水逆(水逆是什么)
在天文观测历史中,当天体运动无法用现有理论正确解释时,可能是因为存在尚未观测到的天体,或者现有理论存在缺陷。在我们的邻居水星上,这种情况已经出现过两次。
水逆?问题在于你的参照系!
当人类刚开始进行天文观测时,就将天空中的星星主要分为两类。一类是恒星,因为它们的相对位置基本保持不变。另一类是行星,它们的英文名称“planet”源于古希腊语“πλανήτης(planētēs)”,意为“游走者”(wanderer),因为在视觉上看起来它们的位置变化较大,且游走不定,有时顺行有时逆行。例如,下图显示了火星在2009-2010年期间相对巨蟹座的视觉运动轨迹——从A1到A2是顺行,紧接着是从A2到A3再到A4的逆行,然后再次顺行。
在这些行星中,水星的逆行现象最为频繁,平均每4个月就有3-4周的时间处于逆行状态。当时的人们认为地球是宇宙的中心,所有的星星都围绕地球旋转,根本无法解释这种神秘的逆行现象。占星术将其称为“水星逆行”,简称“水逆”:在水逆期间,容易发生各种不顺利的情况。
除水星外,火星、木星、土星、天王星和海王星也会发生逆行现象:
- 火星每25.6个月逆行72天。
- 木星每13.1个月逆行121天。
- 土星每12.4个月逆行138天。
- 天王星每12.15个月逆行151天。
- 海王星每12.07个月逆行158天。
然而,当日心说被提出后,这些逆行现象便能轻易解释。这是因为行星和地球分别沿着不同轨道绕太阳旋转,具有不同周期。以火星为例,其他行星情况类似。例如,起初地球位于T1,火星位于P1,视线投影火星在A1。过了一段时间后地球移动至T2,火星移动至P2,投影位于A2,此时仍是顺行。而当地球运动至T3和T4,火星分别到达P3和P4,投影位于A3和A4,看起来就像逆行了。之后地球继续运动到T5,火星则到了P5,投影是A5,这时候再度恢复了正常的顺行情况。
因此,水星和火星等行星从未真正发生逆行现象。当你觉得它们像是在逆行时,实际上只是因为人类以自己为宇宙的中心罢了。当你掌握了这些科学知识,就能对于这些占星术实现祛魅。
水星不规则进动——广义相对论的证明
在1821至1846年间,天文学家们发现天王星的实际轨道与预测值之间存在一定的偏差。他们猜测天王星外可能还有其他行星。成功运用牛顿万有引力定律预测并发现海王星后,他们自信地认为已掌握了宇宙的真理。
到了1859年,天文学家们发现水星轨道的进动与计算值有出入。如果不存在其他行星,那么水星绕太阳旋转的轨道应该是稳定的椭圆形;而有其他行星存在时,这个椭圆形轨道会发生转动,即进动。利用牛顿定律结合其他行星的信息,可以计算出水星的进动速度。但实际观测值与计算结果之间有每世纪43角秒的差距,远大于观测误差。
天文学家试图像解释天王星那样解释水星的不规则进动现象。他们预测在水星轨道内还有一颗行星,并为其命名为“祝融星”(或火神星)。然而,经过多年观测,祝融星始终未被发现。
20世纪初,爱因斯坦提出广义相对论后,科学家们发现按照广义相对论计算出的水星进动值与观测值相符。这表明,之前的偏差实际上是由于牛顿运动定律在强引力情况下的局限性导致的,而祝融星根本不存在。
总结
水星是一个典型的例子,展示了天体运动轨迹有时可能不符合预期。对于水星,历史上天文学家们观察到了两种不按套路出牌的现象:一是水星逆行,二是水星的不规则进动。然而,这些现象并不是真正意义上的异常行为。水星逆行现象实际上源于地球和水星在不同轨道上绕太阳旋转的视觉效果,在日心说提出后就被顺利解释。而水星的不规则进动则可以通过爱因斯坦的广义相对论得到解释。
当出现现行理论完全无法解释的情况时,可能意味着新理论的诞生。