滤光器下有可能分辨。接触附近，金星大气折射还可形成细弱光弧，传统上与 Lomonosov 在1761年的相关观察联系起来。这是需要合适设备和条件的细节，不是普通日食眼镜下保证看见的结构。

四次接触与安全观测

第一接触是行星圆面首次与太阳外切；第二接触时，行星刚完全进入太阳圆面；第三、第四接触则分别标记开始离开和完全离开。中间另有行星距太阳中心最近的最大阶段，不属于第五次接触。

水星从第一到第二接触通常只有数分钟，金星可能约二十分钟。站心视差使各地接触时刻不同；在第二、第三接触附近，仪器成像、太阳边缘亮度分布与空气扰动还会形成黑滴现象，仿佛行星与日缘间有一条细颈，曾给历史定时带来困难。

凌日没有太阳被完全遮住的阶段，必须全程保持太阳观测防护。直接用眼睛时采用合适的专用太阳观测眼镜；通过相机、望远镜或双筒镜时，使用设备要求的、牢固安装在入光端的专用太阳滤镜，不能把日食眼镜放在未过滤光学设备后方。普通墨镜与危险的目镜后置太阳滤镜都不能替代正确系统。NASA 安全说明

投影只适用于制造商明确允许的仪器和操作方法，需要有经验者指导，不能假定任意望远镜或双筒镜都可安全对准太阳。观察投影屏幕，不从光学通道看太阳，并妥善处理寻星镜。