掩星
掩星（英语：Occultation）是一种天文现象，指的是一个天体被穿过它与观测者之间的另一个物体遮蔽时发生的事件。这个术语只在天文学中这样使用，在日常中若前景中的物体阻挡了背景中的物体，使其看不见的情况，则称为遮蔽或掩蔽（英语：Occults）。在这个一般意义上，掩蔽适用于在低空飞行的飞机上观察到的视觉场景（或电脑成像），即当前景对象动态地遮挡远处背景的对象时，场景会随著时间而变化。
如果距离较近的天体无法完全掩盖距离较远的天体，则该事件称为凌；凌和掩星可以统称为“occlusion”。反之，如果阴影投射到观察者身上，它被称为食。
掩星的符号，特别是日食，是
(U+1F775 🝵).
月掩星
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掩星一词最常用于描述“月球掩星”，即月球在绕地球轨道运行过程中，相对频繁的从恒星前方经过的情况。由于月球相对于恒星的角速度为0.55弧秒/秒或2.7微弪度/秒，且具有非常薄的大气层（通常可忽略），以及恒星仅有最多为0.057 弧秒或0.28微弪度的角直径，因此被月球遮蔽的恒星将在0.1秒或更短的时间内在月球边缘消失或重新出现。观测者对在月球的黑暗边缘发生的事件特别感兴趣，因为没有眩光，可以更容易地观察和计时。
月球的轨道相对于黄道略微倾斜（见月球轨道），这意味著任何黄纬在-6.6至+6.6度之间的恒星都可能被它遮蔽[1]。出现在这个区域内的三颗一等星，轩辕十四、角宿一和心宿二，也会被月球或行星遮蔽[2]。由于岁差的缘故，在现在这个时代，金牛座的毕宿五在行星路径以北的界线外，因此只有月球才有可能掩蔽它。此外，行星和月球现时都不可能遮蔽双子座的北河三，但几千年前月球是可能遮蔽它的。一些特别靠近黄道的深空天体，如昴宿星团，也会被月球遮蔽。
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在掩星预测路径边缘的几公里范围内，即其北部或南部极限，因为月球移动使得不规则的边缘在经过恒星时，观察者可能会看到恒星间歇性地消失和重新出现，形成所谓“掠掩”的月掩星现象。从观测和科学的角度来看，这些“掠过”是月掩星中最具活力和最有趣的。 在掩星的预测路径边缘几公里范围内，被称为其北部或南部界限。当月球的不规则边缘移动经过该恒星时，观察者可能会看到恒星在月球不规则的边缘断断续续，间歇性地消失和重新出现，这就是所谓的“掠掩”。从观测和科学的角度来看，这些“掠过”是月掩星中最具活力和最有趣的。
月掩星的精确计时主要是业馀天文学家在定期进行。精确到十分之几秒的月掩星具有各种科学用途，特别是在完善我们对月球地形的认识方面。对月掩星的光电分析还发现，一些恒星在视觉或光谱上是非常接近的联星。一些恒星的角直径已经通过月掩星的定时进行了量测，这对确定这些恒星的有效温度很有用。早期的电波天文学家发现，月球对电波源的掩蔽，对于确定其确切位置很有价值，因为无线电波的长波长限制了直接观测的分辨率。这对于明确识别电波源3C 273与光学类星体及其喷流至关重要[3]，以及马尔滕·施密特发现类星体宇宙学性质的基础先决条件。
每一年中都有几次可以看到月球遮蔽行星的现象[4]。由于行星有别于恒星，具有显著的角度大小，月球对行星的掩星将在地球上形成一个狭窄的区域，在这些区域，行星从开始到结束，都只有一部分被月球遮蔽。位于狭窄区域内的观察者可以观察到行星的圆盘被缓慢移动的月球部分遮挡。在太阳上也可以看到同样的机制，地球上的观察者会将其视为日偏食。因此，日全食本质上是月球遮住太阳的掩星。
行星掩星
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恒星也可能被行星遮挡。明亮恒星的掩星是罕见的。1959年，金星掩恒星轩辕十四，下一次明亮恒星被行星掩蔽（也是轩辕十四倍金星掩蔽）将发生在2044年[2]。1977年，当天王星掩星时，天王星的环首次被发现。1989年7月3日，土星从五等星的人马座28前方经过。冥王星在1988年、2002年和2006年掩蔽了恒星，从而可以通过大气探测研究它稀薄的大气层。
在极少数情况下，一颗行星可能会从另一颗行星的前方经过[5]。如果较近的行星看起来比较远的行星大，则该事件称为行星互掩。 上一次掩星或凌日发生在1818年1月3日，下一次将发生在2065年11月22日，在这两次种情况都涉及相同的两颗行星：金星和木星。
木星掩土星很罕见：这是已知的最罕见的事件之一[6]，下一次发生会在7541年2月10日。这一事件在全球范围内都是可见的，因为这对搭档几乎与太阳相对，位于猎户座和金牛座之间的边界线上。在某些地区，这种掩星是看不见的，但当通过小型望远镜观察时，两颗气态巨行星似乎都在通过目镜观察的同一部分。上一次发生在西元前6857年[7]。
月掩行星的日期
[编辑]| 日期 | 时间（世界时） | 被月球掩的行星 |
|---|---|---|
| 2014年2月26日 | 金星 | |
| 2021年4月17日 | 火星 | |
| 2011年10月28日 | 水星 | |
| 2012年6月17日 | 木星 | |
| 2013年12月1日 | 土星 | |
| 2022年11月8日 | 10:58-11:47 | 天王星 |
| 2016年6月25日 | 海王星 |
小天体掩星
[编辑]另一种掩星[锚点失效]是当太阳系小天体或矮行星从恒星前方经过时，暂时阻挡了从地球上看到的恒星光线[8]。这些掩星比其它方法更精确地量测天体的大小和位置非常有用。如果附近不同位置的多个观察者观察到掩星，甚至可以确定该物体形状的横截面轮廓。掩星法已被用于计算海王星外天体的直径，如(55636) 2002 TX300、(28978) 伊克西翁和(20000) 伐罗那。用于协调观测的软件可在以下网址下载： http://www.occultwatcher.net/
此外，“月掩星和日食事件”可能发生在主星和其卫星之间。通过分析小天体的光度光变曲线并检测第二个叠加的亮度变化，已经发现了大量的小行星卫星，从中通常可以推导出卫星/伴星的轨道周期和次级与初级直径比（对于双星系统）。
例子
[编辑]| 名称 | 弦长 | 测量 轮廓（公里） |
|---|---|---|
| (704) 因泰腊美那星 | 35 | 350×304 |
| (39) 喜神星 | ~16 | 219×142 |
| (94) 彩神星 | 9 | 225×173 |
| (375) 厄秀拉 | 6 | 216±10 |
| (444) Gyptis | 6 | 179×150 |
| (48) 昏神星 | 4 | 278×142 |
小行星
[编辑]- 1983年5月29日，智神星沿著横跨美国南部、墨西哥北部和加勒比海北部的轨道掩蔽了肉眼明亮的光谱联星齐增三（狐狸座1）。来自130个不同地点的观测确定了这颗小行星大约三分之二的形状，并探测到了明亮联星的伴星；这些观测结果与智神星在1979年掩星的观测结果一起，提供了太空船访问任何小行星之前八年的完整数值资料（伽利略号太空船在1991年10月才飞掠过小得多的加斯普拉小行星。）[9]。
- 至2009年3月12日，9颗小行星（Io、尤拉、Union， Penelope、Panopaea、Anacostia、Sholokhov、Brouwer和Kolga）从地球上给定的位置观察到掩蔽了星等显著的恒星[10]
- 根据尤拉（Euraster）1998年欧洲小行星掩星结果，在1998年3月3日，有超过38个天文台观测(39) 喜神星（Laetitia）的掩星，结果在这一次确定了这颗小行星许多弦的长度[11]。2014年3月20日凌晨，狮子座的轩辕十四被小行星(163) 庶女星（163 Erigone）遮蔽[12]。这是有史以来预测发生在人口稠密地区最明亮的小行星掩星。当这颗主带小行星从恒星前面经过时，它的100 km（60 mi）阴影扫掠过纽约州的拿索郡和萨福克县，纽约市的所有地区和哈德逊河谷，阴影路径的中心线大致沿著连接纽约市、怀特平原、纽伯勒、奥伦塔、罗马和普拉斯基，然后在贝尔维尔和安大略省的北湾附近进入加拿大[12][13]。但是，恶劣的天气阻碍了掩星的观测[14]。
远距天体
[编辑]- 2010年11月6日，星等为17等的矮行星阋神星（英语：Eris）star，掩蔽星座鲸鱼座一颗恒星的初步结果，对阋神星的直径设定了2,320公里的上限，使其几乎与冥王星的大小相同[15]。由于TNO在夜空中的运动较慢，TNO的掩星远不如主带中的小行星常见。
- 2017年1月21日，在一次观测矮行星妊神星的掩星中，发现了一个环[16]。
- 2017年6月3日，一颗恒星被古柏带天体(486958) Arrokoth遮挡，这是首次探测到此类天体掩星[17]。为这场在“天文学史上最具挑战性的恒星掩星”，进行了为期六个月的努力协调，涉及与阿根廷政府的合作（包括地方政府将一条主要高速公路关闭了两个小时，路灯也被关闭，以防止光污染），使用了三艘太空探测器、24架可携式地面望远镜，和美国国家航空航暨太空总署的苏菲亚机载天文台[18]。
双重掩星
[编辑]月球或其它天体可以同时掩蔽多个天体。
由于其相对较大的角直径，月球在任何时候都会遮避不确定数量的恒星和星系。然而，月球同时遮蔽（遮挡）两个明亮的物体（例如两颗行星或一颗明亮的恒星和一颗行星）是极为罕见的，只能从世界的一小部分地区看到：上一次这样的事件发生在1998年4月23日，当时它遮住了金星和木星，让英国海外领土阿森松岛上的观测者看到。
人工掩星
[编辑]“巨型掩星可移动卫星”（BOSS，英语：Big Occulting Steerable Satellite）是一枚拟议中的人造卫星，将用于和望远镜合作，观测遥远恒星周围的系外行星。该卫星由一个巨大的、非常轻的薄片和一组机动推进器和导航系统组成。它将沿著望远镜和附近恒星之间的视线，移动到一个是当位置。因此，卫星将阻挡恒星的辐射，从而可以观测到轨道上的行星[19]。
拟议中的卫星尺寸为70乘70米（230乘230英尺），质量约为600公斤，通过离子引擎发动机，结合轻帆受到的太阳光压进行操纵。它位于距离望远镜10万公里的地方，将阻挡99.998%以上的星光。
这颗卫星有两种可能的配置。第一种将使用太空望远镜，最有可能位于地球的L2拉格朗日点附近。第二种方法是将卫星置于围绕地球的高度椭圆轨道上，并与地面望远镜协同工作。在轨道的远地点，卫星将相对于地面保持相对静止，从而允许更长的曝光时间。
这种设计的更新版本被称为新世界任务，它使用了一个向日葵形状的日冕仪圆盘的遮星板。还提出了一个类似的建议，即使用一颗卫星来遮蔽明亮的X射线源，称为“可控X射线遮蔽控卫星”（英语：X-ray Occulting Steerable Satellite）或“XOSS”[20]。
19世纪至21世纪行星掩4等以上恒星或行星的日期
[编辑]| 日期 | 时间（世界时） | 掩食天体 | 被掩天体 |
|---|---|---|---|
| 1802年12月9日 | 7:36 | 水星 | 房宿四 |
| 1808年12月9日 | 20:34 | 水星 | 土星 |
| 1810年12月22日 | 6:32 | 金星 | 人马座Xi-2 |
| 1818年1月3日 | 21:52 | 金星 | 木星 |
| 1825年7月11日 | 9:10 | 金星 | 金牛座Delta-1 |
| 1837年7月11日 | 12:50 | 水星 | 双子座Eta |
| 1841年5月9日 | 19:35 | 金星 | 金牛座17 |
| 1843年9月27日 | 18:00 | 金星 | 室女座Eta |
| 1850年12月16日 | 11:28 | 水星 | 人马座Lambda |
| 1855年5月22日 | 5:04 | 金星 | 双子座Epsilon |
| 1857年6月30日 | 0:25 | 土星 | 双子座Delta |
| 1865年12月5日 | 14:20 | 水星 | 人马座Lambda |
| 1876年2月28日 | 5:13 | 木星 | 房宿四 |
| 1881年6月7日 | 20:54 | 水星 | 双子座Epsilon |
| 1906年12月9日 | 17:40 | 金星 | 房宿四 |
| 1910年7月27日 | 2:53 | 金星 | 双子座Eta |
| 1937年12月24日 | 18:38 | 水星 | 人马座Omicron |
| 1940年6月10日 | 2:21 | 水星 | 双子座Epsilon |
| 1947年10月25日 | 1:45 | 金星 | 氐宿一 |
| 1959年7月7日 | 14:30 | 金星 | 轩辕十四 |
| 1965年9月27日 | 15:31 | 水星 | 室女座Eta |
| 1971年5月13日 | 20:00 | 木星 | 房宿四 |
| 1976年4月8日 | 1:00 | 火星 | 双子座Epsilon |
| 1981年11月17日 | 14:27 | 金星 | 斗宿四 |
| 1984年11月19日 | 1:32 | 金星 | 人马座Lambda |
| 2015年12月4日 | 16:14 | 水星 | 天江三 |
| 2035年11月17日 | 15:19 | 金星 | 人马座Pi |
| 2044年10月1日 | 22:00 | 金星 | 轩辕十四 |
| 2046年2月23日 | 19:24 | 金星 | 人马座Rho-1 |
| 2052年11月10日 | 7:20 | 水星 | 氐宿一 |
| 2065年11月22日 | 12:45 | 金星 | 木星 |
| 2067年7月15日 | 11:56 | 水星 | 海王星 |
| 2069年8月11日 | 20:25 | 金星 | 太微右垣一 |
| 2078年10月3日 | 22:00 | 火星 | 天江三 |
| 2079年8月11日 | 1:30 | 水星 | 火星 |
| 2088年10月27日 | 13:43 | 水星 | 木星 |
| 2094年4月7日 | 10:48 | 水星 | 木星 |
以上现象有可观测地域限制，但即使位于可观测地域，若发生时间在日间，现象亦会难于观察。
相关条目
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ Meeus, Jean. La périodicité des occultations. Ciel et Terre. 1971, 87: 240–252. Bibcode:1972LAstr..86..141M. – English translation in: Meeus, Jean. Series of occultations. Mathematical Astronomy Morsels. Richmond: Willmann-Bell. 1997: 113–124.
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进阶读物
[编辑]- Meeus, Jean. Astronomical Tables of the Sun, Moon and Planets. Richmond, Virginia: Willmann-Bell, Inc. 1995. ISBN 0-943396-45-X.
- （德语） Marco Peuschel – Astronomische Tabellen für den Mond von 2007 bis 2016, Mondphasen, Apsiden, Knotendurchgänge, Maximale und minimale Deklinationswerte und Sternbedeckungen sowie ausführliche Ephemeriden für jeden Tag des Jahres, inkl. Mondauf-und Untergänge und physische Daten.
外部链接
[编辑]
- Occultation Studies at Williams College （页面存档备份，存于互联网档案馆）, www.stellaroccultations.info
- 国际掩星计时协会（International Occultation Timing Association，IOTA） （页面存档备份，存于互联网档案馆）, with lunar occultations
- Moon, planets, asteroid occultations （页面存档备份，存于互联网档案馆）, www.occultations.net
- Mutual occultations (and conjunctions) of planets （页面存档备份，存于互联网档案馆）, TAU astronomy Club
- Planetary Conjunctions and Mutual Planetary Occultations （页面存档备份，存于互联网档案馆） stevealbers.net
- Discovery Hints at a Quadrillion Space Rocks Beyond Neptune （页面存档备份，存于互联网档案馆）, www.space.com, August 2006
- Scientists Use Novel Technique To Watch Occultations By Planets （页面存档备份，存于互联网档案馆）, The Starry Mirror, 2007
- Asteroid Occultation Updates （页面存档备份，存于互联网档案馆）, www.asteroidoccultation.com, 2018
- Occultations by Phoebe （页面存档备份，存于互联网档案馆）, www.occultations.net
- Combining asteroid models derived by lightcurve inversion with asteroidal occultation silhouettes （页面存档备份，存于互联网档案馆）, arXiv, 2011
- Occultations of bright stars by planets between 0 and 4000 （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Il cielo ed i suoi femomeni （义大利语）
- 行星互相掩蔽
- Big Occulting Steerable Satellite
- Lunar Occultation Workbench, (software), Durch Occultation Association
- Occult, (software), www.lunar-occultations.com
