2012年6月6日金星凌日 教学海报下载专区
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2012年6月6日金星凌日 相关动画
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2012年6月6日金星凌日 完整资料
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金星凌日推荐国外相关连结
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一生仅有两次的美丽邂逅 2012年6月6日金星凌日
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http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/6/21_Transit%20of%20Venus-2.jpg
2004年6月8日金星凌日影像，（左）台北天文馆同仁周绍孔、李瑾摄於苗栗；（右）蔡元
生、颜易程摄於高雄市港和国小天文台（高雄市立天文馆），版权归蔡元生先生所有，感
谢蔡元生先生授权台北天文馆做为台湾区教学使用。
2012年6月6日，地球上将可欣赏到一场非常罕见的天象秀□金星凌日！此为2012年中
，台北天文馆天象指数唯二列为五颗星「壮观级」的天象，发生机率相当罕见，但却以简
单仪器即可观察。千万不可错过！！
TOP TIPS:
1.发生机率：平均120.5年或105.5年只会发生1组，每组2次，且这2次必定相隔8年。若人
一生中未能见到1组金星凌日，或许终其一生都不能再见。
2.时间：2012年6月6日06:11～12:48。最近日心时刻：9:31，全程可见。
3.历时：共6小时36分26.3秒。
4.科学意义：(1)可藉机计算日地距离，但此项现在的历史意义大於科学意义。(2)以类似
方式可寻找太阳系以外的行星系统。
5.特别叮咛：金星凌日的过程比照日食或一般太阳的观测，需非常注意安全。绝对不可在
毫无任何保护装置之下，用肉眼直视太阳，因为可能会造成眼睛的永久损伤！
6.上一次金星凌日：2004年6月8日，台湾地区可见日没带凌。
上一组金星凌日：1874年12月9日（台湾地区全程可见）与1882年12月6日（台湾地区不
可见）。
下一组金星凌日：2117年12月11日（台湾地区全程可见）与2125年12月08日（台湾地区
不可见）。
一、关於2012年6月6日的金星凌日事件：
今年的金星凌日历时6小时36分，北美洲西北部、阿拉斯加、太平洋诸岛、澳洲东部、
纽西兰、东北亚地区、西伯利亚、中国大陆东半部、台湾、菲律宾等地全程可见（下方全
球概况图白色区域）。大部分北美洲、加勒比海地区以及南美洲的西北部可见日没带凌地
区（浅紫色区域）；中亚、中东地区、欧洲与非洲东部则可见日出带凌（浅绿色区域）；
其他地区则不可见（灰色区域）。而其中冰岛位置最特别（浅黄色X区域），由於纬度高且
逢夏至之前，当金星凌日的第一、二接触点发生过後一段时间太阳西沈，但第三、四接触
点发生之前，太阳又已东升，所以只有中间部分过程不可见。
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台湾地区的预报与金星、太阳的基本资料如下：
食象 时间 太阳 说明
时 分 秒 仰角 方位
第一接触点I 6 11 48.5 13.5 71.0 相当於日食的初亏，指金星刚接触太阳盘面外缘
第二接触点II 6 29 30.7 17.3 72.6 相当於日食的食既，指金星刚完全进入太阳盘面
最近日心点 9 30 58.8 57.6 86.8 相当於日食的食甚，指金星最接近太阳盘面中心
之时
第三接触点III 12 30 51.1 80.9 256.6 相当於日食的生光，指金星将要离开太阳盘面
第四接触点IV 12 48 14.8 77.1 262.2 相当於日食的复圆，指金星刚完全脱离太阳盘面
外缘
备注：
1.凌日发生时，太阳视半径为945.7角秒，金星视半径为28.9角秒。（1角秒=1/3600度）
2.最近日心时，金星与日心距离（Least Distance）：554.4角秒，比2004年时的627角秒
还接近日面中心点。
3.与日食类似，不同地点观测到的金星凌日各过程发生时间不尽相同，以上为台北天文馆
的预报时间，仅供其他各地做为参考。
二、什麽是「金星凌日」？
所谓「金星凌日」，可以将之当作缩小版的日食：当太阳-金星-地球三者几乎成一直
线时，地球上的人便可见到一颗大大的黑点遮住一部份太阳盘面，并几乎以等速在日面沿
一直线逐渐移动的景象。
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蔡文祥教授等人於成功大学物理系天文台拍摄之2004年6月8日金星凌日（日没带凌）动画
。版权归蔡文祥教授等人所有，感谢蔡文祥教授授权台北天文馆做为台湾区教学使用。
三、金星凌日的原理：
金星是太阳系8大行星中离太阳第2近的行星，地球则排第3名，且金星绕太阳公转的速
度比地球快，因此从地球上观察，可见到金星偶会行至地球与太阳之间，发生金星凌日的
现象。不过因金星公转轨道相对於黄道面有3.4度的倾角，因此并非每次金星通过地球与太
阳之间，都会从太阳正前方通过而发生金星凌日；唯有当金星通过轨道升交点或降交点时
才有可能发生凌日现象。
四、金星凌日的科学意义：
天文学家利用两地以上、准确的金星凌日发生与结束时间，可以测量地球到太阳的距
离；一旦确认地球到太阳的距离，便可藉此计算太阳系其他行星到太阳的真实距离（克卜
勒第三运动定律），并再继续推展到宇宙其他星体的距离测量上（恒星三角视差测量）。
因此，在早期科学仪器不发达的情形下，金星凌日是少数能让科学家得知日地距离的方式
，因此科学意义分外重要。
而如前所述，要计算日地距离，必须有两地以上的观测资料，因为不同地点所看到的
金星凌日开始和结束时间、及切过太阳盘面的位置都不尽相同，利用这种时间与位置上的
差异，方可经由简单的数学计算来推算日地距离，故由金星凌日计算日地距离的科学工作
必须通过国际合作观测才能达成。这在历史上是开启国际合作观测的先锋事件之一。
不过，现在太阳系中的天体距离，可以利用雷达进行精确测量；使用金星凌日来测定
日地距离，并进而推展至其他行星距离测量的科学意义已不大。
然而，利用类似的凌日现象，科学家现在通过测量行星凌日过程中，使母恒星亮度稍
微变暗的现象来搜寻系外行星系统，此类方式可提供精确的行星体积、质量、轨道周期、
轨道半径等资料，因此科学家相当重视这种行星凌日的搜寻方式。尤其是克卜勒太空望远
镜升空後至今，已发现2600多颗系外行星候选者，已确认为系外行星者也有20多颗，成效
颇丰。透过这些观测方式和灵敏的仪器，或许将来能找到另一颗适合人类居住的地球呢！
五、金星公转的特殊位置：
金星的公转轨道比地球靠近太阳，是为「内行星」之一（另一颗内行星则是水星）。
如图所示，太阳、内行星、地球三者的相对位置中，有四个位置是较受天文学家重视的：
外合（或称上合）、内合（或称下合）、东大距与西大距。其中东西大距因金星离太阳的
离角最远，在地球上可见的内行星仰角高度最高，为最容易观察内行星的时机；而外合与
内合点时，则因地球上所见内行星方向与太阳相同，为最不适合观察内行星的时机。
http://tamweb.tam.gov.tw/bew/tw/item_img/6/inner-planet-position-2.jpg
金星公转轨道面与地球公转轨道面（黄道面）有约3.4度的夹角。以黄道面为准，当金
星沿其公转轨道从黄道面以南穿越黄道面，此时的金星轨道面与黄道面的交点称为「升交
点」；反之，由黄道面以北向南穿越黄道面的交点称为「降交点」。又因金星与地球的公
转轨道变动不大，因此，两者轨道相交的节点位置也相当固定，升交点一般都在12月9日前
後，降交点一般都在6月7日前後。
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六、金星凌日的发生机率：
若要发生金星凌日现象，太阳、金星、地球三者要几乎在同一直线上，则此时金星与
地球都必须位在升降交点（节点）附近，此时也是金星轨道位置的「内合」点。因此，虽
然前面提到内合点为最不适合观察内行星的时机，不过，金星凌日的时候却是例外！
金星绕太阳公转一周224.7天（地球日，相当於7个月），地球绕太阳公转一周为
365.25天（相当於12个月），两者会合周期为583.9天（内合到下一次内合的时间，相当於
19个月）。
若金星公转轨道面与黄道面在同一平面上，则每当金星通过内合点时，地球上的人便
可见到金星凌日，那麽一年应该至少可以看到1~2次金星凌日的现象，水星凌日的次数就更
多了。不过，与日月食原理相同，就是因金星公转轨道平面与黄道面有一小小的夹角，因
此不是每次金星内合时都看得到凌日现象。
若要发生凌日，则金星与地球都必须位在节点附近，且与金星的离角必须小於太阳的
视半径（约16角分）。假设在一个节点位置发生金星凌日之後，到达第二个节点的位置，
金星需要3.5个月的时间，而地球则需要6个月，但此时日金地三者不在一直线上；待到下
一次三者再位於节点连线时，需时2922天（此时地球已又再公转8圈，金星公转13圈，经过
5次地金的会合周期）。所以同一组金星凌日事件通常相隔8年，且发生在相同月份，两次
事件经过日面的轨迹几乎平行。
然而上述的2922天其实也是概略，事实上，金星抵达节点的时间会比地球早22小时，
所以这8年一组的事件一过，下一次金星抵达节点时，地球还没抵达，因此地球上看不到金
星凌日的现象。这样的状况约需过了100多年左右，才会再出现金星过内合同时过节点的金
星凌日事件。因此，金星凌日通常是一组两次（称为「双凌（double transit）」），每
次相隔8年；而每组相隔约100多年的状况。精确的循环周期，是8年□121.5年□8年□
105.5年，所以，金星凌日的真实循环周期应是8+121.5+8+105.5=243年。
不过，由於地球与金星的轨道都会随时间变动，通常每一组金星凌日中第二次的位置
，会比第一次偏南24角分（升交点，十二月凌）或偏北20角分（降交点，六月凌），因此
如果第一次凌日的位置离日心只有8角分（480角秒），则第二次凌日的时间，金星的位置
会超过日面视直径的16角分，此时便不会发生凌日，例如西元1388、1145、0902、0659、
0416年等都没有发生金星凌日，此时就只有「单凌（single transit）」事件。（参考下
图，取自Transit, p11）
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/3/VT-trail-2.jpg
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/2/VT-single_and_double.jpg
此外，因金星的轨道平面会随时间缓慢的变动，因此虽然金星凌日的时间发生在升降
交点这两个日子前後，不过每次发生凌日的日期都会比上一次延後。例如：5000多年前的
金星凌日多半发生在5月21日与11月前後，到现在则是在6月7日与12月9日前後，而1500年
後，凌日发生日期将延迟到6月21日与12月22日前後（恰在地球的夏至与冬至）。根据专家
计算，西元前2000年至西元4000年之间，共会发生81次金星凌日，六月凌占了54.3％，其
中单凌6次、双凌19对，而十二月凌则占了45.7％，其中单凌13次、双凌12对。
下表列出1601～2400年可能发生的金星凌日事件基本资料。2000BC～4000AD的金星凌
日资料，可上网读取（Six Millennium Catalog of Venus Transits: 2000 BCE to 4000
CE.）。表中可见前一组的金星凌日发生在1876年12月9日与1882年12月6日；下一组的金星
凌日则发生在2004年6月8日与2012年6月6日。截至目前为止，有历史纪录、透过望远镜做
精细金星凌日观测的只有7次，分别是1631、1639、1761、1769、1874、1882、2004。
日期 国际标准时 金星最近 日期 国际标准时 金星最近
（UT） 日心距离 （UT） 日心距离
1631/12/07 05:19 939.3" 2117/12/11 02:48 723.6"
1639/12/04 18:26 523.6" 2125/12/08 16:01 736.4"
1761/06/06 05:19 570.4" 2247/06/11 11:33 691.3"
1769/06/03 22:25 609.3" 2255/06/09 04:38 491.9"
1874/12/09 04:07 829.9" 2360/12/13 01:44 625.7"
1882/12/06 17:06 637.3" 2368/12/10 14:45 836.4"
2004/06/08 08:20 626.9" 2490/06/12 14:17 741.1"
2012/06/06 01:30 554.4" 2498/06/10 07:25 442.7"
七、如何观测金星凌日：
金星凌日的成因与日食相同，只是遮蔽太阳的金星看起来比较小，视直径约略是57.8
个角秒，大概是太阳视直径的3%，相当於若太阳像篮球这麽大，则金星看起来约仅葡萄乾
大小，与大型黑子群相当，故「视力好」的人可以轻易地以肉眼看见日面上的金星黑影。
建议有兴趣的人可以利用下列方式来观察这难得一件的金星凌日现象。不过，要很郑重地
提醒大家：太阳观测是件危险的工作，绝对不可在毫无任何保护装置之下，用肉眼直视太
阳，因为可能会造成眼睛的永久损伤！
金星凌日的观测方法与观测日食的方式很接近，一样可以用投影或摄影等方式观察，
不过最好能将影像放大，好分辨各个凌日现象及发生时间。
一般观赏或摄影：
1.用目视的方法观赏太阳之前，必须先确定：您拿来减光用的器材绝对是有效且安全的！
这里所谓的减光器具，可以用身边随手可得的东西，例如二层曝光且冲洗过的「黑白底片
」（别用彩色底片，效果不佳），或是一般CD唱片有银色薄膜的部分等；千万别以为一般
的太阳眼镜也同样的效果，那只会使你的眼睛瞎得更快，而前人使用的以脸盆装水，看水
中太阳倒影的方法也不可靠。
2.如果没有望远镜，可以利用一个纸盒，用针尖在纸盒上方钻一小孔，纸盒底端则铺一块
白色的影纸板。观测时将小孔对准太阳，使太阳影像经由「针孔成像」原理投影在纸盒底
端来观察。若能在小孔前方加片透镜来放大影像，效果会更好。这种观测方法每次观看时
间最好不要超过一分钟。
3.现在市面上有贩售太阳观测专用减光滤纸（Astro SolarTM filter），可买来裁切至适
当大小，做成眼镜状以便配戴观赏。不过，这种滤纸可能单一一张的减光效果不够，在正
式观看太阳前，最好事先将数张滤纸重叠，测试一下几张滤纸叠加起来的效果最好、最不
伤眼睛。这种观测方法每次观看时间最好不要超过一分钟。（备注：可将4支以上天文馆立
体剧场的立体眼镜依「正反正反」的顺序叠加起来，如上页照片，其减光效果拿来看凌日
或日食都不错，不过每次观看时间最好还是不要超过一分钟。）
4.有望远镜者，也可以透过望远镜来投影。在望远镜後方摆放白色萤幕或白纸上，萤幕或
白纸的位置绝不太接近望远镜的焦点，观测者也不可以太靠近萤幕或望远镜镜筒，以免因
望远镜聚光而使萤幕或白纸烧起来，造成观测者严重灼伤；萤幕或白纸的位置最好离焦点
一段距离，以太阳盘面直径放大到10公分以上的方式来观察金星凌日现象会比较明显而安
全，观测者则最好站在望远镜侧边。
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5.如果没有望远镜，又想有望远镜可观测太阳的人，不妨尝试用放大镜和一些简单的器具
来自制简易的太阳观测用望远镜，效果还不错喔。
6.若要直接以肉眼透过望远镜来观看金星凌日现象，或是利用摄影设备拍摄金星凌日的过
程，必须要将望远镜加装适当的减光设备才可以（最好装在物镜前方），用普通的太阳眼
镜没用喔！如前所述的太阳观测减光滤纸，或是望远镜专用的太阳滤镜，才是所谓的「适
当减光设备」。
7.若您自己没有望远镜与一些特殊设备，又想看看放大的效果，那麽建议您可以亲自到天
文馆来，透过天文馆的望远镜亲眼观看金星凌日的过程，或是透过天文馆的网站即时影像
转播来观赏这个天文事件。
科学记录：
金星凌日观测最重要的就是金星日面边缘恰好接触的第一接触点（T1，I）、第二接触
点（T2，II）或第三接触点（T3，III）与第四接触点（T4，IV）等四个点的接触时间记录
，其中I与IV的观测最困难，要特别注意。
1.观测时，最好能将影像局部放大，仔细观察各个接触点的精确时间。计时的精确度最好
能达到1秒以下，否则误差过大，这个观测资料就没有科学分析的价值了。
2.投影观测计时，建议准备两支马表或计时器，两支均需事先校正，在您认为是初亏或食
既的两个接触点，各按下其中一个马表或计时器，并将时间记录下来。另一种记录方式为
录音方式，可以一边播放117报时系统及有滴答声的计时器，一边仔细观察，确认为初亏或
食既时，自行发一短声，事後再来确认短声的时间并予以记录之。
3.为避免因人为疏失造成观测误差，建议大家尽量利用摄影观测，事前要先将相机或摄影
机的时间调整校正，校时的误差也须达到1秒以下。建议可在金星凌日发生前一日进行测试
，多试几张不同的感光度、曝光值和光圈，挑选最佳方案於金星凌日时使用，以减少失败
率。再次提醒大家：望远镜前方需有适当的减光保护装置，相机及摄影机才能直接接在望
远镜後方进行摄影。
4.任何方式的观测记录结果，因需与国际观测资料比对，因此纪录後需将时间换算成国际
标准时（UT）。台湾所在时区属东八区，即：国际标准时＝台北时间-8小时。
5.计时观测还有一项非常重要的参数，就是观测地点的精确经纬度（精密度至少需到1角分
，或2公里之内），可利用GPS测量，或利用Google地图等相关网路程式查询。
6.最容易让观测结果出现误差的便是所谓的「黑滴现象（black drop effect）」。在II与
III两个接触点时，金星黑影与日面边缘会如若即若离般，金星黑影甚至会变形成似水滴状
（如右图，取自S&T, May 2004, p34）。天文学家认为黑滴现象应是地球大气扰动造成的
。这种效应会使观察者犹豫II与III两个接触点的计时时间是否正确。
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/2/black-drop.jpg
7.另外可能会造成观测误差的，是所谓的「光晕效应（halo effect）」，也就是金星位在
太阳边缘，即将进入太阳盘面（I-II）或即将脱离太阳盘面（III-IV）的过程时，会出现
一圈光晕，如同「日环食」景象一般，这也会影响各接触点的正确时间判断。
8.最後，请将观测结果（以UT表示），连同观测地点经纬度、观测者姓名、观测方式等资
料，以传真或email送至天文馆，我们将会帮大家把资料与国际交换。如有摄影影像或录影
带，也请您拷贝一份寄至天文馆。
八、金星凌日的历史：
1608年望远镜发明之後，天文学的进展非常快速，天文学家们得以观测到更精细的资
料，对天体运动作更精密的推估计算。
克卜勒1627年提出行星三大运动之後，他发现水星与金星可能会在1631年底从日面前
经过而发生凌日现象，不过，克卜勒在事件发生前的1630年就已去世，无缘见到他伟大的
发现是否正确。法国天文学家Pierre Gassendi则完成了克卜勒的心愿，首度观测到1631年
底的水星凌日现象，却又因欧洲见不到次月的金星凌日现象而饮恨。
克卜勒的预测中，1631年的金星凌日事件之後，必须等一个世纪之後的1761年才能再
度看到。英国普利斯顿天文学家Jeremiah Horrocks是个标准的克卜勒迷，他经过自己的推
算，发现1639年也将发生金星凌日，但却因是在金星凌日发生前一个月才算出来，来不及
对外发布消息，只告诉他住在英国曼彻斯特的好朋友William Crabtree。不过，因
Crabtree太讶异於他所看到的景象，以致於忘了记录，使Horrocks成为第一、也是唯一纪
录到1639年金星凌日现象的人，并藉此仔细测量金星的视直径、金星的轨道速度等，并藉
金星视直径推算出太阳视差（solar parallax），换算成日地距离後，发现太阳比前人所
设想的远得多了！下图为Horrocks的观测记录以及艺术家笔下当初Horrocks观测的情景。
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/8/horrocks-16391124vt.jpg
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後来，1663年苏格兰天文学家James Gregory首度提出可以利用金星凌日测出精确的日
地距离。而著名的天文学家哈雷（Edmund Halley）观测1677年水星凌日，观测中也发现确
实可以经由两地以上的行星凌日观测结果来测量太阳的距离，再藉克卜勒第三运动定律：
行星的距离三次方正比於绕日公转周期的平方，计算出太阳系各行星的绝对距离；而且因
金星比水星接近地球，测量精确度更高，因此所得结果会比水星凌日佳。1716年，他发表
正式论文，积极推动水星与金星凌日观测活动，组织1761年与1769年的国际联合观测活动
；1720年，法国天文学家Jean□Nicolas Delisle则建议只需进行初亏（T1）、食既（T2）
、生光（T3）、复圆（T4）四个点的计时观测即可，不需要全程观测金星凌日。因此，
1761年6月6日与1769年6月3日的金星凌日，是天文界与业馀界国际合作观测的一个重大里
程碑。
1761年的凌日全世界有130多组观测队远征至西伯利亚、南非等地观测，当时的世界正
处在纷扰的时代，许多适合的观测地点，要不就是天气不佳，要不就是有战事正在进行，
许多观测结果并不佳。不过，最终还是实现哈雷的愿望，利用金星凌日的观测结果，计算
出日地距离了。然而，由於当时对行星接触日面边缘的「初亏」时间计量不够精准，再加
上光晕效应与黑滴效应的影响，所得日地距离并不准确。这个数值，让19世纪的天文学家
使用了将近百年之久。光晕效应并非都是坏处，至少在1761年的金星凌日事件中，苏俄圣
彼得堡的天文学家Mikhail Lomonosov就以之提出：这应是金星有大气层的象徵，而他的想
法也的确是对的！下图为其中一张金星凌日全世界可见区域的「预报图」。
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1769年，战事已结束，全世界有151位观测者、分散在77个不同的地点。其中最受瞩目
的就是库克船长（Captain James Cook）在大溪地（Tahiti）的观测。库克船长为英国人
，当时正在世界探险的途中，正好巧遇金星凌日事件，便在大溪地观看。船员们在大溪地
的最高点盖了一座简易天文台，名为Point Venus Observatory，观其名即可知，是专为金
星凌日盖的。不过这个天文台中的设备後来遭窃，已不复存在。而所有观测中，记录最精
确的，是一队来自法国的观测队，领队是Jean-Baptiste Chappe d'Autreroche，他们在
1761年到西伯利亚观测时失败，1769年卷土重来，远渡重洋到美国加州进行观测，这些科
学家终於获得梦寐以求的资料，然而d'Autreroche和其他成员却染病而亡，只剩下其中三
位成员幸存。这三位成员又远渡重洋踏上返回巴黎的旅程，其中两位在途中死亡，最後剩
下的一人，终於在1770年，活著把观测资料带回巴黎，世人才知他们的艰辛历程。
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/6/phot-04b-04-preview(tahiti1769).jpg
1824年，德国知名天文学家恩克（Johann Franz Encke）利用1761与1769年的观测结
果，计算出日地距离为153,340,000公里，误差为660,000公里，与现在精确的日地距离相
差了2.5%。
1874年的金星凌日，让全世界的天文学家动了起来，由英国与国科学界主导，巴西、
葡萄牙、苏联等国都积极参与，美国更砸下17万7000美金准备进行这项天文事件的观测（
1874年的17万美金是天价罗！），不仅在事件发生之前10年左右就已开始训练、模拟如何
精确地掌握金星凌日时的各接触时间，且为此发明了不少新仪器，而当时也恰是天文学家
开始将照片技术应用在天文观测上之时，其他如一秒可拍20张的快速摄影技术、光谱观测
等，都是彼时发明，所以，所得观测结果自然比十八世纪的还精密。可惜当时的「湿板底
片」技术不佳，绝大多数的照片没有留存下来。下侧照片为1874年时摄於St. Paul的系列
照片。
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/6/st_paul_obs03-1874.jpg
1874年的金星凌日事件，可见的地区包含中国大陆、日本、纽西兰一带，有法国天文
学家特地组队到北京进行金星凌日的观测。当时中国大陆可见事件发生时间恰在正午前後
。笔者在北京天文台主编的「中国古代天象纪录总集」一书中发现两笔记录：
□清光绪浙江《石门县志》卷11页22：清穆宗同治十三年十一月朔，「日中有黑子」
□民国上海《重辑张堰志》卷11页6：清穆宗同治十三年十一月朔，「日中有黑子」
「清穆宗同治十三年十一月朔」的时间相当於1874年12月9日，恰巧就是1874年金星凌日发
生的时间。不知老祖先们所见的「日中有黑子」，是否就是金星在日面上呈现的黑影？
□於1874年的事件在科学史上得列入「非常成功」一栏，因此1882年的金星凌日更备
受重视，应该说是「疯狂」的地步，当年可见区域主要位在南美洲一带，美国本土也有部
分区域全程可见，但美国海军天文台还是派遣8组观测人员赴世界各地进行观测；当时的美
国媒体极力批评，认为这是个「浪费之举」，但这些科学探险队还是一一成行。1882年时
，乾板照相技术已经开始发展，其品质已经比湿板底片好太多，也更易保存，所以现今全
世界共遗存2000多幅当时的观测照片，相关的论文、札记等不计其数。观测结果计算出来
的日地距离为148,323,200公里，也较1761、1769年的精确多了，不过观测误差仍有86,000
公里。下图左便是1882年的观测照片之一，而下图右则是当时比利时天文学家记录的「黑
滴现象」与「光晕现象」。
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/3/photovenus1882.jpg
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/1/black-drop-Belgian1882.jpg
九、其他的凌日事件：
其实除了水星与金星外，也看得到其他的凌日事件喔！
太阳系中：
行星凌日的条件是什麽？是某颗行星必须介在太阳与观测者之间。因此，对地球而言
，只有水星与金星可能会介在日地之间，所以只看得到水星与金星凌日；不过，到了火星
上，就可看到水、金、地三颗行星的凌日，到了木星，就看得到水、金、地、火四颗行星
的凌日现象...。所以，太阳系中的其他行星也可依此类推，愈靠太阳系外侧的行星，可以
见到的凌日现象愈多。（想一想：在太阳系的哪里可以看到八大行星凌日的现象呢？）
太阳系外：
自1995年发现第一颗太阳系外的行星（称之为「系外行星（exoplanet）」）之後，目
前（2012.03.31截止）已确认的系外行星总数约有760多颗，大多是利用观测母恒星受到行
星重力而使恒星位置受到轻微扰动的径向速度法得知行星的存在。用这种方式测得的行星
大都在几十光年内，且行星质量都在数倍木星质量之谱，所引起的母星运动微扰才能大到
足以观测。而这种方法无法算出行星真正的质量大小，只能确定质量低限为何。
但若能利用「行星凌日（transit）」法来找系外行星，当行星从母星前面经过时，会
遮掩星光使母星亮度减低，藉由周期性的凌日，天文学家就得以计算出行星的公转周期、
质量、直径、与母星间的距离等资讯。这种方法约从10年前才开始发展。而且，藉由行星
凌日法可以搜寻出像地球级行星，被视为系外行星搜寻的划时代新法。第一颗以行星凌日
法找到的系外行星为飞马座的HD 209458b；迄今以行星凌日法已确认230颗系外行星，另还
有2000多颗等待确认，发现系外行星的成效斐然。
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/5/hst-transit-artist.jpg
行星凌日示意图。引用自HST网站。
十、如何利用金星凌日观测结果计算日地距离：
以下的计算方式，只是近似估计法，略去庞大的计算，这个三角视差法，有简单三角
函数概念者都足以应付这样的计算方式。
1.假设地球绕太阳公转的轨道是正圆，则地球到太阳的距离便是此圆的半径a，天文学家规
定这个距离为1「天文单位（Astronomical Unit，AU）」。
2.太阳的直径设为D（以公里为单位）。从地球上看来，天球上的大圆是360度，太阳的直
径以角度来表示则约为0.5度左右。则
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/2/eq%20-1.jpg，π为圆周率（0.34159）。
所以只要知道D，就可以计算出日地距离a。从金星凌日观测结果计算出来的，就是D的数值
。
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/1/sun-earth-distance-2.jpg
3.如上图，A、B分别为地球（Earth）上同一经度、不同纬度的两个地点，A'与B'分别为两
地看到的日面（Sun）上金星（Venus）凌日的位置。
4.假设金星到地球的距离为d，则金星到太阳的距离为a-d。则可将日、金、地之间的关系
简化为上图下方的简图。由相似三角形的关系可得
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/8/eq%20-2.jpg。
5.利用克卜勒第三运动定律：http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/4/eq-2.jpg，
其中，金星的公转周期TV=224.7天，地球公转周期TE=365.25天。带入公式得
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/9/eq-4.jpg。
6.所以A'B'=2.61AB，其中，AB即为A、B两地的距离，忽略地球表面是圆形的事实，假设AB
为直线距离。
7.如右图，http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/5/vt2004-edu3-fig3.jpg假设M及
N为从A、B两地看到金星在日面上的位置（两者间的距离以公□为单位），C为日面圆心位
置。我们在图中量到的太阳直径为R（以公□为单位），则
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/0/eq-5.jpg。
8.将2.与6.的结果代到7.中，则可得
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/4/eq%20-6.jpg。
现在已知a相当於1亿5000万公里左右（精确的数值应是1AU＝149,597,870.691公里）
，太阳直径则为140万公里左右，大家可以用自己观测的结果，计算看与日地真实的距离相
差多少。
十一、关於金星：
金星，Venus，西方神话故事中爱与美的女神维纳斯，为八大行星中，不仅是与地球距
离最近的行星，且质量、体积、密度、化学组成等都地球类似，故金星内部组成结构极可
能与地球相同，且都拥有大气，许多人都将地球与金星视为「姊妹星」。天文学家认为金
星形成的时间与地球相同，约在46亿年前左右。右侧照片为「水手十号（MARINER 10）」
太空船拍摄的金星照片。
金星在八大行星中，拥有多项「之最」的头衔：她的表面温度最高（约摄氏450度）、
类地行星中的地表大气压力最高（约90大气压）、自转速度最慢（243天）、轨道离心率最
小（0.0068，意为更接近正圆）、表面反射率最高（0.59），且是全天空除日月外最亮的
星星（-3.9等～-4.7等）。
更特别的是，金星的自转方向为逆行，也就是说，是由东向西转，与地球自转方向相
反。这个事实，一直到1962年才由雷达观测确定。所以，如果有人说：「太阳真的会打西
边出来！」这个论点在金星上倒是正确的。不过，由於金星自转一周为243天地球日（恒星
日），公转一周为224天地球（恒星年），所以在金星上看到的日出到下一次日出的实际「
一天」，约相当於117天地球日（太阳日）。天文学家猜测，金星自转逆行的原因，很可能
是因为40几亿年前刚形成时，行星胚之间互相撞击，或是受到彗星、小行星等的撞击，因
而造成自转方向相反。另一种理论则是认为因金星大气太过浓厚，与太阳的潮汐力交互作
用之下，因大气的摩擦力造成金星逆转。不过这些假设目前都无实证。
金星的大气非常浓厚，大气压力高达地球表面的90几倍，表面覆盖著一层厚厚的云层
，地面望远镜根本无法穿透这些云层，科学家一直无法参透金星表面的实际情况。美苏两
国从1960年代开始展开金星的太空任务，才稍微解开金星表面之谜。1973年美国的水手10
号首度拍到金星照片并传回地球；1975年苏联的金星9号（Venera 9）首度拍到金星地表照
面传回地球；1978年美国的先锋金星1号（Pioneer-Venus 1）首度对金星进行雷达探测；
尤其是1989年美国麦哲伦号（Magellan）对金星进行高精密度的雷达探测，目前已掌握98
％的金星表面地形精确状况。右图为利用麦哲伦号雷达探测资料绘出的金星第一高山□麦
克斯威尔山（Maxwell Montes，11公里高）的景象。目前还有金星特快车号（Venus
Express）正在环绕金星观测，陆续传回的资料，让科学家们得以愈来愈了解金星的大气、
磁场和内部结构等特性。
金星大气不仅非常浓厚，又绝大部分是由二氧化碳与氧化硫所组成，这些都是非常有
效率的「温室效应」气体，也就是说，太阳照射在金星表面时，金星表面吸收後再辐射的
能量，会被这些温室效应气体吸收会再辐射，一部份的能量又再度回到金星表面，永远无
法脱逃到太空中；如是长此以往，金星表面能量累积愈多愈多，温度愈来愈高，终於变成
九大行星中，比最靠近太阳的水星表面温度还高的行星。科学家猜测金星表面可能一度有
类似地球的海洋，不过因温度愈来愈高，最後就全部蒸发光了。
至於为何金星没有像地球一样的四季变化？那是因为地球有四季，是因地球自转轴相
对於公转轴有一23.5度的倾角，使太阳直射的地表位置随时间改变；然而金星的自转轴几
乎垂直於其公转平面，公转轨道又几近正圆，因此缺乏四季变化。其他行星中没有四季变
化的还有木星，原因相同。虽然缺乏四季，但金星表面的云层相当浓厚，云顶风速相当快
（时速350公里），约四天就可环绕金星一周。
然而，因金星自转速度非常慢，可能使其缺乏内部的热对流，因此金星磁场很微弱，
只有地球平均磁场的0.000015倍；但科学家认为数十亿年前，金星磁场应与地球相差不多
。缺乏磁场的保护，来自太阳的辐射轰击将可长驱直入，直达金星地表。不过，好在金星
还有大气的保护，大气高层受太阳紫外线照射而产生的电离层，多少还是可以阻挡一些来
自太阳的辐射。
金星表面地形北高南低，北半球充满高地，南半球则多是平缓的平原区。金星表面缺
乏板块，科学家认为金星整个表面就是一块板块。虽然缺乏板块运动，但金星表面局部区
域的地体构造运动相当频繁，尤其是高地地区，且表面地质年龄据估计仅有数亿年，与地
球表面动辄数十亿年相较之下，显得相当年轻。科学家估计可能有上百座火山遍布金星表
面，且大多为盾状火山（坡度很缓的火山），其他如地堑、断层、褶皱等也都相当多，因
此推断可能是活跃的火山活动流出的熔岩流，使金星表面地质年龄如此年轻。而且因金星
表面大气压力很大，岩浆中的含水量必须比地球上的岩浆还多才能用「喷发」的，故金星
的火山熔岩只会缓慢的「流」，类似夏威夷火山一样。造成金星表面火山活动如此活跃的
原因，很可能是因为她与太阳非常接近，强烈的潮汐作用，使其内部尚未冷却的岩浆不断
地从地体较脆弱的地方冒出所致。这些活跃的火山活动很可能还会持续很久，金星表面要
维持像地球一样的刚体状态，相当不易。
从上述种种状况来看：高温、高压、无水、大气中充满碳酸与硫酸、火山活动频繁，
这些状况都不适合生物生存与发展。因此，早期科学家曾有移民金星的想法，现已全部放
弃。
十二、金星与地球的比较：
物理特徵 金星 地球 物理特徵 金星 地球
质量 (kg) 4.869×1024 5.976×1024 自转周期 (天) -243.0187 0.99727
质量 (以地球为 1) 0.81476 1 公转周期 (天) 224.701 365.2422
赤道半径 (km) 6,051.8 6,378.14 轨道倾角 (度) 3.394 0.000
赤道半径 0.94886 1. 轨道离心率 0.0068 0.0167
(以地球为 1)
到太阳平均距离 (km) 108,200,000 149,600,000 平均轨道速度 35.02 29.79
(km/sec)
到太阳平均距离 0.7233 1 自转轴倾角(度) 177.36 23.45
(以地球为1)
平均密度 (gm/cm3) 5.250 5.520 视星等 (Vo) -4.4 ---
赤道表面重力(m/sec2) 8.87 9.78 反照率 0.76 0.37
赤道逃逸速度(km/sec) 10.36 11.18 表面大气压(bar) 92 1.013
平均表面温度 465°C 15°C 卫星数 0 1
大气组成 最高峰 麦克斯威 圣母峰
二氧化碳 96% < 1% 尔山(17km) (8.8km)
氮 3+% 77%2
氧 --- 1%
注：金星自转方向与地球相反，故其自转周期以负数表示。
参考资料：
1.http://www.vt-2004.org/
2.http://eclipse.gsfc.nasa.gov/OH/transit12.html
3.http://sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/eclipse.html
4.http://www.transit-of-venus.org.uk/index.htm
5.http://www.exploratorium.edu/venus/index.html
6.Jean Meeus, 1989, Transit, Willmann-Bell Inc., USA.
7.北京天文台主编，中国古代天象纪录总集，1988年出版，江苏科学技术出版社。
8.William Sheehan and John Westfall, 2004, The Transit of Venus, Prometheus
ooks.
9.Michael Maunder and Patrick Moore, 2000. Transit, When Planets Cross the Sun,
Springrt-Verlag London Limited.
10.Wli Maor, 2000, June 8, 2004, Venus in Transit, Princeton University Press.
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/list3.asp?mtype=c9&cate_id=52
台北市立天文科学教育馆