太阳系最亮的行星——金星

2012年，从1月初到5月初，在“日落万山巅”之后，西方天空会出现金星。相比之下，同在空中的木星稍显黯淡。而且从3月份开始，金星越来越亮，每天傍晚都将天空点缀得十分美丽。金星最亮的时间大约在4月底到5月初，之后逐渐黯淡，直到完全看不到。但是在一个月后的6月6日，出现了罕见的金星凌日现象。之后如果再想看到金星，就要在黎明之前的东方天空中寻找了。

我的几位朋友在这段时间内夜夜观星，并且提出了许多问题：“为什么金星看起来非常明亮？”“为什么金星不是一直在黄昏时分出现？”“为什么金星的亮度会发生变化？”……对于这一系列问题，我做了一个总结。

问题1：金星的体积（赤道半径为6051千米）要比木星的体积（赤道半径为71900千米）小得多，为什么看起来更加明亮？

答：（1）在太阳系八大行星中，金星位于地球公转轨道内部，而木星位于地球公转轨道外部，地球到太阳的平均距离为149597871千米，记为1AU（天文学中的距离单位），金星到太阳的平均距离为0.72AU，木星到太阳的平均距离为5.20AU；（2）金星与木星都能反射太阳光，但是由于二者体积相差很大，所以二者绝对星等相差很小（金星绝对星等为-27.51，木星绝对星等为-26.17），而离太阳越远的行星，接收与反射的太阳光越少，如图1.19所示。

以2012年3月24日观测到的情况为例，那晚金星的视星等为-4.29，木星的视星等为-1.66。由于金星距离地球比木星距离地球近得多，所以金星看起来更加明亮。

问题2：为什么只能在黎明或黄昏时分看得到金星？

答：这个问题可以通过角色扮演游戏来寻找答案。太阳位于正中央，地球围绕太阳公转的同时也在不停地自转，如图1.20所示。那么其他行星要在哪个位置才会被地球上的人看到呢？

金星位于地球公转轨道的内部，如图1.21所示，图中的蓝色虚线表示地球上的观测者看到的地平线。当金星位于太阳与地球的中间或太阳后方时，从地球上看，它几乎与太阳同升同落，因此无论白天还是黑夜都看不到它。

黄昏时分太阳光强度比较弱，有机会在西方低空看到金星；黎明时分太阳光强度比较强，有机会在东方低空看到金星。在我国古代，人们称金星为太白金星，虽然当时有人对金星进行过深入观测，但未得出准确结论，还曾将在不同时间段出现的金星误认为是两颗不同的星：将在黎明时分出现的“金星”称为启明星，将在黄昏时分出现的“金星”称为长庚星。

从2013年夏至日（6月21日）开始，金星每天黄昏时分都会出现在太阳的上方，亮度更是与日俱增，十分引人注目，并于11月23日到达亮度的最大值。其间，金星的视星等由-3.65变为-4.46，之后逐渐变小，到了冬至日（12月22日）其视星等降为-3.5，从那以后就无法在黄昏时分看到金星了。再次看到金星是在2014年2月初的黎明时分。我曾于2013年7月11日19时在高铁新竹站拍摄到金星与月亮，当时月亮的视星等为-8.06，仰角为18度，金星的视星等为-3.71，仰角为17度。

问题3：为什么金星的亮度会发生变化？

答：金星本身不会发光，但是会反射太阳光。当金星围绕太阳旋转时，其到地球的距离会发生变化。另外，在地球上看到的金星还会出现与月亮类似的相位变化，如图1.23和图1.24所示。上述两个原因让人们感觉到金星的亮度一直在变化。

当金星与地球的距离逐渐变小时，从地球上看金星会觉得它越来越大。黄昏时分利用双筒望远镜或天文望远镜观测天空，将有机会看到金星从“凸月”形到“上弦月”形、再到“眉月”形的相位变化过程，而黎明时分则有机会看到与上述过程相反的金星相位变化过程。金星的相位变化是由太阳、地球、金星三者的相对位置决定的。

地心说的拥护者曾反对哥白尼的日心说，并表示：如果水星、金星在地球公转轨道内部围绕太阳公转，那么它们就应该像月亮一样有相位变化。当时哥白尼很有信心地回答：“如果以后有更先进的仪器被发明出来，大家就能看到金星的相位变化了。”

四百多年前，伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）用自己发明的望远镜看到了不同相位的金星。今天，人们可以用双筒望远镜或天文软件看到金星的各种相位。科学探索的道路上经常会出现这样的情况：先有假说，后被验证。