如何計算火星大沖日?

蒲公英的約定數


這個問題記得在高中物理練習題做過,是道選擇題。在太陽系的各個行星幾乎在同一平面沿著同一方向圍繞太陽做圓周運動。以太陽為中心點,唯一不同的就是各個行星的軌道半徑不同。



恆星是太陽,八大行星跟太陽的距離由近到遠,分別是水金地火木土、天王星、海王星。其中水、金星為地內行星,其它六顆行星為地外行星。行星衝日指的就是當地球恰好運動到某個地外行星和太陽之間,且三者之間幾乎排成一條直線的現象,天文學家把此天文現象稱為行星衝日。1/會合週期等於1/內行星週期減1/外行星週期,行星衝日會合週期公式如下所示:1/t=1/T1-1/T2。此公式的推導以開普勒行星運動第三定律得來,設會合週期為t,地球公轉的軌道半徑為R,週期為T1,地外行星的軌道半徑為r,公轉週期為T2,可得R^3/T1=r^3/T2,又因為在會合週期t裡,地球會多公轉一週,又可以得到公式1/t=1/T1-1/T2。此公式適合太陽系各個行星的會合週期計算。


行星大沖日,以火星為例。就是地球跟火星的距離最小,一般發生在近日點附近,這前後發生的衝叫做近日點衝或者叫做大沖。根據上面的週期會合公式可知,假設行星週期等於地球公轉週期,那麼其會合週期就為無窮大,實際上是不可能的,行星週期只可能接近地球公轉週期,最佳位置在近日點附近,因此此時是觀察火星的最佳時機,也就是火星大沖,也就說明了大沖日是所有行星週期衝日中週期最長的。根據計算火星大沖日15年或者17年會發生一次。


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