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顺行和逆行

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当地球超越一颗外行星,像是火星,外行星会暂时改变它在横跨天空的方向。
当地球超越一颗外行星,像是火星,外行星会暂时改变它在横跨天空的方向。

顺行行星这种天体与系统内其他相似的天体共同一致运动的方向;逆行是在相反方向上的运行。在天体的状况下,这些运动都是真实的,由固有的自转轨道来定义;或是视觉上的,好比从地球上来观看天空。

在英文中“direct”和“prograde”是同义词,前者是在天文学上传统的名词,后者在1963年才在一篇与天文相关的专业文章(J. Geophys. Res. 68, 4979)上首度出现。

逆行的

英文中的Retrograde源自拉丁文的Retrogradus,意思是“后退的步伐”;词缀 Retro的意思就是“后退”,而gradi的意思则是“步伐”或“前进”。逆行的(Retrograde)是形容词,用来描述天体在夜空的群星和月球之间向后退行的路径。"逆行的水星"是将这当成形容词的一个好例子。逆行也可以是个动词,是在黄道带(月球在天空中跨越恒星的路径)的正常轨道上定义行星落后的运动。[1]

虽然在我们观察夜空时,有时会将行星误认为恒星,但行星在群星之间的位置确实是夜复一夜的在改变,被观察到在恒星间的顺行和逆行,好像是绕着地球的。在公元150年的古希腊天文学家托勒密相信地球是太阳系的中心,但依然使用顺行和逆行这个名词来描述行星在天空中相对的运动。[2]虽然,我们现在知道行星是绕着太阳公转的,我们还是用相同的名词来描述从地球看到的行星在星空中的运动。[3]像太阳一样,行星也是从东方升起,在西方落下。行星在天空中是相对于恒星向东的运动,称为顺行;当行星在天空中相对于恒星向西(相反的方向)运动,称为逆行。[4][5]

视逆行运动

T1, T2, ..., T5 – 地球的位置P1, P2, ..., P5 – 行星的位置 A1, A2, ..., A5 – 投影在天球

T1, T2, ..., T5 – 地球的位置
P1, P2, ..., P5 – 行星的位置
A1, A2, ..., A5 – 投影在天球
火星在2009-2010年相对于巨蟹座的视运动路径。
火星在2009-2010年相对于巨蟹座的视运动路径。

当我们观测天空,太阳、月球和恒星都是由西运行,这是因为地球的自转(称为周日运动)是由西向东的。[6]但是轨道者,像是航天飞机和许多的人造卫星,都是由西向东运行的。这是顺行的卫星(它们环绕地球的方向确实和月球相同),但是它们绕行地球的速度比地球本身的自转快,因此看上去是向着与月球相反的方向运行。[7]火星的天然卫星火卫一也有相似的轨道,从火星的表面上看,也是向着与地球的卫星(月球)相反的方向运行的。即使佛博斯和月球都是顺行轨道,但是佛博斯的轨道周期短于一个火星日,而月球的轨道周期(一个月)比地球的一天要长。也有极少数的人造卫星会以真实的退行轨道绕着地球运转,看起来就是向西运行的,与月球的运动方向一致。[8]

从地球上观察,行星在天空中运行的路径会周期性的改变运动的方向。虽然所有的恒星和行星,在回应地球自转的基础下,看起来每夜都是由东向西运行的,但是在外侧的行星常都会相对于恒星缓缓的由西向东移动。这种运动是行星的正常运动,因此被认为是顺行。[9]但是,因为地球的轨道周期短于外侧行星的轨道周期,因此会周期性的超越外侧的行星,就像一辆速度较快的车在多条车道的高速公路上一样。当发生这种情况时,原本向东运行的行星会先停下,然后后退向西运行,之后当地球在轨道上超越行星之后,看起来又恢复正常由西向东的运动。内侧的水星金星也会在相同的机制下呈现逆行的运动,然而它们的退行周期也和太阳的会合周期结合在一起。解释视退行运动的机制是和外行星一样的,小行星开普带天体(包括冥王星)都有展现出视退行运动。[10]

有趣的是,伽利略在1612年12月28日的描绘图中显示首度观测到海王星,在1613年1月27日又再度观测到。在这两次的机会中,海王星与木星在合的位置上,但因为位置的改变很小,以致伽利略没有辨认出他是一颗行星,因此不能认定伽利略是海王星的发现者。[11]在1612年12月,海王星在天空中是停滞不动的,因为它正要转变成逆行的运动,这是当地球要超越一颗外行星之前,产生的视退行运动。因为海王星只是刚要开始年度内的退行运动,它的运动量实在是太小了,因此伽利略的小望远镜看不出它的位置改变。[12]

距离越远,退行的频率和比率越高:

  • 火星每25.6个月退行72天。
  • 木星每13.1个月退行121天。
  • 土星每12.4个月退行138天。
  • 天王星每12.15个月退行151天。
  • 海王星每12.07个月退行158天。

顺行和逆行的变化周期也是行星的会合周期[13]

从地球上观察火星在2003年的逆行运动
从地球上观察火星在2003年的逆行运动

这些是逆行令古代的天文学家非常困惑,而这也是这种天体被称为行星的一个原因:行星这个名词在希腊的原义是漫游者。在以地心说为中心的太阳系,是利用行星在周转圆上的运动来解释。直到哥白尼的时期之前,都因无法解释而被视为一种幻觉。随附的星图是2009-2010年火星巨蟹座为背景逆形的路径。[14]

例子

太阳系内一些逆行的明显例子:

太阳

太阳系质心的变化
太阳系质心的变化

太阳绕着质心的公转经常在顺行和逆行之间变化。这是因为太阳系质心经常改变,导致太阳并不会有一个稳定的质心公转。[18]

星系

卫星星系

星系团中的星系合并会导致星系的一部分被抽出,并成为合并星系的卫星星系。[19]一个名为“Complex H”的小星系,就是绕着银河系逆行公转。[20][21]

突起部分的逆行

部分星系有着一个突起的部分,并且是逆行公转的。NGC 7331就拥有一个逆行公转的突起部分。[22]

中央黑洞

一个星系的中央都至少会有一个超大质量黑洞[23]该黑洞是逆行自转的,而科学家现在仍然在研究该黑洞的自转和星系形成的关系。[24][25]

相关条目

参考资料

  1. ^ retrograde - dictionary.reference.com
  2. ^ Grossman, Lisa. Planet found orbiting its star backwards for first time. NewScientist. 2008-08-13 [2009-10-10]. 
  3. ^ Turning planetary theory upside down
  4. ^ Stars that steal give birth to backwards planets, New Scientist, 23 August 2011
  5. ^ A natural formation scenario for misaligned and short-period eccentric extrasolar planets, Ingo Thies, Pavel Kroupa, Simon P. Goodwin, Dimitris Stamatellos, Anthony P. Whitworth, 11 Jul 2011
  6. ^ McBride, Neil; Bland, Philip A.; Gilmour, Iain. An Introduction to the Solar System. Cambridge University Press. 2004: 248. ISBN 0-521-54620-6. 
  7. ^ Chaos-assisted capture of irregular moons[永久失效链接], Sergey A. Astakhov, Andrew D. Burbanks, Stephen Wiggins & David Farrelly, NATURE |VOL 423 | 15 MAY 2003
  8. ^ 8.0 8.1 Bergstralh, Jay T.; Miner, Ellis; Matthews, Mildred. Uranus. 1991: 485–486. ISBN 0-8165-1208-6. 
  9. ^ Carrol, Bradley and Ostlie, Dale, An Introduction to Modern Astrophysics, Second Edition, Addison-Wesley, San Francisco, 2007. pp. 3
  10. ^ 10.0 10.1 Tidal Evolution of Exoplanets, Alexandre C. M. Correia, Jacques Laskar, Chapter in Exoplanets, ed. S. Seager, published by University of Arizona Press, 2010
  11. ^ Encyclopedia of the solar system. Academic Press. 2007. 
  12. ^ Mason, John. Science: Neptune's new moon baffles the astronomers. NewScientist. 1989-07-22 [2009-10-10]. 
  13. ^ Strom, Robert G.; Sprague, Ann L. (2003). Exploring Mercury: the iron planet. Springer. ISBN 1-85233-731-1.
  14. ^ On the Dynamics and Origin of Haumea's Moons, Matija Ćuk, Darin Ragozzine, David Nesvorný, 12 aug 2013
  15. ^ Sheppard, Scott S.; Jewitt, David C. An abundant population of small irregular satellites around Jupiter. Nature. 2003-05-05, 423 (6937): 261–263. Bibcode:2003Natur.423..261S. PMID 12748634. doi:10.1038/nature01584. 
  16. ^ Cowen, Rob. Largest known planetary ring discovered. Science News. 2009-10-06. 
  17. ^ David R. Williams. Neptunian Satellite Fact Sheet. NASA. 2006-11-23 [2008-01-18]. (原始内容存档于2011-10-05). 
  18. ^ Javaraiah, J. Sun's retrograde motion and violation of even-odd cycle rule in sunspot activity. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2005-07-12, 362 (2005): 1311–1318. Bibcode:2005MNRAS.362.1311J. arXiv:astro-ph/0507269. doi:10.1111/j.1365-2966.2005.09403.x. 
  19. ^ Making Counter-Orbiting Tidal Debris - The Origin of the Milky Way Disc of Satellites, M. S. Pawlowski, P. Kroupa, and K. S. de Boer
  20. ^ Cain, Fraser. Galaxy Orbiting Milky Way in the Wrong Direction. Universe Today. 2003-05-22 [2009-10-13]. 
  21. ^ Lockman, Felix J. High-velocity cloud Complex H: a satellite of the Milky Way in a retrograde orbit?. The Astrophysical Journal Letters. 2003, 591 (1): L33–L36. Bibcode:2003ApJ...591L..33L. arXiv:astro-ph/0305408. doi:10.1086/376961. 
  22. ^ Prada, F.; C. Gutierrez, R. F. Peletier, C. D. McKeith. A Counter-rotating Bulge in the Sb Galaxy NGC 7331. 1996-03-14. arXiv:astro-ph/9602142 [astro-ph]. 
  23. ^ D. Merritt and M. Milosavljevic (2005). "Massive Black Hole Binary Evolution.". [2012-03-03]. (原始内容存档于2012-03-30). 
  24. ^ Some black holes make stronger jets of gas. UPI.com. 2010-06-01 [2010-06-01]. 
  25. ^ Atkinson, Nancy. What's more powerful than a supermassive black hole? A supermassive black hole that spins backwards.. The Christian Science Monitor. 2010-06-01 [2010-06-01]. 

外部链接

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顺行和逆行
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