惊呆了！揭秘太阳系“三点一线”的奇妙现象

刚刚过去的木星冲日天象，说白了就是木星、地球、太阳三者连成了一条直线，形成了地球-木星-太阳这样的排列组合。那么，当它们三个连成一条直线，当时形成地球-太阳-木星这样的组合又是什么呢？除此之外，我们还知道，太阳系中有八颗大行星、几百颗卫星，如果它们跟地球、太阳连成一条直线又是什么天象呢？咱们来聊一聊太阳系中神奇的“三点一线”，把不同的叫法一次讲明白。

我们以地球为参照物，将太阳系中的行星分成了两大类：一类是位于地球轨道内侧的行星，我们称之为内行星（金星和水星）；一类位于地球轨道外侧，称之为外行星（火星、木星、土星等）。它们都在各自的轨道上运行，会在某个时刻与地球、太阳排成一条直线，形成各种令人惊叹的天文现象。这些排列遵循着精确的数学规律，能够被天文学家提前数年甚至数百年预测。

冲日

当外行星和地球、太阳连成一线，并且地球位于中间，也就是形成地球-外行星-太阳的排列时，就叫做“冲日”。如果外行星是火星，那就是火星冲日；如果是木星，那就是木星冲日。当行星冲日时，外行星与太阳在地球的两侧遥遥相对，其被太阳照亮的一面完全面向地球。此时也是行星在会合周期内离地球最近的时候。因此，冲日发生时，行星的亮度达到最大，且整夜可见，从日落到日出都悬挂在夜空中。在冲日发生的前后几天，都是观测该行星的绝佳时机。

合日

那么，当外行星与地球、太阳排成一条直线，但出现太阳-地球-外行星这样的排列时会怎样呢？这种现象叫做“合日”。这意味着，地球与外行星分别位于太阳的两侧。显然，这时候的外行星处于会合周期内离地球最远的位置。从地球上看，此时的外行星运行到了太阳的背面，完全被太阳的光辉所淹没，仿佛消失了一样，无法观测。

下合

聊完了外行星的“三点一线”，再来看看内行星。我们以金星为例。当金星运行到地球与太阳中间连成一线，形成太阳-金星-地球的排列时，叫做“下合”。发生下合时，金星与地球的距离达到会合周期内的最近值，但此时金星面对地球的是其未被太阳照亮的夜半球。从地球上看，下合时金星与太阳的角距离非常小，它被太阳强烈的光线所湮没。因此，此时的金星虽离地球最近，却意外“消失”了。

上合

当金星和地球分别位于太阳两侧，形成金星-太阳-地球的排列时，就叫做“上合”。跟外行星的合日情况类似，此时的金星也处在会合周期内离地球最远的位置。从地球上看，金星同样被太阳“挡住”而难以观测。

太阳系中的另一颗内行星——水星的情况与金星相同，这里就不再赘述。

金星轨道与地球轨道平面

严格来说，很多时候金星与水星的下合现象发生时，并没有和地球、太阳严格连成一条直线。这是因为金星的轨道平面与地球的轨道平面（黄道）并不重合，而是存在一个约3.4度的倾角。这意味着，当金星运行到太阳和地球之间（即下合）时，它通常会在太阳的上方或下方“错过”，而不会从太阳的圆面上穿过。

然而，总有特殊情况发生。当金星处于“下合”位置时，同时又恰好运行到它的轨道与地球轨道平面的交点附近，它才会和地球、太阳精确排成一条直线。这时候，一种极为罕见的天象便发生了——金星凌日。从地球上看，一颗小黑点会缓慢横穿太阳表面，整个过程持续数小时。

金星凌日

为什么说金星凌日是极为罕见的天象呢？由于前面提到的轨道平面倾角造成了苛刻的条件，金星凌日的周期长达243年。金星凌日会以8年的时间间隔成对发生（例如最近的一次是2004年和2012年）。但这样的一次凌日结束后，下一次凌日则要等待漫长的105.5年或121.5年。所以，我们再想看到金星凌日，就要等到2117年12月11日了。水星凌日相对常见，平均每100年发生约13次。

历史上，金星凌日在科学上具有重要意义。18世纪的天文学家通过在全球多个地点观测金星凌日，首次较为精确地计算出了日地距离，即天文单位的数值。

月食日食发生的条件

太阳、地球和月球之间的三点一线，创造了太阳系中最壮观的天象——日食和月食。

日食发生时，月球运行到地球和太阳之间，其影子落在地球表面。在影子范围内的人们会看到太阳被月球遮挡。根据观测者所处位置的不同，日食可分为日全食、日环食和日偏食。

月食发生时，地球运行到太阳和月球之间，地球的影子投射到月球表面，使明亮的满月逐渐变暗，常呈现为古铜色或暗红色。

跟金星凌日的原理类似，由于月球轨道与地球轨道有约5度的倾角，并非每次新月或满月都会发生日食或月食。只有当月球运行到黄白交点附近时，“三点一线”才可能形成。

回合周期的计算

外行星的冲日和内行星的下合，其发生周期在天文学上统称为 “会合周期” 。那么，如何计算行星与地球的会合周期呢？我们可以通过一个公式来计算：1/S = |1/E - 1/P|

其中，S为会合周期，E为地球公转周期，P为行星公转周期。公式的意思是：会合周期的倒数，等于地球和行星公转周期倒数之差的绝对值。

举个例子，地球的公转周期E约为365.25天，木星的公转周期P为4332.59天，将其代入公式可得木星冲日的会合周期S约为398.88天（约399天）。金星的公转周期是224.70天，代入公式可得其下合的会合周期约为583.92天（约584天）。

所以，当我们知道了木星的冲日周期（会合周期）是399天，又知道上次木星冲日发生在2026年1月10日，那么就能推算出下一次发生的时间。翻开日历数日子即可，结果是下一次木星冲日将发生在2027年2月14日左右。这样推算的结果前后误差通常在几天之内。

五星连珠

除了严格的三点一线形成的天象外，太阳系中还有一种被称为“行星连珠”的视觉现象。与冲日或凌日不同，行星连珠并非行星在空间上严格排成一条直线，而是多颗行星运行到太阳的同一侧，从地球看去，它们在天空中的位置非常接近，形成一条视觉上的“线”或一个“星群”。

现在，你看懂太阳系天体“三点一线”所形成的天象背后隐藏的“玄机”了吗？一起来聊一聊吧！